海河流域水量平衡与水资源安全问题研究

海河流域的水资源问题十分严重,但是水量平衡问题尚未很好地解决。水量平衡有三层含义,第一是降雨径流平衡;第二是水资源的供用耗排平衡;第三是水资源的供需平衡。目前海河流域水资源供用耗排平衡不明确的主要原因是非用水消耗量的定量不明确,论文对海河流域的现状水量平衡问题进行了分析和计算,得出了一般平水偏枯年份下的各平衡要素是定量值,其中海河流域年用水量为410×10⁸m³,入海水量为50×10⁸～100×10⁸m³,非用水消耗量为59×10⁸～71×10⁸m³,并对缺水量进行估算。论文还分析了近年来海河流域的用水特点,对水资源供需平衡进行研究和探讨,按照有关方法对过去几年中海河水安全状况进行评价,得出了1994～1996年海河流域供水安全而1997～2001年不安全的结论,并提出了今后要达到水资源供需平衡需要的条件以及应采取的对策和建议。     

SWAT模型下“十三五”中期污染减排措施及气象条件对岷江流域水环境改善贡献

基于SWAT构建了岷江流域分布式水文和污染负荷模型,模拟水文变化过程的效率系数超过0.6,模拟污染物浓度的效率系数超过0.5,能够有效模拟岷江流域2015-2018年的水文、污染浓度和通量变化过程。通过模型计算分析了岷江流域主要污染物排放量变化、《水污染防治行动计划》不同减排措施及气象驱动条件对岷江流域水环境改善贡献。结果表明:岷江流域11个国考断面COD、NH₃-N、TP排放量分别下降8%、13%和12%,其中8个考核断面废水排放量上升,主要污染物排放量降低,其中点源强度下降,密度上升;岷江流域中段排放强度高、减排量同样凸显,成都市对岷江出境断面污染物排放及减排贡献均高于眉山市;各项减排措施中,城镇生活污染治理对污染物减排及通量降低占主导作用,对COD_Mn、NH₃-N、TP通量减排分别贡献53%、71%、81%;生活源减排贡献大于工业源减排,点源减排贡献率大于面源污染减排;污染减排措施对凉姜沟断面COD_Mn、NH₃-N和TP浓度变化的贡献率分别为20.7%、26.8%和34.4%。     

伊犁河流域水资源开发利用的水文及生态效应分析

伊犁河是流经中国～哈萨克斯坦的跨境河流,多年来由于缺少境外地区的基础资料支持,对流域水资源的研究大多局限于国内部分,对流域整体水资源开发及其生态效应认识不足。论文以2000年Landsat ETM+数据为基础,应用遥感和GIS技术,依据生态适宜性理论划定生态分区,分析和计算了流域的生态耗水量。以此为基础,并结合已有的研究成果,分析了伊犁河流域水资源开发利用,尤其是下游卡普恰盖水库建设与灌溉农业发展所引起的区域水资源转化与水资源利用格局的变化,以及由此产生的水文与生态环境效应。     

基于静态多区域CGE模型的黄河流域灌溉水价研究

黄河流域属于水资源匮乏地区,据黄河水资源公报,2011年农田灌溉用水量占流域总用水量的73.9%,故灌溉水价与流域农业、社会经济系统关系密切。鉴于此,论文基于多区域静态CGE模型,研究黄河流域不同省区在灌溉水量不同减少幅度情况下农业灌溉水价的变化,以及水价不同提高幅度下对社会经济系统和灌溉用水量的影响。结果表明:1农业灌溉水价随着灌溉用水量的减少而增加;另一方面,5种水量减少情况下模拟结果中各省区最终灌溉水价主要由水价变动构成,说明初始水价较低;2在水价不同提高幅度下,实际GDP降低,居民的实际消费水平降低;3在水价提高15%的情况下,流域总灌溉用水量减少了9.087×108m3,占流域总灌溉用水量的1.5%;4系统敏感性分析(SSA)表明,模型模拟结果较稳健。     

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。     

洱海流域城镇化对农村生活污水排放量的影响

为揭示城镇化对流域内农村生活污水排放量的影响程度,以洱海流域为研究对象,采用综合指标评价法,选取城镇人口所占比例、农民年人均纯收入、农村水冲厕普及率及建成区面积4项指标,从人口、经济、社会生活方式、空间4个维度建立洱海流域城镇化综合评价体系,综合评价了流域城镇化水平,并采用相关分析法和多元回归分析法研究洱海流域城镇化4项指标对流域农村生活污水排放量的影响.结果表明:2006—2012年,洱海流域的城镇化水平不断提高,大理市城镇化综合水平领先于洱源县.大理市农村生活污水的排放量与城镇人口所占比例相关关系不明显,相关系数为0.246;与农民年人均纯收入、农村水冲厕普及率和建成区面积呈显著正相关,相关系数分别为0.951、0.980、0.969;洱源县农村生活污水的排放量与这4项指标的相关性较大理市明显,相关系数分别为0.754、0.973、0.998、0.975.4项指标对大理市农村生活污水排放量的影响权重为农村水冲厕普及率农民年人均纯收入建成区面积城镇人口所占比例,对洱源县农村生活污水排放量的影响权重为农村水冲厕普及率城镇人口所占比例建成区面积农民年人均纯收入.研究显示,在现有城镇化水平下,对洱海流域农村生活污水排放量最主要的影响因素为农村水冲厕的普及率,社会生活方式城镇化对洱海流域农村生活污水排量的影响最突出.     

濂水流域景观生态风险变化对洪水的影响

以赣南濂水流域为研究区,分析1995～2020年流域的景观格局变化以及全流域、子流域尺度的景观生态风险时空变化特征,采用HEC-HMS模型模拟流域120场暴雨在1995、2005年景观格局情景下的洪水过程,并借助Spearman相关分析探究景观生态风险变化对洪水的影响.结果显示:有林地始终为流域内面积占比最高的景观类型,其他林地在1995～2005年变化剧烈,建设用地在2005～2020年增幅较大.在全流域尺度,1995、2005、2020年的景观生态风险指数平均值分别为0.0621、0.0543、0.0532,景观生态风险整体呈下降趋势,主要由高等级向低等级转变;在子流域尺度,W170、W180、W210、W260子流域的景观生态风险呈下降趋势,W140、W230子流域先减后增,W220子流域先增后减;景观生态风险在1995～2005年的变化更为强烈.景观生态风险指数变化率与洪峰流量、洪水总量变化率相关系数箱型图的平均值分别为0.616、0.603,景观生态风险变化对洪水影响较大,且对洪峰流量的影响整体高于洪水总量.     

雅鲁藏布江径流变化趋势及原因分析

论文利用1956-2000 年近45a 的天然径流逐月资料, 1956-2004 年近50a 的气温、降水逐 月资料, 分析了20 世纪下半叶雅鲁藏布江流域径流变化特征及其与气候变化的关系。研究表明: 雅 鲁藏布江流域径流的年际变化较稳定, 年内分配极不平衡, 月最大径流量占全年百分比达30.1%, 而月最小径流量只占全年的2.1%, 枯水季节径流量和洪水季节径流量相差较悬殊; 雅鲁藏布江流 域普遍存在升温的变化趋势, 同时流域内降水增加趋势较明显, 变化周期与径流变化周期较一致。 从雅鲁藏布江流域天然径流代际变化的初步分析来看, 流域来水的增加, 主要受制于降水和气温的 变化, 也受到流域地表状况变化的影响, 同时也可能是河流丰枯长周期变化的表现。这种周期变化 还需相关资料的验证和分析。     

北方干旱化和土地利用变化对泾河流域径流的影响

论文以在黄土高原上发育,流经中国北方干旱、半干旱地区的黄河二级支流--泾河为研究对象,基于20世纪八九十年代的土地利用影像资料,以及泾河流域1970~2002年的气候、水文资料,采用美国农业部开发的分布式流域水文模型SWAT,分析了20世纪80~90年代泾河流域的降雨量和径流量的变化。从80到90年代,流域年降雨量呈逐年递减趋势,80年代多年平均月降雨量明显大于90年代多年平均月降雨量,尤其在7~9月,平均降雨量明显减少。受气候干旱化和土地利用/覆被变化的共同作用,80~90年代,流域多年平均年径流减少了8.92m³s^-1。为了区分气候变化和土地利用变化对流域径流的影响,采取分别固定气候因子与土地利用/覆被变化因子的方法,将模拟情景输入模型,定量区分气候和土地利用/覆被变化对流域径流的影响方式和程度。结果表明,气候干旱化趋势使流域多年平均年径流减少28.08m³s^-1,为气候、土地利用/覆被变化共同影响径流变化量的314.80%;土地利用/覆被变化使流域多年平均年径流增加26.57m³s^-1,为气候、土地利用/覆被变化共同影响径流变化量的297.87%。     

曲江流域水环境发展趋势分析

曲江流域水环境污染重点是域镇生活污水，其次是非点源污染，工业污染则影响不大。经预测，2005年和2010年流域工业和生活污水排放量将比2000年分别增加21％和37％。由于环保力度加强等原因，河流水污染趋势会有所改善，但仍难以达到玉溪市水功能区划的要求。     

秃尾河流域径流衰减驱动力因子分析

掌握流域径流演变规律,探讨其影响因子,对流域水资源合理开发利用和科学管理具有重要的意义。论文依据秃尾河流域1956—2010年径流、降水资料以及榆林站1956—2010年气温资料,采用高桥浩一郎公式计算了流域蒸散发量,利用Kendall秩次检验法分析了流域降雨、径流和蒸发的趋势演变特性;采用主成分分析法研究了多因子对流域径流衰减的影响;建立了径流衰减量与主要影响因子之间的统计模型。结果表明:1)流域径流量呈显著减少趋势,而蒸发量和降水量减少趋势不显著;2)在径流衰减驱动力因子中,人类活动因子权重为71.1%,而气候因子权重为28.9%,各驱动力因子对径流衰减的贡献率由大到小依次为:林草梯田坝地流域用水量年降水量年蒸发量;3)径流衰减量与林草、梯田的指数回归模型能较好地反映径流衰减量与驱动力因子之间的定量关系,可以为流域治理和水资源开发利用提供科学依据。     

不同土地利用/覆盖情景下东北沟流域植被生态需水量及其对产流影响

针对京津水源区上游生态环境建设需水与向下游多输水的矛盾现实,基于气象、土壤、土地利用/覆盖(1990年和2009年)数据,应用Penman-Monteith公式估算潜在蒸散量,再用土壤和植被信息对其进行修正,计算了水源区东北沟流域1990年、2009年及其他5种不同土地利用/覆盖情景下的最小生态需水量和适宜生态需水量。结果表明:2005-2009年4-10月潜在蒸散量是715.04 mm;2009年流域植被适宜生态需水量是399.42 mm,最小生态需水量是339.68 mm,比1990年的适宜和最小量分别多122.5 mm、144.5 mm;平水年的降雨均可满足各种情景生态需水要求,其中需水量较大的是情景Ⅲ(草地转化为林地),其适宜需水量达784.69×10⁴ m³,情景Ⅱ(林地转化为草地)的需水量最小,适宜需水量是687.27×10⁴ m³,该情景较适合向下游输水为目的的生态建设,但该情景实施的前提是建立下游向上游的生态补偿机制。     

无定河流域1956—2009年径流量变化及其影响因素

黄河是中国的第二大河,近几十年,黄河的径流量发生明显变化,分析径流量变化及驱动力,对流域治理及水资源的开发利用、解决水资源的供需矛盾,促进社会、经济、生态可持续发展等具有重要作用,因此分析径流量的变化趋势及驱动力已成为国内学术界的热点话题。无定河是黄河中游重要的一级支流,也是中游区水土保持措施实施最早的流域,因此以无定河流域为例分析黄河中游径流量的变化趋势及原因。论文首先分析白家川站1956—2009年径流量的变化趋势,并采用7种时间序列突变检验方法分析序列的突变点;其次,通过估算不同时期气候变化对径流量的影响,从而分析人类活动对径流量的影响。结果显示:1956—2009年无定河流域径流量显著减少,气候干旱化加剧;径流量时间序列突变发生在1971年和1997年,这与20世纪70年代大规模实施的水保措施及1997年以来的退耕还林等生态修复措施有关;70年代以来人类活动影响是径流量减少的主要原因。     

黄河流域水循环要素变化趋势分析

根据月降水、径流资料进行水循环要素分解,并应用Mann-Kendall方法分析了7个主要的水循环要素的变化趋势。分析表明:对于兰州控制断面而言,地表径流有明显的减少趋势,而其它水循环要素变化的趋势并不十分明显。但是,对于花园口控制断面而言,天然径流、地表径流和地下径流减少的趋势十分明显,而降水、蒸散发、壤中流和土壤水分通量也都呈减少趋势,但变化并不突出。进一步的研究表明了用水量的增加、降水减少以及径流系数减小与黄河流域水循环变化的关系。水循环是水资源科学评价与合理开发利用基本依据,黄河流域地处半干旱地区水循环具有垂向运动的特征,蒸发旺盛。因此,对黄河流域来说,应从其水循环的特征,考虑用水结构的调整。     

晋西黄土高原水资源植被承载力分析及对策建议

干旱缺水始终是黄土高原地区林业水资源管理面临的难题.为了探究造成黄土高原地区林水失衡的主要原因,以2009—2012年晋西黄土高原蔡家川流域油松人工林树干液流量与土壤水分长期连续定位观测数据为基础,采用土壤有效水与单株油松耗水量的比值来衡量该区域水资源植被承载力.结果表明:1在油松人工林实际密度(1 300株hm2)下,油松人工林过度耗水是深层土壤干化的主要原因;降水量是决定水资源植被承载力的主要环境因子,降水量越大,油松人工林地的水资源植被承载力就越高.2根据构建的降水量-水资源植被承载力拟合方程,在当地年均降水量为576 mm条件下,研究区20 a林龄油松人工林地水资源植被承载力为1 084株hm2,而油松人工林地的实际密度远大于该水资源植被承载力.在黄土高原地区,人工林密度过高是造成深层土壤干化、植被退化等生态恶化的主要原因.因此,将人工林密度控制在当地水资源植被承载力范围之内,是减少林地深层土壤水分消耗、调节林地水平衡的重要措施.     

基于入户调查的中国北方人口生活耗水量估算与地域差异

基于人口生活用水的入户实地调查,结合中国北方县域单元人口和气象台站降水量,厘定了不同降水带及其不同时段的人均生活耗水系数(η),同时得出相应地带不同时代的人口生活耗水量。研究表明:不同降水带的η值从20世纪50年代到90年代增长速度加快,100～200、200～400、400～600和600～800mm降水带η值增加幅度依次为1.84倍、2.62倍、2.84倍和2.68倍;从不同降水带来看,人口生活耗水量从20世纪50年代到90年代都是400～600mm降水带最高,然后向两边依次递减。降水带人口生活耗水量与相应降水带面积的比值(k)普遍增加,表明中国北方各降水带人口生活耗水量对各带的生态环境压力在增大。研究可为估算不同地带人口生活用水量、建立家户层次的水资源高效利用模式提供参考。     

西北干旱区煤炭基地生态蓄水模式研究

西北干旱区煤炭开采产生的矿井水大多就近排放,利用率低.同时,该地区水资源严重缺乏,尤其是生态用水紧缺,煤炭开采造成地下水资源浪费和生态用水紧缺的矛盾局面.为缓解这一矛盾,提出地面人工湿地及生态储水的设想,构建两种基于生态用水的地面处理储存矿井水的模式,该模式下矿井水通过下渗补给潜水含水层,进而供给地表植被;另一方面,利用干旱区蒸发量大的特点借助低空大气环流输送水份,增加局部降水量,从而实现改善生态环境的目的.     

气候变化对海河流域水资源的影响及其对策

将全球气候模式与分布式水文模型WEP-L耦合,在国家气候中心整理提供的多模式平均数据集基础上,利用WEP-L模拟了海河流域历史30年(1961—1990年)和未来30年(2021—2050年)降水、蒸发、径流等主要水循环要素的变化规律,分析了气候变化对海河流域水资源的影响,结果表明,未来30年:①从年际变化规律看,气温普遍升高,降雨量略有增加,蒸发量普遍加大,径流量呈减少趋势,且有丰水年洪水规模更大、平水或枯水年干旱情况更严重的趋势;②从年内变化规律看,各月蒸发量普遍增加,汛期的降雨量有所减少,非汛期的降雨量有所增加,各月径流量则有不同程度的减少。因此,未来气候变化条件下海河流域水资源管理将面临更加严峻的挑战,本研究给出了一些基本的对策。     

近50年来长江水资源特征变化分析

对长江水资源的特征如总量、用水量、水污染等的变化进行了分析,结果为:①1954-2004年流域平均降水量呈现下降趋势;长江上中游降水量的减少是导致宜昌、汉口水文站的径流量呈现下降趋势的主要原因,而大通水文站径流量呈上升趋势与汉口-大通间降水量增加有关;大通站1950到2004年的最小、最大月均径流量均呈上升趋势;长江水资源总量的变化主要受控于气候的变化。②水污染逐渐加重,水质有恶化的趋势,工业污染的增加是主要原因。③年均用水量占入海径流量的5.7%左右,人类活动尚未对长江流域总的水量构成很大的影响。结论:①长江水资源总量尚未发生巨大的变化,但由人类活动所造成的污染已对水资源的利用构成了影响;②南水北调工程的实施和长江三角洲工业的发展,使得中国东部地区对长江干流水资源的依赖性增加,加大了长江水资源利用的风险。     

海河流域水生态功能一级二级分区

水生态功能分区是实现流域水环境"分区、分级、分期和分类"管理的基础.通过分析海河流域的陆地和水生态系统特点,确定了一级二级分区的指标体系,一级分区指标包括地貌类型、径流深、年降水量、年蒸发量,反映水资源供给功能的空间格局特征,共划分了6个一级水生态功能区;二级分区利用植被类型和土壤类型的空间异质性,反映流域生态水文过程及水质净化功能的空间格局特征,共划分了16个二级水生态功能区.最后,通过野外调查各个分区的水生态系统结构和生境差异性(水量、水质、河流生境、水生动植物等),对一级和二级分区结果进行了评价.分区结果能够为海河流域的水质目标管理和区域生态环境建设提供支持,分区方法和指标体系也可以为国内其它类似流域的水生态功能分区提供参考.