喀斯特石漠化农村水资源开发利用与干旱应急调度研究——以毕节撒拉溪示范区朝营小流域为例

为高效开发利用喀斯特水资源,解决石漠化农村地区干旱缺水问题。根据水资源供需平衡理论,以毕节撒拉溪示范区朝营小流域为例,通过野外勘察与定点监测,分析小流域水资源赋存状况以及干旱情景下的响应特征,结果显示:研究区水资源总体丰富,年平均降雨量892.5mm,折合降雨量7 699.5万m3。多年平均地表径流深为498.2mm,全年地表径流量约4 298.1万m3。流域内大小泉点共118处,全年流量达81.57万m3;时空分布不均,时间上5—9月降水总量占年降水总量57.6~87.3%,10—4月降水偏少,仅占12.7%~42.7%,降水季节性差异明显。泉水雨季总流量为45.64L/s,枯季仅12.35L/s,两者相差3.7倍。空间上以流域北部地区(茅坪村)泉点出露数量较多且流量最大,占整个流域水资源总量35%左右,中部地区(朝营村等地)出露泉点数量较少;极度干旱情景下,流域内67%泉点断流,水池(水窖)干涸,水利工程失效,部分地区人均日可用量仅为2L,与有关部门规定的人均日用水量35L的最低标准相差达94.3%。极度干旱环境下作物需水缺口为28.37万m3。因此,采取屋面集雨、屋檐集雨、收集坡面径流以及表层岩溶水综合开发利用等方式,实现水资源的开发利用与优化调度,建立基于时间以及空间尺度的极度干旱水资源应急调控机制,是保障地区用水安全的重要方式。     

甘肃水资源可持续利用的主要途径

随着国民经济各部门对水资源需求的增加,使得本来就已供不应求的水资源面临着更大的压力。虽然从总体上看,全省的水资源开发利用程度还较低,河川径流利用程度约为17%,尚有一定的开发潜力。但从流域来看,内陆河流域利用程度为84%,已达到较高的开发利用程度;黄河流域为15%,开发的水量已接近国家分配给我省的水量;长江流域为4%,尚有较大的开发余地。面对这种水情,通过耗用大量水资源来换取经济快速增长的传统发展模式,已不能适应经济社会发展的要求,而应当寻求水资源与人口、经济、社会和环境的协调发展,正确处理好经济发展规模…     

湛江地区水资源状况及其开发利用分析

本文叙述了湛江地区水资源状况,地表水资源比较丰富,多年平均水资源总量约为189.85亿m3(地表水与地下水),人均水资源量高于国家平均水平.但是由于缺乏蓄引水工程,造成湛江市目前部分地区水资源供需矛盾,大量淡水资源直接入海,未能得到充分的利用,因此湛江地区水资源开发利用潜力较大.针对湛江地区用水现状提出了开发利用中存在的主要问题及对策.     

陕西黄土台塬区农用地作物生产潜力分析及预测

基于RS和GIS支持,利用潜力递减法分析了陕西黄土高原台塬区农用地作物生产潜力空间变化特征,采用气候理论潜力为目标进行作物生态潜力预测。结果表明:陕西黄土高原台塬区农用地作物生产潜力差异较大,其中,光合生产潜力由东北向西南递减,光温生产潜力由东南向西北递减,气候生产潜力表现为西南部高于东北部,土壤生产潜力则南部高于北部;1985—2010年,研究区内作物生产潜力总量均有不同程度的降低,光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力及土壤生产潜力损失量分别为16 670.19、8 579.06、3 185.58、1 147.98 t,各占其对应级别潜力总量的2.37%、2.33%、2.33%、1.92%;建设用地的扩张对研究时段内区域作物生产潜力有明显的负面影响,因建设用地扩张造成的生产潜力损失约占农用地生态潜力损失量的50%;黄土台塬区的农用地的气候理论水平增产潜力较大。     

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。     

定西农业节水灌溉存在的问题及建议

我国水资源整体上短缺，多年平均降水总量约6．188万亿m^3，年水资源总量约2．7万亿m^3，居世界第六位，但人均占有量仅2250m3，只有世界平均水平的1/4，按亩均算只有1300m^3．只有世界平均水平的一半。定西是半干旱区，是国内水资源稀缺地区，自产水资源仅16亿m^3，人均占有540m^3，不足全省人均的1／2，占全国人均的1／4.     

河西走廊内陆河流域极端降水特征分析

水资源是维持内陆河流域复合生态系统的重要纽带.大气降水作为流域水资源的重要来源,其时空分布及强度变化会对流域生态水文过程有着重要影响.本文以河西走廊内陆河流域19个气象站1960—2012年逐日降水资料为基础,构建了最大1d降水量、最大连续5d降水量和非常湿天降水总量等极端降水指标,通过采用多种极值概率分布模型探讨研究区极端降水指标在频次、强度和贡献率方面的变化,从而为分析极端降水对流域生态水文过程的影响提供科学依据.结果表明,基于GEV最优概率分布模型,得出研究区超过5年一遇的最大1d降水量、最大连续5d降水量、非常湿天降水总量近年来发生次数有所增加,尤其是2000年以后增加更为明显;研究区极端降水强度在2000年以后也明显增强;在极端降水量对年降水总量的贡献率方面,近年来石羊河流域总体呈现增加趋势,黑河流域上游呈现增加趋势、中游和下游以下降趋势为主,疏勒河流域上游和下游呈现增加趋势,中游则以下降趋势为主.     

青海省空中水资源及其开发潜力评估

为了对青海省空中水资源量及其开发潜力进行评估。文中利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的1979—2016年ERA-Interim再分析资料,计算青海省空中水资源总量,采用滑动t-检验、反距离权重插值等方法对其变化趋势和时空分布进行分析。结合青海省50个气象站点的实测降水数据计算降水转化率,进而评估空中水资源开发潜力。结果表明:青海省年均空中水资源量约为1.16万亿m~3,近38年呈逐年缓慢增加的趋势,逐月分布差异显著,夏季空中水资源量所占全年比例最大,达36.67%;水汽输入呈北多南少的纬向分布,同一纬度下,东部地区水汽和空中水资源较为丰富;近38年年均降水量为292.9 mm,呈增加趋势,逐月分布差异明显,空中水资源年均降水转化率仅18.09%。因此,青海省空中水资源丰度较高,而降水转化率偏低,开发潜力巨大,合理适度开发空中水资源对保障水资源安全、缓解水资源短缺具有重要意义。     

基于水文连通特征的黄土高原淤地坝系水资源挖潜调控利用体系

降雨径流的调控利用是缓解黄土高原干旱缺水与控制水土流失的有效手段.以黄土高原典型流域为例,研究了水分富集和输移通道等流域和淤地坝系的水文连通特征,淤地坝减少地表径流,存贮了大量水资源.提出以淤地坝系、截渗系统、调蓄窖池等组成的微观到宏观的水资源挖潜调控利用体系.该体系将时空分布不连续、不稳定且无效损失较大的雨水土壤水资源实现收集储存,把有间歇性和离散型特征的降水径流转变为具有相对持续供水能力的稳定系统,来弥补供水不足.该体系通过降雨径流入渗等过程转化为地表水、土壤水和地下水3部分,形成一套完整水资源挖潜调控利用体系,经工程实际运行计算,可为黄土高原沟壑区生态生产生活提供水源保障.     

半干旱黄土高原集水农业的气候学基础

水分不足是半干旱黄土高原旱地农业农田生产力水平的主要制约因素通过对甘肃黄土高原半干旱区自然降水和土壤水分等农业气候因子的动态分析,发现5,6月间降水低谷与7～9月丰水季节交替重复出现是本区正常的天气现象．这一降水低谷引起土壤水份低值槽现象,造成夏粮作物的“卡脖旱”,严重影响产量在该区发展集水农业,雨季蓄积雨水,于次年5～6月间干旱季节进行补偿性灌溉,充分利用两季雨水,消除土壤水份低值槽现象,从而达到增产目的。因此,从气候学角度讲,在黄土高原半干旱区实行集水农业是必要而可行的     

黄土高原地下水资源与水质初步评价

通过黄土高原地质、地貌及水文钻孔资料的初步分析 ,认为 :该地域地下水的分布、赋存层位、水质、富水程度等主要受地貌、地质构造、岩性、气候及水文等条件控制 ;其中松散岩类等裂 (孔 )隙水以大气降水补给为主 ,多数以泉水形式排泄于沟谷中。结合降水量、排泄方式及矿化度的不同 ,对各种成因地下水进行了综合水质评价 ,得出该区域潜水地下水大部分为重碳酸型低矿化度淡水 ,矿化度大于 1 g/L的微咸水、咸水主要分布在宁夏银北、西海固地区和甘肃陇西及内蒙古河套地区 ,为高原水资源开发利用提供了水文地质资料     

黄土高原退耕还林（草）以来植被水分利用效率的时空特征及预测

 水分利用效率（WUE）是评估生态系统水碳循环的重要指标。基于PT-JPL模型的区域尺度实际蒸散发（ET）的模拟结果，结合黄土高原的总初级生产力（GPP），分析了退耕还林（草）工程实施后黄土高原水分利用效率WUE的时空变化趋势，结合CMIP6对未来3种情景下黄土高原的ET、GPP和WUE进行了预测。结果表明：2001-2015年，黄土高原植被显著增加， GPP和ET分别以每年3.59 g C·m^-2和4.39 mm的速率增加。WUE在72.68%的地区呈增加趋势，区域增长率为0.003 g C·mm^-1·m^-2·a^-1。在2015-2100年的3种情景中， ET均呈增加趋势，而GPP和WUE在SSP126中变化不大，在SSP245、SSP370情景中显著增加， WUE随着GPP的增加而增加。WUE结合了水资源的“消耗”和“利用”来阐明退耕还林（草）工程的成效，植被恢复虽然增加了区域耗水量，但是显著改善了植被覆盖情况，有效地提高了植被的固碳能力和水分利用效率，整个黄土高原植被的抗旱能力在增强。未来需进一步分析不同树种的WUE，筛选出抗旱性更高的树种进行植被恢复工作。     

黄土高原植被建设应从扩大面积向提升质量转变

 自1999年退耕还林还草政策实施以来,黄土高原的植被覆盖显著增加,有效遏制了该区水土流失。目前黄土高原的植被净初级生产力已经接近该区水资源承载力阈值,进一步扩大该区植被建设面积将不可避免地加剧水资源短缺等问题。为进一步巩固退耕还林成果,黄土高原未来的植被建设应从扩大面积向提升质量转变。     

近20年黄土高原干旱变化特征及其影响因素

为促进黄土高原农业和生态环境可持续发展,基于2001—2020年MODIS蒸散产品和气象站点数据,利用作物缺水指数(crop water stress index, CWSI)、Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和偏相关分析等方法,探讨了黄土高原干旱变化特征及其影响因素。结果表明：(1)年际上,2001—2020年黄土高原CWSI呈显著线性下降过程,下降速率为0.005 8 a^-1(P<0.01)。干旱程度呈先减(2001—2018年)后增(2018—2020年)过程;(2)空间上,CWSI以减少趋势为主,显著减少趋势占区域总面积91.24%,其中青海、甘肃、宁夏、陕西南部地区CWSI下降速率较快;(3)黄土高原CWSI与气温以负偏相关关系为主,显著负偏相关占区域面积的7.78%,集中分布于青海东部、山西南部和河南北部;与降水以负偏相关关系为主,显著负偏相关占区域总面积60.88%,集中分布于黄土高原西南部和东部地区。气温升高背景下,降水增加促使黄土高原实际蒸发显著增加、潜在蒸发不显著减少,导致CWSI显著下降。研究结论认...     

A method for estimating the contribution of evaporative vapor from Nam Co to local atmospheric vapor based on stable isotopes of water bodies

During the summer monsoon season,the moisture of precipitation events in southern and central regions of the Tibetan Plateau is mainly moisture from the Indian Ocean transported by the Indian monsoon and terrestrial vapor derived from the surface of the Tibetan Plateau.However,the respective contributions of these two types of moisture are not clear.From June to September,the excess deuterium values of precipitation and river water in the Nam Co basin are higher than those for the southern Tibetan Plateau.This reflects the mixing of evaporation from Nam Co and local atmospheric vapor.On the basis of theory for estimating the contribution of evaporative vapor from surface water bodies to atmospheric vapor and relative stable isotopes in water bodies (precipitation,river water,atmospheric moisture and lake water),this study preliminarily estimates that the average contribution of evaporation from the Lake Nam Co to local atmospheric vapor has varied from 28.4% to 31.1% during the summer monsoon season in recent years.     

黄土高原的水环境与节水农业

针对黄土高原的水环境,认为节水农业是黄土高原农业可持续发展的唯一和必然的选择． 介绍了节水农业的三种涵义以及主要的节水农业技术,并对黄土高原节水农业的模式及存在问题进行了探讨     

黄土山地典型覆被类型对土壤水分运动的影响

黄土高原山区土地覆被发生了巨大变化,为研究退耕还林后,覆被类型对黄土高原土壤水分的影响,对典型覆被类型的山区土地开展了不同季节土壤含水率变化监测研究.结果表明,不同深度土壤水分随季节发生了较大的变化,而相同季节不同的覆被类型对降水入渗及土壤水运动也有极大影响,且对土壤水分有效性有显著影响.植树造林有利于林地0～3m土壤水的补给,但仍会出现土壤干层,且下部土壤水的补给明显受到该干层的影响.覆被类型不同,土壤水分的变化趋势不同,当土壤水分改变后,又反作用于植被.土壤水与植被之间存在一个平衡状态,当平衡状态被打破时,直接影响植被的生长,而影响土壤水分的运动.     

黄土高原降水入渗方式与引发滑坡研究——以甘肃黄土地区为例

黄土高原是中国滑坡灾害最为发育的地区,降水是引发黄土滑坡的主要因素之一。黄土包气带厚度大,降水入渗方式与引发黄土滑坡的过程和机理问题长期受到广泛关注。以甘肃黄土地区为例,通过实地调查和综合研究认为,黄土高原地区降水入渗方式多样,受地形地貌、气候和降水类型等因素影响,降水入渗方式与引发滑坡特征之间存在地域性差异。在降水量较小的黄土丘陵区,暴雨所产生的地表径流主要通过落水洞和节理裂隙等宏观优势通道点状短期快速入渗,增大黄土含水率,软化黄土体,降低斜坡稳定性,引发黄土滑坡。在降水量较大的黄土塬、黄土台塬和黄土宽梁区,大气降水、灌溉水主要经由黄土包气带中的孔隙呈面状长期缓慢入渗补给黄土潜水,在丰水年连阴雨可引发群发性黄土滑坡。研究结果对黄土高原降水引发滑坡预警阈值的科学设定具有指导意义。