我国水质水量联合调度研究现状和发展趋势

水质和水量的联合调控是未来水资源调度和水污染控制的主要决策技术之一。文章从水资源调度入手,介绍了水质水量联合调度的概念和重要性,简析了国内外水质水量联合调度的研究现状、发展趋势以及"十一五"国内相关工作的最新进展。并对我国水质水量联合调度研究工作进行了展望。     

灌溉水库群优化调度的AD模型

随着国民经济的不断发展,工农业用水日益增长,但可供利用的水资源有限,使得供水与需水矛盾加剧。因此,对流域内或流域间的水库进行联合调度和管理,将有限的水资源统筹安排、挖掘潜力、充分发挥现有工程的效益、提高供水的保证程度即对水库实施优化调度很有现实意义。本文应用系统分析方法,建立了灌溉水库群优化调度的聚合分解(AD)模型,以保证在系统整体效益最优条件下得出各库的最佳运行策略,从而使水库的运行管理建立在科学的基础之上。     

东江流域水资源优化配置研究

该文建立了一个以东江流域水资源合理利用为目标,考虑防洪、供水、航运、压咸等约束,采用大系统“分解协调”原理,运用逐步宽容约束法及递阶分析法,通过三大水库与河道、区间径流联合调度,进行自流域至供水行业的多层次优化的水资源优化配置模型。在特枯水年来水情况下,对2020年水平年水资源进行优化调配,得出各个用水户两种不同初始条件下的配水结果。说明只有在三大水库初始蓄满的条件下,才能满足特枯年各个用水户2020水平年的需水要求。     

“松-滇-螳”水资源联合调控

随省、市经济布局调整及对重点地区进行开发,2000年安宁工业区将发展成为我省的磷化工、盐化工和钢铁工业基地。安宁工业区(螳螂川流域)地处滇池下游,随该区经济高速发展,滇池上、中、下区域水资源供需矛盾会更加突出,本文将以安宁工业区发展规划浅述“松滇螳”水资源联合调控的意义和作用。 1 滇池流域水资源与螳螂川各水量关系滇池流域面积2920平方公里,流域平均降水量27.5338亿立方米,蒸发量22.08亿立方米,经流量5.4538亿立     

“十二五”期间大江大河流域环境治理见成效

<正>"‘十二五’期间全国完成水土流失综合治理面积26.15万km2,治理小流域2万余条,实施坡改梯2000多万亩,在长江上中游、黄河上中游、丹江口库区及上游等区域建成了一批水土流失重点治理工程."2015年11月5日,水利部水资源司副司长石秋池在"大江大河流域环境治理措施成效"新闻通气会上说.为维护生态用水需求,水利部开展水资源调度和生态补水,指导开展黄河、黑河、塔里木河等流域水资源统一调     

汉江流域水资源供需平衡及其承载力研究

2020年南水北调中线一期工程及引汉济渭工程的实施将对汉江流域水资源形势产生影响,本文对汉江流域水资源的可供给量、需求量进行了分析,研究流域实际可供水量和余缺水量.水资源供需平衡计算表明:调水工程实施后,汉江流域上游供水可以满足需水要求,汉江中下游流域将缺水54.81×108m3;全流域将缺水10.41×108m3,南水北调中线工程及引汉济渭工程对汉江中下游甚至整个流域产生缺水性影响.从水资源条件、生态环境、社会经济3个方面选择评价指标,以层次分析法确定评价指标权重,采用距离指数法对汉江流域进行水资源承载能力分析,并对汉江流域水资源承载能力进行评价.评价结果表明,受调水及水利工程建设的影响,汉江流域水资源已处于不可承载状态.     

基于水循环过程的水量水质联合评价

水量水质联合评价是我国水资源综合管理中一项基础性研究工作。但是如何摸清缺资料地区或者是未来变化环境下的水资源质与量的分布和变化特征,是目前水资源评价中的难点之一。论文将分布式水量水质耦合模型引入水资源评价中,提出了基于水循环过程的水量水质联合评价方法,有效解决了水量水质资料系列缺乏或不同步,以及未来环境变化对水量水质联合评价带来的束缚,最后成功应用在海河流域水污染严重地区之一--涉县。研究结果表明：涉县境内主要河流清漳河2004年水资源总量为2.46×10⁸m³,其中Ⅰ～Ⅲ类水仅占全年水资源量的28.0%;2006年水资源总量为2.36×10⁸m³;其中Ⅰ～Ⅲ类水占全年水资源量的55.4%。通过两年的水污染整治,清漳河可利用水资源量大幅度增加。该方法对现有水量水质联合评价方法有所补充,对解决资料缺乏地区以及未来变化环境下水资源评价提供了一种新的途径,为流域水资源综合规划、配置和管理的提供技术支撑。     

从水质水量相结合的角度评价黄河的水资源

论文建立了流域水资源数量与质量联合评价的方法,提出了水资源功能容量与水资源功能亏缺的概念。根据黄河流域1997～1999年间主要水文站点逐月的水质监测数据、水文数据及各取水口逐月的取水量数据,对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价。结果表明,1997、1998和1999年,黄河具备水资源功能的总水量分别为210.99×108m3、288.04×108m3和292.43×108m3,分别占总天然径流量的66.3％、65.6％和67.4％,从3年平均来看,黄河具备水资源功能的总水量只占实际需求水资源量的53％,其中,大约47％的水资源短缺是由水体污染所导致,剩余的53％是由水量短缺所导致。黄河的水资源功能容量和水资源功能亏缺均较大,且前者大于后者,说明在大部分情况下,黄河实际的水质要优于达到水资源功能所要求的水质。     

河道生态环境分区需水量的计算方法与实例分析

为真实反映流域各区间的河道生态环境需水量差异 ,同时解决流域上下游河道生态环境需水量的重复计算问题 ,提出了河道生态环境分区需水量的概念 ,对流域分区、河道功能确定和河道生态环境分区需水量计算方法进行了研究 .以黄河流域为例进行了实证分析 .结果表明 ,黄河流域的河道需水分区需水量差异显著 ,黄河下游区间的河道分区需水量最大 ,为 14 8 93× 10 8m3·a- 1 ,上游兰州—河口干流区间最小 ,为-5 0 12× 10 8m3·a- 1 ,龙羊峡—兰州干流区间和黄河下游区间河道分区需水量超过区间的自产水资源量 ,需要其它区间的水量补充 ,才能维持其河道的生态环境功能 .黄河流域的河道分区需水量之和为 2 3 0 6× 10 8m3·a- 1 ,约为流域地表水资源量的 3 9% ,说明黄河流域地表水资源的最大利用率应低于 61% .     

SWAT模型水库模块改进及流域氮磷通量模拟

水库在发挥防洪、供水、航运功能的同时,也改变了库区和下游生态环境.现有的流域模型中水库模块相对简单,无法准确评估水库对河流氮、磷通量的影响.针对这一局限性,本研究从蓄泄规则、库区氮磷反应模拟两个方面改进了经典流域模型—SWAT模型的水库模块.以长江二级支流涪江流域为研究对象,模拟了水库建设对逐月流量、泥沙、总氮、总磷过程的影响.结果表明,新模型模拟的逐月流量、泥沙、总氮、总磷的绝对误差百分比从原来的41.1%、33.4%、99.0%、130.5%分别降低到8.6%、23.9%、38.4%、52.9%,在汛期6—9月总磷的平均模拟误差仅为12.1%.新模型合理刻画了梯级水库群的级联效应,提高了梯级水库影响下的河流氮、磷通量模拟能力,为流域水环境管理与水库调度提供了有效工具.     

天津市不同后备水资源对比评价研究

为了缓解天津水资源严重短缺的困境,利用层次分析法,从水资源保证程度、调水协调难度、可供水量、工程成本、供水管网改造成本、水质、水处理成本、污水处理难度、生态环境风险等角度对天津市主要后备水源进行了综合对比评价。评价结果认为海水淡化、南水北调中线调水、地下咸水开发、海水直接利用可以作为天津市理想的后备水资源开发方案;上游水库调水、南水北调东线调水、引黄调水可以作为应急后备水源方案;污水处理后主要用作灌溉、生态、景观用水。     

塔里木河流域枯水年生态调水方式及生态补偿研究

近年来塔里木河流域大规模水土资源开发导致水资源供需矛盾日益尖锐,特别在枯水年,生态及社会安全受到严重威胁,亟需通过提出科学合理的生态调水方式及生态补偿方案来化解这一矛盾。论文利用塔里木河“四源一干”的地表径流、断面引退水、地下水埋深、气象等资料及干流下游流域内的遥感影像数据,根据水量平衡原理计算了各河流的河损及干流下游的生态需水量,提出了枯水年流域水量分配方案,确定了流域枯水年生态调水方式及相应的生态补偿方案。结果表明：1）在特枯水年,下游需水量为7.01×10⁸ m³,至少挤占上游源流10.70×10⁸ m³水才能保障,从上游源流调水至干流单方水的总效益和经济效益将分别减少38.2%和81.2%,因此该调水方式是不合理的,应改从开都-孔雀河调水以满足下游用水;2）调水后上游源流对开都-孔雀河单方水的补偿量为3.4元。研究可为流域水资源的高效开发、利用和管理提供科学依据。     

黄河健康生命初探

在分析黄河演变规律的基础上,提出维持黄河健康生命是人类与黄河和谐相处的必然要求,同时黄河健康生命的保障程度决定于人类经济社会的发展水平。针对目前维持黄河健康生命面临的主要挑战,阐述了现阶段治黄工作的基本原则和工作重点,提出目前维持黄河的健康生命首先在于保障黄河自身用水,需要通过全流域节水或跨流域调水对水资源进行合理配置,保障黄河的输沙水量、自净需水量和生态需水量等。另外,减少入黄泥沙和合理布置河道工程也是保障黄河健康生命的重要途径。     

氮在高含沙水向人工浅水湖泊补水期间的变化规律

外来补给水源的水质和作为污染物载体的悬浮颗粒物对人工浅水湖泊的影响备受关注.在2012年4月23～25日东昌湖引黄河水补水期间,从入湖口到出湖口的纵断面5个监测点同步监测流量、泥沙和溶解态氮、颗粒态氮含量,并于23日和26日在整个湖区12个监测点采集水样和底泥样进行不同形态氮含量分析.结果表明,补水导致入湖口附近的流速、悬浮颗粒物含量有明显的上升和回落,但影响范围有限;氮素的空间分布沿入湖湖流方向呈现一定的浓度梯度,入湖口附近水体、悬浮颗粒物和底泥中各形态氮含量比其他湖区高;从入湖口到出湖口的纵断面,补水阶段各种形态氮含量变化幅度依次降低,补水后溶解态和颗粒态总氮含量有不同程度的增加,其中颗粒态总氮增幅较大,受黄河补水影响显著.本次黄河补水氮素以溶解态氮为主,溶解态总氮∶颗粒态总氮=7.3∶1,溶解态氮形态以硝氮为主,颗粒态氮形态以氨氮为主.氨氮受外源补水和悬浮颗粒物吸附沉降影响较大,补水阶段悬浮颗粒物含量与颗粒态氨氮、总氮的相关系数是0.868、0.876,而硝氮受其影响不大.东昌湖底泥氮主要以有机氮形式存在,其输入源是黄河水及泥沙颗粒.     

小浪底水库水沙调控期滨河湿地地下水与河水转化关系

以小浪底水库下游武陟湿地为研究区,综合运用数理统计、水文地球化学和同位素技术相结合的方法,研究了小浪底水库水沙调控期滨河湿地地下水与河水转化关系.结果表明,小浪底水库调水调沙期间下游水体阳离子以Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主.调水调沙初期河水水化学类型为HCO₃-Na·Ca·Mg型,地下水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg·Na型;调水调沙中期和末期河水均为HCO₃·SO₄-Na·Mg型,地下水均为HCO₃-Na·Mg型.水库水沙调控过程中,水体的水化学组分从受碳酸盐和硅酸盐矿物溶解的共同作用过渡到以碳酸盐岩溶解为主.随着调水调沙的进行,河水与近岸带地下水的氢氧同位素组成逐渐富集,表明河水来源于上游水库表层水和大气降水,地下水则受到河水与大气降水的共同补给.在上游来水与水文地质条件等因素影响下,滨河湿地地下水与河水之间的转化主要发生在近岸带（距离河岸0~100 m内）,表现为河水补给地下水,随着调水调沙的进行,河水对地下水的补给增强.     

黄河济南段水资源特点与可持续利用对策

黄河济南段多年平均来水量359×10⁸m³,来水年际、年内变化大,最大年径流量是最小年径流量的21.8倍,且主要集中在汛期的7～10月份,占多年平均值的60.7%。近年来黄河济南段径流量逐年下降,断流日益加剧,1997年泺口站全年断流132天。与此同时,济南黄河水含沙量高,多年平均含沙量24.9kg/m³,且呈逐年上升之势。近年因上游来水量减小,用水量增加,水资源浪费严重,水质存在一定污染,引黄工程能力不足,水资源缺乏持续利用的调度和管理,极大地影响了济南黄河水的可持续利用。黄河济南段水资源可持续利用的主要对策有:以可持续发展战略为原则,统筹规划、统一管理、集中调度;充分发挥水利工程的枢纽作用,保证生态用水;地表水地下水联合运用;建立节水型生产体系和社会,提高水资源的有效利用率;合理调整水价,促进节水意识的增强和节水措施的落实;淤背加固黄河干堤,植树治沙防汛凌,实现黄河济南段区域可持续发展。     

水汽源区变化对黄河中游降水稳定同位素的影响

利用黄河中游地区9个站点的降水同位素数据,分析其时空分布特征及环境效应,并模拟代表站点的气团运移轨迹,利用OLR技术研究水汽源区变化及输送过程对夏半年降水稳定同位素的影响。结果表明：δ¹⁸O有着较为明显的季节性变化规律,春夏较低,秋冬较高;空间分布则呈由东南向西北升高的趋势。大气降水线方程表现出明显的过渡性区位特征,降水量效应较为显著。水汽主要通过西北与东南两个水汽通道输送,东向水汽与青藏高原的热力、动力性质对流域的水源差异产生了较大影响。水汽源区变化与对流层中上部水汽含量场都与稳定同位素特征有着较强的对应关系,8、9月形成于西太平洋的热带辐合带（ITCZ）使东南季风成为夏季黄河中游地区主要的水汽输送通道。     

黄河径流序列标度不变性分析及趋势预测研究

长期以来，影响黄河干流梯级电站可持续发展的因素，除了关键技术因素、经济因素和环境因素，还有对未来径流趋势的认知不足。可见研究黄河干流径流变化趋势，对于黄河干流梯级电站可持续发展具有重要的现实意义。论文利用非趋势的波动分析法，对黄河干流贵德、头道拐和花园口3个水文站径流的标度不变性和未来变化趋势进行了分析和预测。结果显示，3个水文站的径流量将会减少，这将对黄河干流梯级电站可持续发展不利。     

引汉济渭调水工程水资源配置研究

为解决关中地区水资源短缺问题,陕西省规划实施南水北调引汉济渭调水工程。在分析调水工程受水区用户、供水系统的基础上,构建了水资源配置网络图,并建立了该系统的水资源配置仿真模型,确定了配置原则。结合调水工程,设定了7种方案,通过长系列计算,得出了各方案的水资源利用情况。2020水平年,调水15.5×10⁸ m³后可增加供水10.69×10⁸ m³,占需水量的38.76%;调水15.5×10⁸ m³与调水10.0×10⁸ m³相比,工业供水保证率提高32.75%。计算结果表明,实施调水工程后可有效缓解受水区水资源短缺,调水量在保证城市用水、改善渭河河道生态环境方面发挥着主要作用。     

永定河上游流域水生态系统服务价值评估

张家口市是首都的水源涵养区和生态功能支撑区,流经该区域的永定河上游流域发挥着保育水资源的重要作用。为全面认识永定河上游流域水资源生态价值,对流域水生态各项服务功能开展定量评价。以2017年为基准年,综合采用InVEST模型与市场价值法系统评估研究区的水源供给量,以空间和货币的手段直观地表达该地区的水源供给情况;对于空间数据较难获取的地区,采用当量因子法评估水土保持与生物多样性价值;采用分摊法计算水生态旅游价值。结果表明：其总价值量为55.14亿元,约占张家口市各区县平均GDP（81.87亿元）的67.35%。其中,水源供给价值、水力发电价值、水产品生产价值、休闲娱乐价值等直接使用价值为28.64亿元,土壤保持、河流输沙、生物多样性等间接使用价值为26.50亿元,水源供给、休闲娱乐和水土保持功能对研究区域水生态系统价值提升和发展具有重要作用。研究区单位面积的生态价值和经济效益分别为0.35亿元和0.23亿元,生态价值远高于经济效益。本文因地制宜的综合评价方法提升了价值评估的科学性和可靠性,对于基础数据较为缺乏的地区,有一定的参考意义。