【摘 要】
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水、能源、粮食是人类生存的基础,关乎社会安全稳定和经济发展大局。随着人口增长和经济发展,人类社会对自然资源的需求日益扩大,资源短缺风险加剧,水、能源与粮食安全受到潜在威胁。水、能源、粮食相互依存、彼此制约,三者间密切且复杂的关系决定了水、能源与粮食安全研究不能是孤立和片面的,而要注重其整体性和协同性。河南省是黄河流域的粮食大省,开展河南省水-能源-粮食协同安全评价及优化研究,对于有效应对资源安全问
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水、能源、粮食是人类生存的基础,关乎社会安全稳定和经济发展大局。随着人口增长和经济发展,人类社会对自然资源的需求日益扩大,资源短缺风险加剧,水、能源与粮食安全受到潜在威胁。水、能源、粮食相互依存、彼此制约,三者间密切且复杂的关系决定了水、能源与粮食安全研究不能是孤立和片面的,而要注重其整体性和协同性。河南省是黄河流域的粮食大省,开展河南省水-能源-粮食协同安全评价及优化研究,对于有效应对资源安全问题、实现区域可持续发展具有重大意义。本文在全面解析及量化水-能源-粮食纽带关系的基础上,从水-能源-粮食协同安全的概念、内涵、评估方法、优化模型等方面开展理论方法及应用研究。主要研究内容及结论如下:（1）河南省水-能源-粮食纽带关系量化。基于水-能源-粮食纽带关系的物理机制,系统总结各条相互作用路径的量化方法,耦合水足迹计算方法、能耗测算方法、碳排放测算方法、贝叶斯网络模型等方法,形成了水-能源-粮食纽带关系量化方法体系,对河南省的水-能源-粮食纽带关系进行了定量解析。（2）河南省水-能源-粮食协同安全评价。基于水-能源-粮食纽带关系解析,阐明了水-能源-粮食协同安全的概念、内涵及判断准则;考虑河南省水-能源-粮食纽带关系,构建了包含目标层、准则层、要素层及指标层共四级层次结构的评价指标体系;采用“单指标量化-多指标综合-多准则集成”方法,定量评估了河南省的水-能源-粮食协同安全水平。结果表明:2001～2020年,河南省水-能源-粮食协同安全水平从0.38的较不安全水平逐渐过渡到0.63年的较安全水平,但大部分年份低于0.60;前期与资源开发利用和经济社会发展水平的变化趋势较为相似,后期逐渐受到基础资源供给,特别是水资源禀赋的制约。（3）河南省水-能源-粮食协同安全优化。基于水-能源-粮食协同安全理论,以水-能源-粮食协同安全的评价结果为优化目标,考虑水、能源、粮食系统的相关约束,构建了协同安全优化模型。以河南省2001～2020年历史数据产出的模拟优化方案,验证了模型的可行性:优化后的水-能源-粮食协同安全水平高于未优化的实际评价结果,且模拟的能源及粮食作物总产量与真实值的相对误差在5%以内。以2022～2025年为规划期,对未来的水-能源-粮食系统进行了优化:规划期内,清洁能源发电量的占比将增加1.41%,粮食产量将增加318.41万t;2025年,水-能源-粮食协同安全指数将达到0.66的较安全水平;优化结果可为未来河南省的能源和粮食生产提供借鉴。
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