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能源和水资源对人类生存和社会发展至关重要,对于城市而言,能源和水资源缺乏常常成为发展的短板。同时,能源和水资源之间关系非常密切,但长期以来传统的分离式资源管理忽视了这种联系,导致了资源负担转移的问题,如何对两者进行协同管理已成为资源管理中的迫切需求。城市的水-能源联动系统的研究正逐渐成为资源管理领域的发展前沿和热点问题,为城市资源综合管理提供新的视角。 本研究以厦门市为案例,基于斯德哥尔摩环境研究所开发的LEAP和WEAP建模工具,建立水-能源联动系统模型,并对其进行敏感性分析;然后结合情景分析法,模拟不同情景下能源和水资源的供应与需求,并通过多目标效益评价,研究不同能源和水资源管理策略中存在的协同和冲突的权衡问题。主要研究结果如下: (1)通过敏感性分析,识别模型中的关键输入变量。水资源关联用能(WRE)对人口、家庭用水强度和GDP较为敏感,能源关联用水(ERW)则对火力发电用水强度、供电自给率和GDP较敏感。这些关键输入变量影响着模型的不确定性,在研究中应对其进行较精准的参数估计,而在管理实践中则应予以重点关注。 (2)不同情景下能源和水资源之间的依赖性不同。各种情景下WRE占总用能量的比重均高于ERW占总用水量的比重,意味着能源对水资源的依赖性高于水资源对能源的依赖性。但不同供水配置中,以外调水优先进行供水会增加能源对水资源的依赖性,而以再生水或本地地表水优先则能够降低依赖性;不同需求管理中,采取节能措施会提高水资源对能源的依赖性,而采取节水措施则提高了能源对水资源的依赖性。 (3)不同情景下资源使用量不同。对于供水配置,本地地表水优先用能最少,其次是再生水优先和外调水优先配置;对于需求管理,节能措施有助于节约ERW,相应的,节水措施有助于减少WRE。对环境影响研究表明,不同情景下水-能源联动系统的环境影响主要和WRE及ERW相关,也受到供水配置结构和能源供给结构的影响。从地理边界角度来看,水-能源联动系统的大部分能源发生在城市边界内,而能源相关用水和环境影响则以边界外为主。 (4)以水-能源联动系统的能源和水资源使用、温室气体排放和污水排放为指标,对水-能源及其环境影响进行多目标效益评价。评价结果表明,不同供水配置中,本地地表水优先方案具有最高的综合效益,但同时也存在较大的单指标间冲突;而不同需求管理情景则表现出不同的资源或环境冲突,其中同时实施节能和节水措施有助于在减少冲突的同时提高综合效益。 水-能源联动关系既是挑战也是机遇,建议未来应基于城市水-能源联动关系的内在规律,建立多部门协调管理机制;供水配置兼顾用能与碳排放;优化制造业产业结构,并加强需求端管理,以达到节约能源和水资源的协同效益。