中国干旱区径流的形成及转化

中国干旱区面积约占全国总面积的1/3,是开发潜力较大的地区。但水资源紧缺。研究干旱区径流的形成与转化后可以得出:山区是径流的形成区。平原是径流散失区,水文的地带性规律非常显著。山区是地下水补给了地表水,成为河川径流中的基流。平原地表水通过各种渗漏途径补给了地下水,而平原在扇缘出露的泉水又成为平原河流的主要组成部分。这种地表水与地下水相互转化的特点为水资源的合理利用提供了科学的依据。     

淮北平原“四水”转化模型实验研究与应用

论文基于野外实验,采用五道沟实验站和杨楼实验区1965-2007年长系列资料,考虑土壤水垂向运动和再分布、冠层截留、蒸发、填洼、大孔隙、潜水排出补给地表水等要素,采用野外实验数据逐步细化和确定参数,提出淮北平原集总式“四水”转化模型,并提出一种新的冠层截留量年内分布确定方法。模型物理意义明确,对资料的要求较低,实用性较强。模型在杨楼流域应用结果表明,模拟流量过程线精度较高,在潜水位变动过线的拟合上效果较优,在径流过程和土壤含水量的拟合上表现较好。通过模型逐年计算统计,得出杨楼实验流域1991-2007年逐年及多年平均“四水”转化定量关系,为该区水文预报和作物水利用提供技术依据。     

典型西北山地-绿洲系统不同水体水化学特征及其水力关系分析

开都河流域是西北内陆区典型的山地绿洲系统,其水化学信息对了解区域水文过程和优化水资源配置具有重要意义.基于2020年内不同季节山区、绿洲区多种水体样品的采集及测试,分析了该区域水化学特征及其水力联系.结果表明：(1)研究区水体整体呈微碱性,pH和TDS值呈现绿洲区高、山区低的分布特征;HCO^-₃和Ca²⁺为主要的阴阳离子,区域水化学类型多为HCO^-₃-Ca²⁺型,绿洲区地下水水化学类型较之山区更复杂;区域水化学特征受岩石风化和人类活动影响较为明显.(2)河水δ¹⁸O和δD值呈现夏季贫化、春季富集的季节变化特征,而地下水为冬春贫化,秋季富集;降水和冰川水年内变化不显著;河水及地下水的δ¹⁸O和δD值则表现为绿洲区富集、山区贫化的空间分布特征.(3)研究区地表水和地下水的相互关系密切,且在夏季转化频繁;绿洲区地表水与地下水的转化特征呈显著的时空差异性.研究结果对于我国西北内陆区水资源的优化配置具有重要意义.     

西北干旱区水资源开发利用阶段及潜力

根据中国西北干旱区山前平原地区水资源转化和开发利用历史、现状与未来的趋势,可以将水资源开发利用划分为３个阶段：地表水开发利用阶段、地表水与地下水联合开发利用阶段和可用水资源的经济利用阶段。３个阶段前后衔接,相互交叉,较客观地反映了干旱区水资源开发利用层次随社会、技术进步不断提高的规律和过程。其中节水实际上在整个水资源开发利用过程中都要贯彻,但第三阶段的经济用水内涵不同于前两个阶段,特别是在灌溉农业上,包含摆脱传统观念和进行变革,具有更深层次的意义。根据调查和计算,干旱地区现净用的水量仅１６０×１０^８ｍ３,只占水资源总量的１８％,还处在地表水资源开发利用不充分阶段；如完成第一阶段,可用水量能增加９１％,完成第二阶段,则可增加２１６％,潜力很大。     

南阳市卧龙区水资源开发利用现状及对策研究

通过充分调查与统计,阐述了区内降水、地表水及地下水资源的时空分布特征;评价了区内水资源开发利用程度、地表水和地下水环境质量现状;分析出区内水资源开发利用过程中存在供水工程标准低、水资源配置不合理、水资源利用效率偏低、饮水安全保障率低、水资源管理和监控能力不足五个方面的问题,结合目前国家关于水资源管理的要求以及卧龙区实际情况,从规范资金管理、地下水源补给、提高用水效率、污染控制等方面提出了相应的对策措施。     

黄土高原丘陵沟壑区土地整理工程后地下水流场特征研究

黄土丘陵沟壑区水资源环境降水和地表水资源缺乏,地下水是区域水资源利用的主体,为探讨土地整理工程对地下水特征的影响,以青海黄土沟壑区为案例,对比分析了土地整理前后地下水流场发生变化规律。结果表明,土地整理后该区地下水埋深变化趋势减弱,水源涵养能力有所增强;含水层渗流率略呈增加;水体矿化度随着时间增加呈降低至平缓型变化,水体硬度有一定改善;但土地整理后耕地面积、农药化肥施用量增加,可能导致地下水污染。     

西北干旱区水资源开发的水文效应及其利用模式的变化

我国西北干旱区主要分布在新疆、青海和甘肃及内蒙西部。这里气候干旱,水资源对干旱区的经济发展有着决定性意义,在干旱区“没有灌溉就没有农业”。水资源不仅影响到农牧业发展,同时也影响到工矿资源开发和城市的发展。水资源既是宝贵的自然资源,也是干旱区自然环境综合体中最活跃的因素之一。水资源开发利用已引起一系列水文效应和生态环境的变化,尤其是干旱区水资源开发中水循环各要素变化是很强烈的,因此研究干旱区的水资源开发的水文效应不仅具有理论意义,也有重要的实践意义。     

淮河中游北岸地区“四水”转化研究

针对近期强人类活动对区域水循环的影响,以淮河中游北岸典型区为研究对象,利用分布式水文模型研究该地区的"四水"(大气水、地表水、土壤水和地下水)转化定量关系。结果表明,研究区水循环受人类活动影响剧烈,产生了明显的自然-社会二元性特征,对"四水"间的相互转化产生重要影响;2003—2010年研究区地表水、土壤水和地下水存在正向补给趋势,增加了当地水资源可利用量;研究时段内研究区需要来自区域外的水汽补给来支持年均39.77×108m3的降水量。最后在定量分析的基础上给出了当地水资源管理与合理利用的若干建议。区域"四水"转化关系研究可为当地的水资源评价、规划和管理提供基础性的技术支持。     

淮河流域粮食生产与化肥消费时空变化及对水环境影响

以淮河流域172 个县为研究单元,基于1990、1995、2000、2005 和2010 年分县粮食、化肥及2010 年水环境数据,采用ESDA模型、重力模型、回归分析和GIS 空间技术方法,分别对流域粮食生产与化肥消费的空间集聚程度及重心进行测定,在此基础上分析了流域粮食生产与化肥消费的动态时空变化规律、耦合关系及其对流域水环境影响。结果表明：①粮食生产与化肥消费的“高-高”和“低-低”集聚区存在显著空间正相关,空间聚集特征明显,“高-高”类型区主要集中分布在流域下游的苏北平原和皖北平原,“低-低”类型区主要集中分布在流域上游的伏牛山、桐柏山和沂蒙等山区;②重心分析表明,20 a 来粮食生产和化肥消费的重心逐步由流域东北向西南方向移动,分别移动了29.51 km和34.97 km,两者重心之间距离呈现近似“W”的“先减后增再减再增”徘徊特点;③流域粮食生产与化肥消费的“高-高”和“低-低”集聚区在流域空间位置上高度耦合,呈现增减协同的时空演进格局,且两者重心时空演变轨迹具有同向性,空间耦合特征显著;④回归分析表明化肥消费是流域水环境污染的主要贡献因子和污染来源,也表明流域粮食生产过程中环境成本较大,呈外部不经济效应。     

西北地区水资源数量、质量及其分布规律

运用40年降雨、蒸发、径流的同步资料,计算了西北地区的降水总量为7981.9×10⁸m³,地表水资源总量为2164.8×10⁸m³;地下水资源量为1034.6×10⁸m³,扣除重复量后的水资源总量为2304.4×10⁸m³。分析了水资源的地区分布及年内、年际变化规律,评价了西北地区水资源质量,并总结了西北内陆河区径流主要形成于山区,散失于山前平原盆地等水资源六大特点。     

海河流域平原河流非常规水源补给特性及其成因分析

统计分析海河流域水资源量和污废水入河量数据(2001—2012年)、降水量数据(1956—2012年),以及水资源利用、污废水排放、社会经济、人口等数据(1980—2012年),探究了海河流域平原河流非常规水源补给的特性及成因.结果表明,非常规水源补给的河流具有污径比高的特性:海河流域河流污径比高,平均污径比为35.7%,其中海河北系污径比最高,达到90.5%,滦河及冀东沿海污径比最低,为25.6%.降水量的持续减少、山前水库带对水资源的截留以及平原区水资源开发利用率的增加导致河流径流量减少,是海河流域平原河流非常规水源补给的一个主要原因:降水量持续减少,1956—1980年平均降水量为559 mm,至2012年平均降水量降低至502 mm;水库、闸坝等水利设施的建设使得73%的山区河流流量被水库截留;流域地表水资源平均开发利用率高达63%,这些均导致平原河流径流量持续减少.人口和社会经济快速发展导致污废水排放量增加,是海河流域平原河流非常规水源补给形成的另一个主要原因:工业产值、城镇人口数量均与污废水排放量显著正相关,复相关系数均超过50%.海河流域中部平原区河流以非常规水源补给将长期存在,考虑非常规水源水质水量的协同保障,对满足生态需水量、改善缺水河流生态环境等具有积极的作用.     

张家口地区水资源与环境问题研究现状

作为2022年冬奥会的主办地之一,张家口是一个水资源匮乏的地区,水资源的不合理开发利用导致该地区水资源短缺和水环境恶化等问题日益突出。本文对张家口地区水资源分布和开发利用现状、水资源承载力和脆弱性评价、地表水污染与风险评价和地下水环境质量的研究进展进行系统论述,并归纳总结了该地区水资源脆弱性、地表水以及地下水资源和环境质量方面所存在的问题。针对这些问题,建议在今后的研究中着重从以下几点入手:(1)面对气候变化和人类活动导致的水资源脆弱性问题,需要加强地表水和地下水资源(包括水量和水质)的联合评价;(2)采用定期监测的方法,加强水体关键水质指标如DO、COD、BOD、氮磷等时空分布特征及来源研究,确定水体及沉积物污染源和污染渠道;(3)开展宏观和微观机制综合研究,从时间和空间角度上确定地下水环境质量分布特征;(4)对于地下水中NO_3~--N和F浓度异常区,采用水化学特征和环境同位素技术,深入探讨水文地球化学特征及形成演化规律,结合地下水流系统识别NO_3~--N和F的污染来源、途径以及形成机理。本文为张家口地区水资源、水环境等综合管理与调控,全力保障2022年冬奥会期间的水资源和生态环境安全提供科学依据。     

新疆水资源对气候变化的响应

由绿洲及其所在荒漠盆地平原与周边山地共同组成的新疆地域系统,是我国西北干旱区的主要构成部分。高山与盆地相间的地貌特点,形成了干旱区内独具一格的水循环系统,构成了没有水力联系的内陆河大小流域。水资源在流域水循环过程中形成和转化,以河流为纽带把山地、盆地平原、绿洲和荒漠系统联系起来。由于荒漠盆地平原系统很难产生径流,从山地进入荒漠盆地平原的河流就成为主要的水资源。它不仅是生态与环境的控制因素,同时还是社会经济发展的物质基础。20世纪80年代后期,新疆降水增加20%～30%,河川径流普遍增大,湖泊水位明显升高,湖水面积不断扩大,地下水位逐渐回升。对水资源变化、气温上升、降水显著增多诸因素进行综合分析,说明在全球气候背景下,区域气候和水文变化朝着有利于新疆社会经济发展方面演变,预测这种趋势将持续到21世纪前20年。     

华北低平原区地下水中氟分布特征及形成原因:以南皮县为例

华北低平原区区域水资源和农业生产矛盾突出,深层地下水氟超标进一步限制了区域水资源利用.为了解区域地下水中氟的分布情况及其来源,在南皮县域内通过野外调查和采样,利用水文地球化学和稳定同位素相结合的方法对其进行了分析.结果表明,空间分布上,浅层地下水低氟中心分布在地表淡水水库——大浪淀附近,高氟中心分布在东南和西南部;深层地下水高氟中心与开采量大的区域分布一致.局部地区受点源(暗管排污)和非点源(深层地下水灌溉)等人为因素的影响出现浅层地下水氟超标现象;受岩石沉积、水文地质条件等影响所有深层地下水氟质量浓度均超过国家饮用水标准(1.00mg·L-1),过量开采深层地下水导致黏土矿物里面的氟离子随释水作用进入水体,导致氟质量浓度升高.随着浅层微咸水开发利用程度的增加及深层地下水限采压采措施的执行,华北中东部低平原区区域水环境将发生较大变化,明确现状条件下地表水和地下水氟污染的原因对未来水资源合理开发利用具有重要意义.     

吕梁山连片贫困区南部水资源实物量表特征

为实现区域水资源的优化配置及区域经济、社会和水资源的协调持续发展,查明区域水资源实物量,选取水资源生态极为脆弱的吕梁山连片贫困区的南部地区,基于2008—2017年的水资源数据,编制区域水资源实物量表,分析水资源实物量的时空分布特征。结果表明：（1）吕梁山南部贫困区水资源实物存量在研究期内呈明显增加趋势,增长值（含重复计算量）高达6101×10⁴m³,其中地表水实物存量期间增长最快,地下水实物存量期间增长较慢;第一产业用水增加明显,这与区域高耗水的经果林大面积推广种植有关。（2）居民生活用水增长明显,人均生活用水量增加较快,居民生活用水是当地水资源实物存量变化的主要影响因素。（3）研究区各县水资源实物量空间分布差异大,县域间水资源平均存量最大相差3971.4 m³;单位面积平均水资源存量及单位面积平均水资源实际使用量均为隰县最多,吉县最少;隰县人均生活用水量最多,汾西县人均生活用水量最少。（4）实际用水量与水资源总量相关程度高,水资源的存量在一定程度上制约了水资源的实际使用量。研究结果对于区域水资源优化配置及吕梁山连片贫困区早日实现脱贫攻坚具有重要的科学指导意义。     

现状条件下唐山市地表水资源量探讨

采用第二次全国水资源规划中的一致性修正方法,对唐山市地表水资源系列进行了一致性分析,结果表明,在生产生活取用水大量增加和下垫面变化等因素的作用下,自20世纪七八十年代以来,唐山市地表水资源系列与之前的系列存在不一致性。文中采用水资源还现计算方法,对分界点以前的地表水资源系列进行了一致性还现修正。修正前唐山市多年平均地表水资源量为14.62×108m 3,修正后为12.97×108m 3。从空间分布来看,山区的减小比例普遍大于平原区,这主要与山区的植被恢复、大规模水保建设有关。修正后的结果相比原来的结果更加科学合理,为摸清唐山市地表水资源家底,进行唐山市水资源综合规划奠定了坚实的基础。     

京津冀地区水资源供需平衡及其水资源承载力

京津冀地区丰水年可实现水资源供需平衡;平水年以下,水资源供需矛盾突出;即使降水偏丰年份,京津地区依然供不应求;水资源短缺已成为影响京津冀地区21世纪经济社会可持续发展的主要制约因素。在区域水资源供需平衡分析的基础上,应用“承载人口数”方法定量研究了京津冀地区不同生活水平、不同水平年下水资源所能承载的人口数量与经济发展规模。研究表明:在平水年(p=50%)以上,按温饱标准,水资源承载能力高于现状人口,但是按小康标准,水资源支撑的经济指标无法实现;发达地区遇到枯水年时,可以通过降低福利标准提升水资源承载力,但对于部分欠发达地区,遇到枯水年时,福利标准已经很低,可能会出现水危机。南水北调实施以后,京津冀地区水资源承载力有所提升,但由于人口的增长,社会福利水平并没有显著提高。因此,解决京津冀水资源短缺问题,不能只谈调水和节水,还需防止人口过度膨胀,否则,南水北调成果有可能被过度的人口所吞噬。     

安徽省地下水水资源特征与水环境问题

由于人类工程、经济活动对天然水体的改造作用以及地下水资源不合理的开发而产生环境地质问题。淮北地区阜阳、界首、淮北等城市由于超采深层地下水而形成区域性地下水位下降、产生地面沉降。两淮矿区、沿江铜陵等矿区由于采矿疏干排水和开采岩溶水造成地下水枯竭、水资源污染、因地下水位下降而引发岩溶、土洞塌陷。淮北的界首-利辛-固镇一线以北地区由于区域高氟水分布而引发地带性氟病和龋齿等疾病,大别山区和皖南地区因地形切割强烈,地下水径流排泄条件好,水交替快,水碘含量低,导致地方性甲状腺肿流行。淮河、巢湖水污染严重。江淮分水岭地区和淮北地区区域性缺水。水资源短缺、水污染严重以及各种水环境问题严重,破坏了人类赖以生存的生态环境。     

青海湖沙柳河流域不同时期地表水与地下水的相互作用

氢氧稳定同位素技术是研究地表水和地下水相互作用的有效手段。依据青海湖沙柳河流域2018年消融期、多雨期和冰冻期所收集的降水、河水和地下水样品中对氢氧同位素组成（δD、δ¹⁸O）的测定结果,识别和量化不同时期高山草原带和高山草甸带地表水和地下水间的补给关系和比例,其目的旨在明确高寒内陆河流域地表水和地下水δD和δ¹⁸O受降水影响的时空差异。结果表明：青海湖沙柳河流域地表水和地下水δD和δ¹⁸O值受降水响应存在时空差异性,δD和δ¹⁸O值在消融期受降水影响最强,冰冻期最弱;在高山草甸带δD和δ¹⁸O值受降水的影响强于高山草原带。消融期的高山草甸带、高山草原带和冰冻期的高山草原带地表水补给地下水的比例分别为80.65%、93.36%和89.44%;多雨期的高山草甸带、高山草原带和冰冻期的高山草甸带地下水补给地表水的比例分别为44.50%、74.85%和88.58%。研究结果可为该流域水资源优化配置和管理提供科学依据。     

安徽淮北平原地下水动态变化研究

论文对安徽淮北地区69个地下水位站的1980-2006年平均地下水埋深资料进行分析,得出淮北地区多年平均地下水埋深2.33m,1980-1990年各地下水年均埋深较浅、变幅较小,1990年以后地下水埋深变幅加大,且埋深有明显的加深趋势。研究认为淮北平原地下水动态虽然受降水量、蒸发量和人类活动等多种因素影响,但近些年来地下水的动态变化主要是人类活动影响的结果。这些人类活动包括地下水资源开发利用、土地利用、水利工程、农业节水灌溉措施等。其中过度开发利用地下水是导致安徽淮北平原地下水埋深下降,地下水资源减少的主要原因。适度开发利用地下水有利于淮北地区地下水的循环更新,但过度的开发利用,已造成平原北部开始出现严重的环境地质问题,应限制开采。