陆地生态系统绿水资源开发与雨水集流技术潜力分析

绿水是源于降水、存储于土壤并通过土壤蒸发和植被蒸腾消耗掉的水资源,是一种在传统水资源评价体系中被忽视了的水资源。本文分析了中国绿水资源的空间分布特征,探讨了中国内陆河流域、腾格里沙漠和黄土高原等地区的绿水分配特征,以及雨水集流技术在绿水开发利用中的潜力。中国绿水资源总量约3.4万亿m3,约占降水资源总量的54%;其分布很不均衡,西北地区的绿水占降水比例的70%以上,而南方地区的平均比例为48%,说明中国西北干旱半干旱地区绿水资源的开发潜力较大。在半干旱地区的黄土高原雨养农业区,绿水占有量超过90%,其中非生产性绿水占45%～50%;在干旱地区内陆河黑河流域,绿水占有量达77%,其中非生产性绿水占52.4%。雨水集流结合地表覆盖等水保措施可以显著提高绿水生产力,在绿水资源开发利用方面具有较大的潜力。     

北京水源地变化环境下的小流域径流响应研究

近40年北京山区来水量急剧减少,造成下游地区水资源日趋紧张,降水和土地利用变化被认为是径流减少的主要因素.为量化降水和土地利用变化对流域径流的影响,以密云水库集水区半城子小流域为对象,采用基于分离评判原理的水文分析法及多年水量平衡模型,定量分析了1989~2011年间降水和土地利用变化对小流域年径流的影响.结果表明:半城子小流域年降水量及产流型降水量在1989~2011年间分别呈波动下降趋势但下降趋势不显著(p0.05),而年径流显著减少(p0.01);结合年径流累积曲线及独立样本T检验,年径流量在1998年发生减少突变;1989~2011年间气候变化对半城子小流域径流减少的贡献率为80.24%;而土地利用变化的贡献率仅19.76%;情景模拟表明,不同植被类型变化对年径流变化的影响差异较大,当单位面积森林、草地和农田分别转化为城镇建设用地时,流域多年平均径流分别增加:1.30、0.21和0.30mm.研究结果旨在为北京山区森林小流域水土资源规划及管理提供参考.     

基于SWAT模型干旱区内陆河流域径流成分的模拟分析——以玛纳斯河上游为例

干旱区内陆河流域径流主要来源于山区降水,但降雨产流和融雪产流对山前绿洲水资源的时空供给周期与强度有很大不同,因此区分径流成分对流域的水文预报和水资源配置具有重要意义。本文以西北干旱区典型内陆河流域——玛纳斯河流域上游为例,基于历史逐月径流资料(1980-2000年),应用SWAT分布式水文模型对玛纳斯河上游径流成分进行模拟分析。分析结果表明:SWAT分布式水文模型可以有效的模拟玛纳斯河的径流变化特征,在率定期和验证期,Nash-Sutcliffe效率系数以及决定系数r~2分别高于0.81和0.89,达到评价标准。基于水量平衡原理的计算结果表明:多年流域的实际蒸散发量、地表径流量、土壤对地下水补给量、地下侧流量分别占降水量的53.54%、25.51%、17.60%和3.35%,进一步分析表明雪冰融水占降水量的64.50%,说明该流域的径流量主要来自雪冰融水,但各月降水量变化趋势与地表径流量的变化趋势具有一致性,说明大部分降水转化为径流的时间较短。该研究对流域水文预报和水资源调控具有参考意义。     

气候变化背景下宁夏泾河水资源变化分析

为当地适应气候变化决策提供技术依据,用Mike 11水文模型研究气候变化背景下泾河水资源变化趋势.依据泾河1982—2000年实测降水径流资料,率定建立泾河流域降雨径流模型参数,然后根据气候情景数据,借助经过验证的降水径流模型,预测未来气候变化对宁夏南部山区水资源的影响.结果表明,对泾河1982—1998年实测径流进行模拟,模拟平均径流深与实测径流深拟合程度较好,相对误差为7.2%;逐日径流过程线形状吻合,模拟与实测流量的峰值吻合;低流量平水期吻合较好,在丰水期吻合差一些,二者总体拟合较好.根据PRECIS区域B2气候情景数据(2011-01-10,50km×50km网格),预测南部山区地表径流呈减少趋势.相对于多年平均值,泾河流域地表径流未来减少8.5%²4.3%.泾河干流径流减少幅度较大,将会对东山坡引水、固原东部引水工程造成影响,水资源短缺形势不容乐观,宁夏中南部水资源供需矛盾可能进一步加大.     

东江流域土地利用变化对径流的影响分析

将流域水文模型HSPF与元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)土地利用预测模型结合,定量评价了东江流域未来土地利用变化的径流响应;并且模拟分析了不同降雨情景下土地利用变化的水文响应。结果表明:HSPF模型可以较好的模拟东江流域的月径流过程,可用于东江流域长期水文变化的评价与研究;未来土地利用变化引起的总径流的改变较小但是地表径流的变化较显著;未来土地利用变化情景下高、低流量值都有所增长,随着城镇建设用地面积比例的进一步增加高流量值随之增长而低流量减少;随着降雨量的增加,径流对于未来土地利用变化的响应程度减弱,降雨量减少,未来土地利用变化的水文效应增强;总的来说,4种降雨情景下未来土地利用变化对总径流的影响都不大,但是对地表径流有较显著的影响。研究过程和结果可为东江流域水资源规划及相关管理决策提供参考。     

长江中游地区水资源利用

１长江中游地区水资源的特点长江中游流域面积６８×１０４ｋｍ２,水资源分区包括长江中游干流区、汉江水系区、洞庭湖水系区与鄱阳湖水系区,水资源的特点是降水与径流丰富,具有巨大的开发利用潜力．长江中游区面积仅占全国国土面积的７．１％,而平均年径流深６６３．...     

气候变化和人类活动对黄河源区径流影响的评估

为了深入了解黄河源区径流变异规律,需定量评估气候变化和人类活动对径流变化的影响。本文采用Penman-Monteith公式计算出流域各气象站的潜在蒸发量,综合Mann-Kendall方法和累积距平方法诊断出降水和径流突变点位置,并采用5种具有代表性的Budyko公式,量化气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明:(1)降水和径流的突变年份分别为1985年和1989年;(2)人类活动是导致径流量改变的主要因子,占比为67.62%;气候变化因子次之,占比为32.38%。该成果可为水资源管理部门在制定流域水资源规划方案时提供参考。     

潮白河流域水文要素特征分析

选取潮白河流域承德、怀来、张家口、丰宁4个气象站1961~2000年的降水、蒸发资料及下堡、张家坟、三道营、口头、戴营、苏庄、前辛庄、大阁、下会9个水文站1971~1991年的径流资料,运用距平分析法和Kendall秩次相关法对流域水文要素的时程变化特征进行了分析.研究结果表明:潮白河流域降水、蒸发年内分配不均,但年际变化不大;降水集中于6~10月份,占全年的66%以上,蒸发集中于5~9月份,占全年的57%.径流年内分配与降水一致,集中于6~10月,占全年的62%,年际变化剧烈,径流总体呈减少趋势,20世纪80年代以来减少趋势显著.     

基于SWAT模型的黄柏河东支流域气候变化的水文响应研究

黄柏河东支流域为宜昌市的生活、工业用水和农业用水提供了重要保障,是宜昌市重要水源地,研究气候变化情景下径流量的变化对该流域经济发展和生态保护具有重要意义.本文使用SWAT模型模拟黄柏河东支流域不同气候变化情景下的月径流变化,将流域下游尚家河水库为研究区出口,以2006～2012年为率定期,2013～2016年为验证期,首先将尚家河水库入库径流还原为天然月径流,进而建立流域SWAT模型并对其进行检验;设置降雨与气温不同组合条件下的34种情景作为SWAT模型输入,分析径流量变化.结果表明:在率定期与验证期的径流模拟效率系数和决定系数均达到0.85,满足精度要求.气候变化情景下,月径流增加量最大的情景为温度降低2℃,降雨增大6%,月径流增加量1 334.88万m3,减小量最大的情景是温度升高4℃,降雨减少2%,月径流减少量839.80万m3.月径流对降雨和温度变化呈现非线性响应.研究结果可为流域水资源管理提供决策支持.     

柴达木盆地那棱格勒河流域的水资源与矿源意义

通过分析那棱格勒河流域水循环及水化学演化特征,对区域水资源及携带的矿产资源地质意义或潜在价值进行探讨。结果表明,那棱格勒河水循环特征表现为时空异质性大,径流主要集中于山区,四季变化很大。地下水动态年际或季节性波动明显异于一般干旱盆地,丰水期表现为水位显著上涨趋势,表明水循环条件优越,补给更新周期快。流域中下游地表水、地下水含有高背景浓度的硼、锂、钾等元素,且具有来自深源流体源源不断的补充,径流年输入总量至少数千上万吨,仅洪积扇带150 m以上地下水储存总量也在10万t级以上。流域水资源丰富,上游支流适当调水,既可增加其中溶解的硼、锂、钾等矿产元素总量,又保证了青藏线的安全,同时补充出山口调走的水量,保持动态平衡。     

湟水流域水资源可持续开发利用与保护对策

作为青海省工农生产基地的湟水流域,用水量占青海全省用水量的４２％,水资源量仅为全省的３．５％,人均水资源不足０．１万ｍ＾３,加之水污染的日益严重,水资源的供需矛盾极为突出,直接制约着青海经济和社会的持续发展,在分析该流域水资源特征和开发利用现状的基础上,针对水资源存在的突出问题,提出了保护对策和措施。     

缓解北京市水资源紧缺迫在眉睫

自80年代以来,北京市以及整个海河流域水资源紧缺日益严重,经各方人士研究、呼吁,虽然已引起各界重视,仍未见转机。北京是个严重缺水城市,全市人均水资源占有量仅为全国人均占有量的1/7。建国后,北京市修建了官厅、密云等大中小型水库80多座,控制了山区面积的60%的地表径流,打了各类机井40000余眼,全面开发了地下水资源。这些水源工程为北京市的城市建设和工农业发展提供了重要的水源条件。但近10年来,城市发展迅速,对水资源的需求超过了已有水资源工程的承受能力,加上80年代以来,出现了连续干旱周期,造成了目前水资源的紧缺局面日益严重,这已成为首都发展的重要制约因素。     

污水资源化提高水资源再利用

厦门市水资源现状 水资源紧缺已成为可持续发展的"瓶颈".来自国家水利部的统计数字,显示我国淡水资源总量为2.8×1012m3,占全球水资源的6%,人均水资源拥有量只有2200m3,仅为世界平均水平的四分之一.目前全国三分之二的大中城市面临缺水:扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后,我国现实可利用的淡水资源量则更少,仅为1.1 ×1012m3左右,人均可利用水资源量约为900m3,并且其分布极不均衡.与此同时,地下水资源遭到过度开采,全国地下水降落面积已达到1.5 ×105km2.据预测,2030年中国人口将达到16亿,届时人均水资源量仅有1750m3.在充分考虑节水情况下,预计用水总量为7.0×1011至8.0 ×1011m3,要求供水能力比现在增长1.3 ×1011至2.3 ×1011m3,全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限,水资源开发难度极大.     

径流情势的分析及方法

对径流的年内和年际变化及径流的地区分布特征进行研究,充分掌握径流的基本特性。为干旱半干旱地区水资源合理开发利用及防汛抗旱提供依据,解决水资源的供需矛盾。     

气候变化对我国华南沿海地区水资源的影响——以南流江流域为例

为研究气候变化对我国华南沿海地区的水资源的影响,以南流江流域作为研究对象,应用具有物理机制的分布式水文模型SWAT对流域径流进行模拟。以常乐站1970~1994年月径流数据对模型进行率定,以1995~2013年月径流数据进行验证,基于南流江流域气候变化预估成果设置20种未来气候情景,模拟不同气候变化条件下的流域水文过程,计算不同情景下南流江流域径流及蒸散发的变化,分析气候变化条件下的水资源响应程度。结果表明:月径流模拟值与实测过程线总体拟合程度很好(R20.85,Ens0.8),SWAT模型在南流江流域具有较好适用性;降水是影响南流江流域径流变化的主要气候因子,而影响蒸散变化的主要气候因子是气温。降水不变时,气温每上升1℃,年均蒸散发量增加9.1 mm,年均径流量减少9.2 mm;气温不变时,降水量每增加10%,年均蒸散发量增加5.1 mm,年均径流量增加159.3 mm。预计到本世纪中叶,南流江流域年均径流变化幅度为-29.6%~27.6%,到本世纪末的变化幅度为-30.5%~26.7%,这将对南流江流域带来一系列的问题与挑战。     

基于VIC模型的气候变化对红水河上游流域径流影响研究

为研究红水河上游流域未来径流变化特征,利用VIC模型和全球气候模式(GCMs)对3种典型排放情景下的流域未来径流的变化进行了模拟研究。结果表明:红水河上游流域未来的年平均径流量明显减少,且6~9月径流量明显减少,未来年平均径流量比历史基准期平均径流量减少约14.32%~34.33%;径流量在流域西部的山区增加明显,而在中东部的河谷平原地区减少较多;在未来径流总量减少的情况下,流域出口不同重现期的年最大日流量主要表现为增加,流域出口处的龙滩水库入库洪水上升的可能性较大,水库防洪风险增加,径流性水资源可控性和利用率降低。研究结果可为研究区的水资源管理提供参考依据。     

人工增雨的需求、现状和某些科学技术问题

 经济和社会的发展 ,对人工增雨的需求迫切中国是全球的贫水国家之一 ,虽然水资源总量为28124亿m3,居世界第6位 ,但人均占有量只有2300m3,仅为世界人均水量的1/4.预计到21世纪中叶 ,中国人均水量将下降到1750m3.全国天然降水的时空分布严重不均 ,河川径流的年际年内变化很大 ,年降水量不足400mm的地区占国土面积的45%.统计资料表明 ,自1949年以来 ,全国平均每年受旱面积大约3亿亩。全国670个城市中 ,有400个不同程度地缺水 ,严重缺水的达108个。进入20世纪90年代 ,黄河春季年年断流 ,造成流域内农业灌溉和城市用水困难。     

怒江流域下游地区气象与水文干旱特征研究

以怒江下游勐波罗河流域为例, 利用周边气象站点年的月降水量、月气温和流域出口水文站月径流数据, 计算气象干旱指标标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)和径流干旱指数(SDI), 分析该地区1966—2013年间不同参考期(12个月、6个月和3个月)的气象和水文干旱变化过程, 揭示流域水文干旱与气象干旱发生的关联。研究结果表明, 自21世纪初期以来, 流域各参考期干旱指数呈现减少趋势(干旱增加),尤其是SPEI-6M (参考期为6个月的 SPEI)和SPEI-3M (参考期为3个月的SPEI)。研究区气象与径流干旱均具有多尺度周期性特征: 在20世纪90年代中期之后, 25~30年大尺度周期的等值线中心逐渐下移, 时间尺度缩短为10~15年。进入21世纪以来, 径流干旱在25年以上的大尺度上演变为减弱的干旱期, 在10~15年中尺度上则处于由干旱向微湿润变化的过渡期。径流干旱与气象干旱关系密切, 通过气象干旱指数SPEI-6M, 可以较好地预测年径流干旱变化程度。     

石羊河流域水文地质环境与水资源利用

石羊河流域上游有8条河流,年出山径流总量14.69×108m3.流域内地下水与地表水之间的转换关系非常密切.水资源利用的最大特点是地表水和地下水的反复转化重复利用.目前全流域利用地表水量11.514×108m3,开采地下水13.25×108m3,总用水量达(含泉水)29.47×108m3.由于过量开发利用水资源,出现了地下水水质恶化、植被衰亡、下游绿洲萎缩,土壤盐渍化、土地沙漠化等一系列地质环境问题.     

水资源评价和规划中的一个重要问题——流域下垫面变化对河川径流的影响

在我国北方地区,随着社会经济发展和生态环境的改善,流域下垫面条件变化对河川径流的影响日益显著。本文通过前后期降水.径流关系的对比分析,定量估算了流域下垫面条件变化对黄、淮、海河流域部分地区水资源的影响,这是关系到流域和地区水资源评价、利用和配置规划的一个重要问题。