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水 利 学 报

２０２２年 １０月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 １０期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）１０ － １２５１ － １１

京津冀水资源－ 粮食－ 能源－ 生态协同调控研究Ⅱ：应用

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赵 勇 ，常奂宇 １，２ ，桑学锋 ，何国华 ，王庆明 ，姜 珊 １
（１．中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 １０００３８；
２．清华大学 水利水电工程系，北京 １０００８４）
摘要：京津冀是我国水资源－ 粮食－ 能源－ 生态（以下简写为水－ 粮－ 能 － 生）关系表现最显著、联合风险最突出的地
区之一。针对该地区特点以及水资源管理实践需求，构建了京津冀水－ 粮 － 能 － 生协同调控模型，识别了耦合系统
现状状态，开展未来多情景推演式模拟调控，提出基于水－ 粮－ 能－ 生关联视角下京津冀协同调控方案。结果表明，
京津冀现状水资源供需平衡是以地下水超采、河湖生态用水被挤占来维持的，在保障水－ 粮－ 能－ 生耦合系统平衡下，
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即使南水北调中线一期工程达效运行，仍存在 ３０．９亿ｍ 的破坏性缺水；通过需求变化、生态保障和供给能力 ３个方
面进行未来情景推演式模拟调控，提出了保障 ２０３５水平年京津冀水－ 粮－ 能－ 生耦合系统协同发展情景，从水资源衰
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减和受水区需求角度出发，建议京津冀地区南水北调中东线后续年调水工程规模为 ４６．２亿 ～６０亿ｍ 。
关键词：京津冀；水－ 粮－ 能－ 生；推演式情景设置；协同调控；中东线后续规模
中图分类号：ＴＶ２１３ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２００６６
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

在全球气候变化、人口增长和城市化等要素的驱动下，水资源、粮食、能源和生态需求的持续增
长将是人类社会保持长期稳定发展必须要应对的重大挑战 ［１］ 。而资源禀赋、生产能力和消费规模的不
匹配、不平衡，是造成不同地区水资源、粮食、能源、生态系统难以协同保障的根本原因。
目前在我国北方大部分地区，尤其在黄河流域、海河流域等地区，由于长期存在缺水的问题，粮
食、能源和生态用水需求呈现资源供需失衡的现象，已经成为制约水资源匮乏地区可持续发展的关键
因素 ［２ － ５］ 。针对能源和粮食生产与生态修复过程中的水资源消耗已经有了较全面的研究，但对于水资
源、粮食、能源在消费过程中的互馈关系，以及水资源的取用、调运、处理过程的耗能情况等研究仍
较为缺乏，导致对水 － 粮 － 能 － 生耦合系统的整体性认知薄弱，难以提出基于水 － 粮 － 能 － 生互馈机制的
跨行业多部门协同保障方案。当前，随着对水资源、粮食、能源、生态系统间关系研究的深入，四者
复杂而深刻的互馈作用正在逐渐被揭示。如 ２０１４年中国社会水循环（包括对水资源的取、供、用、污
水回用等过程）能量消耗总量为 １．１万亿ｋＷｈ，约占全国总用电量的 １９％ ［６］ 。再如，南水北调中线在受
水区通过水源置换减少当地地下水开采，不仅一定程度上恢复了地下水位，也降低了当地抽取地下水
的能源消耗 ［７］ 。何国华等 ［８］ 通过预测中国未来饮食结构和人口规模，发现在满足现状饮食习惯下，未
来我国将需要新增更多的耕地和灌溉用水。诸如此类的研究成果表明，从更为全面的视角认识水资
源、粮食、能源和生态耦合关系，并在此基础上提出协同保障方案至关重要。
京津冀作为我国缺水地区中经济最发达的地区之一，以占我国 ０．７％的水资源量支撑了全国 ８．０％

收稿日期：２０２２ － ０１ － ２６；网络首发日期：２０２２ － １０ － １２
网络首发地址：ｈｔｔｐ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２１０１１．１３５４．００２．ｈｔｍｌ
基金项目：国家重点研发计划项目（２０２１ＹＦＣ３２００２０４）；国家杰出青年科学基金项目（５２０２５０９３）
作者简介：赵勇（ １９７７ － ），正高级工程师，主要从事自然－ 社会水循环演变机理与科学调控研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｈａｏｙｏｎｇ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
通讯作者：常奂宇（１９９４ － ），博士生，主要从事 “水资源－ 粮食－ 能源－ 生态” 协同调控研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｃｈａｎｇｈｕａｎｙｕ＠１２６．ｃｏｍ
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