流域水资源优化利用与水生态保护技术研究

流域水资源优化利用与水生态保护技术研究

一、项目简介

项目来源于济南市企业自主创新计划（201101089）及部分自选课题的研究内容，应用于资源环境领域。主要针对卧虎山水库流域、乳山河流域的水源保护与资源高效利用问题，在调查收集国内外研究现状和发展趋势的基础上，采取理论研究与实践应用分析相结合，微观判断与宏观分析相结合的路线。课题组综合运用了水资源学、环境科学、经济管理学等多学科知识，在理论和实践两方面开展研究，利用当前先进的“3S”技术，建立了基于SWAT 的流域分布式生态水文模型，进行流域水文生态模拟，为科学调度流域水资源、实施区域可持续管理提供理论依据。研究成果不仅能改善流域的水环境状况，为实施流域水资源的安全利用、高质量供水提供技术支撑，而且还为实现流域社会经济可持续发展打好了基础。取得了如下成果：（1）构建了基于SWAT的典型流域分布式生态水文模型，进而对流域不同保证率的来水量进行分析预测。（2）通过建立多层次多目标性的模糊优选模型对流域水权初始分配进行了研究，对流域的水资源进行优化配置。（3）运用BP网络模型的方法对流域水库水质进行评价，并且用MAKE21软件模拟的方法分析预测生态工程对水库水质的影响。（4）以卧虎山水库的实际情况为基础，建立了卧虎山水库水质监测与预警系统。（5）针对流域存在的问题因地制宜地提出了典型流域水生态保护方案，建立了流域水资源优化利用与水生态效应评价体系。

本项目创新之处主要体现以下几个方面：首次利用基于“3S”的分布式水文模型对典型流域进行水文生态模拟研究；构建了流域水权初始分配层次结构，利用多层次多目标性模糊优选模型对流域内的初始水权进行优化分配；（3）对流域水库进行的水质分析与风险评价，建立了基于自主知识产权的水质监测系统，提出了水生态保护方案，建立了效应评价体系。

本项目采用科学先进的技术方法，基于水文—生态耦合的可持续管理，构建流域的分布式生态水文模型，从而进行水量评价与预测，为科学调度典型区流域水资源、实施区域可持续管理提供理论依据；形成的流域水库生态修复技术，极大促进了流域水库安全、高质量运行，改善区域的水环境状况，社会环境经济效益显著。

项目于2012年9月20日通过济南市科学技术局组织的鉴定验收，成果达到国际领先水平。

二、完成人对项目技术创造性贡献

1、第一完成人：徐征和，项目技术负责，主持完成了基于“3S”的分布式水文模型对典型流域进行水文生态模拟研究；构建了流域水权初始分配层次结构，利用多层次多目标性模糊优选模型对流域内的初始水权进行优化分配；建立了基于自主知识产权的水质监测系统，提出了水生态保护方案，建立了效应评价体系。

2、第二完成人：李向富，项目协调与组织实施，组织本单位的技术人员，积极参加课题各项内容的研究与开发工作，统筹分析卧虎山水库源流区域水库相关的原始监测数据，参加建立了基于GIS系统的数字高程模型工作；进行了卧虎山水库水资源水量评价与预测工作。探索了卧虎山水库生态修复技术，保证卧虎山水库的安全、高质量的运行。

3.第三完成人：王永森，卧虎山水库流域水循环变化研究。

4.第四完成人：杨同春，参加进行方案设计、实施，投入该项技术研究。

5.第五完成人：王向东，参加进行流域水生态保护技术体系的实施、调研。

6.第六完成人：杜丙福，参加卧虎山水库水质监测与预警系统研发。

7.第七完成人：孔珂，流域水权初始分配进行了研究，对典型区流域的水资源进行优

化配置。

8.第八完成人：高建青，参加研究卧虎山水库水生态保护方案。

9.第九完成人：吕威，参加卧虎山水库水质监测与预警系统研发。

10.第十完成人：赵黎霞，参加卧虎山水库上游源流区基于水文—生态耦合模拟的资

料收集工作。

11.第十一完成人：陈鹏，参加卧虎山水库水质监测与预警系统研发、水生态技术调

研等工作。

12.第十二完成人：张升东，卧虎山流域水权初始分配进行了研究，对流域的水资源

进行优化配置。

13.第十三完成人：杨姗姗，构建卧虎山水库流域SWAT分布式水文模型。

三、完成人曾获科学技术奖励情况

1、华东北部半湿润偏旱井渠结合灌区节水农业综合技术体系集成与示范，2009年山东省科技进步奖，一等奖，徐征和，4/9。

2、农村饮水安全集成技术研究与示范，2011年山东省科技进步奖，三等奖，李向富，2/6。

四、完成人主要知识产权目录

1、一种抗污染低阻抗复合膜PH传感器，发明专利：ZL.201110095158.8，徐征和，1/5。

2、耦合水质传感器的全向式流速仪，发明专利：ZL.201110095153.5，孔珂，1/5。

五、完成人提供的代表性论文、论著目录

1、北方流域水资源优化配置与水生态保护，论著

2、Evaluation on Water Quality Risk Based on Unascertained Mathematics Theory of Wohushan Reservoir，论文

3、The Flow Simulation Based on SWAT Model in Wohushan Reservoir Basin，论文

4、Simulation of the changes of flow fields by ecological islands in Wohushan Reservoir，论文

5、基于模糊优选方法的卧虎山流域水量分配方案研究，论文

6、基于BP神经网络的卧虎山水库质评价，论文

7、济南市南部山区汛期的基流量变化，论文

8、基于温度与湿度的大气降水同位素特征影响因素分析，论文

9、气候变化和人类活动对径流影响的贡献分解，论文

10、山东省 1960—2011 年参考作物蒸散量变化特征研究，论文

六、项目推广应用、经济和社会效益情况

《流域水资源优化利用与水生态保护技术研究》项目通过采用科学先进的技术方法，建立了基于GIS系统的数字高程模型；选择卧虎山水库、乳山河等流域的水源保护与资源高效利用问题，以源流区降水资料为基础，按照“四水”转化的结构，分区域分析降水转化结构中不同组成的水资源属性；通过分析大气降水、地表水、地下水、土壤水之间的转化关系，耦合源流区的生态过程和水文过程，构建了小流域分布式生态水文模型。建立了基于社会、经济利益和生态环境利益的流域初始水权区域间分配模型--模糊优选模型，实现了区域水资源有偿使用和利益补偿，探索了流域水生态修复与保护技术体系。项目的成功执行为济南市、乳山市、龙口市水网规划的实施，提供了数据支