济南市水生态文明建设试点实施方案评估及改善建议.pdf

济南 市水生 态 文明 建 设试 点实施方案 评估及 改善建 议 David G. Groves 、Debra Knopman 、James Syme 、Nidhi Kalra 和 Zhimin Mao 等人合 著 CORPORATIONThis is a Chinese translation (simplied characters) of Evaluation of the Jinan City Water Ecological Development Implementation Plan and Recommendations for Improvement. 有关本出版物的更多信息，请查询 rand/t/RR1682 兰德公司出版，加州圣莫尼卡 版权所有 2017 兰德公司是兰德公司的注册商标。 封面图片来源：kanegan, Flickr Creative Commons 有限的平面和电子媒体发行权 本文件和文中所含商标受法律保护 。本作品的知识产权归兰德公司所有 ，不得用于商业用途 。未经授权 ，严 禁在网络上发布本作品 。本文件仅允许个人复制使用 ，但不得擅自修改和删节 。未经许可 ，不得复制或以其 他形式将兰德公司的任何研究文献用于商业用途 。有关翻印和链接授权的信息 ，请查询 rand/pubs/ permissions。 兰德公司是一家解决公共政策挑战的研究机构，旨在协助推进全球社区的安全、卫生与繁荣事业。兰德公司致 力于公共利益，属于非营利性、无党派组织。 兰德公司的出版物未必代表其研究客户和赞助商的观点。 赞助兰德公司 欢迎通过下列网址提供可免税的慈善捐赠 rand/giving/contribute randiii 序言 济南市水利局在山东省水利厅的支持下，聘请兰德公司评估需求和气候不确定性 对实现该地区水利目标的新投资项目的潜在影响。兰德运用成熟的决策支持法， 首先就决策的性质、评估目标达成进度的指标、推动成果的主要不确定因素、以 及济南复杂的水利系统内有关实体关系和其他关系等各方面形成共识。同时，这 一研究通过可视化工具帮助政策制定者了解相关结果的含义、建立共识，从而促 进决策。 本文件介绍了兰德公司的项目研究方法和结果，包括济南水利系统数学模拟 模型的开发工作，以及对该系统在未来气候和跨部门需求等一系列不确定因素下 的表现的分析。 关于兰德公司基础设施、适应性与环境政策项目组 本项目由兰德公司基础设施、适应性与环境政策项目组负责实施。基础设施、适 应性与环境政策项目组关注城市化以及其他发展问题，其研究课题包括基础设施 建设、基础设施融资、能源政策、城市规划和公私合作的角色、交通运输政策、 气候应对、减缓和适应、环境可持续性、水资源管理和海岸防护。项目研究从政 府机构、基金会以及私营部门获得资助。 该项目组隶属于兰德公司司法、基础设施与环境部。兰德公司司法、基础设 施与环境部致力于改善各政策领域的政策和决策，包括民事及刑事审判，基础设 施维护和国土安全，交通和能源政策，以及环境和自然资源政策。 如果对本报告有任何疑问或意见，请与 Debra Knopman (knopmanrand) 或 David Groves (grovesrand) 联系。有关基础设施、适应性与环境政策项目 组的更多信息，请查询 rand/jie/irep 或通过 ireprand 与项目组主任 联系。v 目录 序言 .iii 关于兰德公司基础设施、适应性与环境政策项目组 .iii 目录 .v 图目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix 表目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii 内容摘要 .xv 技术路线 .xvi 假设历史气候预测下对目前系统脆弱性的基线评估 .xxiii 为假设未来气候预测下的脆弱性进行评估. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxiv 针对减少脆弱性进行策略对比 .xxv 结论 .xxvii 建议 .xxix 在不断变化的气候条件下了解洪水频率变化的方法 .xxxii 结语 .xxxii 鸣谢 .xxxiii 缩略语列表 .xxxv 第一章 引言 .1 济南的地理和气候概述 .2 生态建设和实施方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 济南面对的水资源管理挑战. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 项目技术路线. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 本报告的组织结构 .7 第二章 项目分析法和长期绩效可视化 .9 项目技术路线. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 稳健决策制定方法综述 .10 XLRM 矩阵 .12 绩效指标 .13 不确定因素 .14 管理选项和策略 .15 关系 .16 规划工具 .18vi 济南市水生态文明建设试点实施方案评估及改善建议 第三章 开发和校准济南 WEAP 模型 .19 WEAP 示意图 .19 用水需求 .20 水文和供应 .22 对基础设施建模 .27 水质 .27 校准过程 .28 第四章 情景开发 .37 需求预测 .37 气候预测 .42 模拟未来条件的试验设计 .47 第五章 假设历史气候情景下对需求短缺脆弱性的基准评估 .49 需求预测 .49 选定需求节点的水资源供应来源 .52 各部门用水需求短缺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 泉水 .59 地下水. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 研究结果总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 第六章 未来气候预测下的脆弱性评估 .67 各种未来情景下的需求短缺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 研究结果总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 第七章 通过实施方案和新增管理策略降低易出现需求短缺的脆弱性 .79 用于组成潜在策略的项目和政策 .79 考虑的研究策略 .82 管理对居民生活用水的影响. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 管理对工业用水的影响 .83 管理对农业用水的影响 .85 管理对泉水的影响 .87 管理对地下水的影响. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 结果总结 .88 第八章 在不断变化的气候下分析洪水发生频率的挑战 .91 分析方法 .91 历史数据和基准河流水位 .92 强降水与洪水之间的关系 .93 降水和洪水的历史频率 .96 未来气候引起的降水和洪水频率变化 .98目录 vii 结果总结 .100 第九章 观察意见和建议 .103 有关数据的观察意见. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 有关模型的观察意见. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 建议 .104 结语 .107 附录 附录 A 数据收集 .109 模拟济南系统的数据需求 .109 所得信息概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 用水需求 .112 供水 .117 输水设施、污水处理厂和其他结构性特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120 洪水数据 .121 附录 B 实施方案的状态 .123 附录 C 对于需求预测的调整 .125 附录 D 气候预测所用的回归模型 .127 源流回归模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127 估算地下水补给的回归模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129 Delta 值在回归中的应用 .130 估算气候变化对农业用水需求的影响 .131 附录 E 泉域适应性地下水资源管理的决策规则 .133 附录 F 试验设计 .135 附录 G 水资源平衡表 .137 参考文献 .139ix 图目录图 S.1. 本研究中所使用的 RDM 分析方法 .xiii图 S.2. 传统分析方法与 RDM 分析方法区别举例 .xviii图S.3. RDM 分析过程中对 WEAP 的运用 .xxii图 S.4. 三种需求情景中两种初始地下水存储量假设和历史气候对应的需求短缺总量 .xxiii图 S.5. 各种未来情景和地下水假设下的居民生活用水需求短缺和脆弱性一览 .xxiv图 S.6. 历史气候下选定策略对应的居民生活用水需求短缺 .xxiv图 S.7. 所有未来情景下选定策略对应的居民生活用水需求短缺 .xxvi图 1.1. 济南在山东省的位置 .2图 1.2. 济南 2000 年至 2012 年月平均气温和月平均降雨 .3图 1.3. 项目技术路线 .6图 2.1. 传统分析方法与 RDM 分析方法区别举例 .11图 2.2. 稳健决策制定过程 .12图 2.3. 演示实施方案各环节的地图 .16图2.4. RDM 分析过程中对 WEAP 的运用 .17图 2.5. 规划工具和利弊的评估方式 .18图 2.6. 济南水利局规划工具截图 .