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３ 京津冀水－ 粮－ 能－ 生耦合系统协同调控结果

研究以 ２０１８年为现状水平年，以 ２０３５年为未来水平年。基于京津冀水－ 粮－ 能－ 生协同调控模型，
开展水－ 粮－ 能－ 生关联视角下多水源协同调控，针对水安全、粮食安全、低碳发展和生态健康等协同
发展目标，对现状京津冀水－ 粮－ 能－ 生耦合系统进行缺水识别；基于现状水资源调控结果，围绕需水
变化、生态保障和供水能力 ３大方面，开展不同情景模拟，确定未来京津冀协同发展情景。
３．１ 现状状态识别 根据单方案寻优方法，确
定在现状供需水情景下，满足京津冀地区水－ 粮－
能－ 生协同发展的水资源配置方案。具体计算过
程如下所示，后续情景设置中，均采用该方法确
定每个情景对应的最优水资源配置方案。（ １）在
现状供需水条件下，以缺水量最低、公平性最优
和能源消耗最低为多目标，以满足地区最小生态
需水和入海水量为约束条件，通过 ＮＳＧＡ － Ⅱ 算
法优化京津冀各地区不同水源向不同用水户的分
水比系数，得到 １００组满足 Ｐａｒｅｔｏ最优的水资源
优化配置方案，如图 ６所示。（２）由于这 １００组
水资源优化配置方案，均是满足缺水量、公平性 图 ６ 现状水平年京津冀单方案寻优结果
和耗能目标的非劣解，因此将所有水资源配置方
案输入京津冀水－ 粮－ 能－ 生协同调控模型，基于
模型运行的结果，计算不同配置方案对应的耦合
协调度（计算方法见上篇 ［１５］ ），图 ６中各个方案
点的大小表示耦合协调度 Ｔ，越大表示对应的耦
合协调度越高，最高点颜色为红色。（３）选取耦
合协 调 度 最 大 的 水 资 源 优 化 配 置 方 案 （图 ６红
点），作为该现状情景下符合水 － 粮 － 能 － 生耦合
系统协同发展的最优水资源优化配置方案。
基于该水资源优化配置方案对京津冀水－ 粮－
能－ 生耦合系统结果进行现状状态识别。该方案
下，现状京津冀地区缺水率为 １２．４％，均衡率为
８２．８％，社会水循环耗能为 １３７６．６亿ｋＷｈ。结果
表明，２０１８年实际年份京津冀地区水资源供需
平衡是以地下水超采、河湖生态用水被挤占来维
持的，整个水－ 粮－ 能－ 生耦合系统处于严重失衡
状态，如果京津冀地区保证河流最小生态和健康
入海水量要求，则现状供水无法满足实际的用水
３
需求，将出现 ３０．９亿ｍ 的破坏性缺水。现状水 图 ７ 现状水平年京津冀缺水率空间分布情况
平年下京津冀缺水率空间分布如图 ７所示。
３．２ 推演式情景调控模拟结果评价
（１）推演式情景下缺水率和综合协同指数（ＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＳｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙＩｎｄｅｘ，ＣＳＩ） ［１５］ 变化分析。
模型根据推演式情景模拟得到不同水 － 粮 － 能 － 生协同调控结果和对应的缺水率与 ＣＳＩ指标值，如图 ８
所示。从缺水率来看，在经济中速发展情景下由于用水需求增加，对应缺水率高至 １９．９％，虽然采用
强化节水等措施可以通过减少需水来降低缺水率，但在考虑河湖生态补水和地下水位恢复等生态保障

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