民勤盆地沙漠化、贫困化与水资源开发利用

以3S技术与PR A工具,通过对民勤盆地水资源状况的变化与沙漠化、贫困化发生发展规律对比研究,表明自然条件恶劣、基础设施弱是沙漠化、贫困化产生的内在因素,而人类活动则是强大的驱动力。石羊河流域武威盆地不合理的水资源利用造成进入民勤盆地水量日益减少,从20世纪50-70年代的4×108～6×108m 3下降到目前的0.5×108m 3,民勤盆地内大规模开采地下水导致水位下降达30m,同时造成地下水水质恶化、植被退化与沙漠化。沙漠化导致了贫困,贫困反过来加剧沙漠化,两者不断恶性循环。为此,要加强流域内水资源管理,严禁超采地下水;以“退耕还林,种草养畜”为出发点促进流域产业结构调整和节水;加大资金投入和科技扶贫,实现可持续发展。     

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。     

茅洲河流域地表水与地下水交互关系模拟和污染联合防治

在茅洲河流域地表水与地下水补排关系定性分析的基础上,建立SWAT和SWAT-LUD模型对流域水的循环转化过程进行数值模拟,定量计算地表水与地下水的交互量并估算污染贡献量。结果显示:2017年地下水排泄补给河水水量为1.6×108 m3,携带的NH₃-N、TP和COD总量分别为0.9×104,0.2×104,1.7×104 t,约占河流总污染指标的3%;地表水侧向补给地下水水量为1.0×106 m3,携带的NH₃-N、TP、COD量分别为11,1.1,510 t,约占地下水补给地表水污染指标总量的2%;洪水泛滥区河水入渗补给地下水水量为6.7×106 m3。基于以上研究,建议采取河道底泥清淤、建设交互带渗透式反应墙、河口建闸、交互带水污染预警与监测等工程措施对茅洲河流域地表水与地下水污染进行联合防治。     

大渡河上游干旱河谷区生态需水研究

为了预测南水北调西线一期工程实施对下游干旱河谷演变的影响,开展了对泸定县城以上大渡河流域干旱河谷区生态需水的研究,结果表明:①干旱河谷生态需水量为能够维系干旱河谷生态功能的基本环境目标、恢复干旱河谷生态景观的生态系统所需求的水量;②研究区干旱河谷总面积1185.00km₂,其中干暖河谷250.11km₂,干温河谷934.89km₂;③考虑输沙需水时,维持研究区干旱河谷的最小生态需水量为156.3×108m3,其中干暖河谷最小为58.8×108m3,干温河谷最小为97.4×108m3,不考虑输沙需水时,最小生态需水量仅为58.3×108m3;④河道外需水量占总生态需水量的5.7%;⑤考虑输沙需水时,研究区干旱河谷的最小生态需水量占总地表水量的68.84%,不考虑输沙需水时其只占总地表水量的25.68%,对生态脆弱区生态需水进行计算时需考虑输沙需水。     

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。     

塔里木盆地南缘人类活动干扰下地下水的变化及其生态环境效应

人类活动是塔里木盆地南缘近几十年导致地下水及生态环境变化的主要因素,通过天然河道人工渠系化、平原水库建设以及枢纽工程上移,加速了地表水资源的时空再分配,从而引起了地下水空间补给变化。山前倾斜平原的补给量不断减少,而人工绿洲区地下水补给量则随地表引水量的提高不断增加。同时以天然河道渗漏补给为主转向以渠系、田间入渗为主。山前平原区地下水补给46年减少26.2%,泉水削减37.6%,溢出带下移0.5～1.2km,进入平原荒漠区的水量减少33%;并导致土地沙漠化及盐渍化面积不断扩大,小气候环境日趋恶劣。     

武汉市地表水-地下水交互带识别与变化模拟

地表水-地下水交互带是地表水与地下水混合交换的重要区域，该混合特性也是识别其范围的难点。为确定地表水-地下水交互带的识别方法与变化特征，选取地表水-地下水相互作用明显的武汉市汉江-府河河间地块冲湖积平原为研究区，构建了研究区内的地下水数值模型，得到了研究区内地下水流场轨迹，分析了研究区区域和局部的水流系统，总结了地表水-地下水交互作用模式，并结合MODPATH模块追踪地下水流运动轨迹，识别地表水-地下水交互带及其变化特征。结果表明：研究区地表水-地下水完全混合交互带的范围在汉江顺流方向由40 m不断拓宽至180 m,沿长江流向地表水-地下水交互带范围整体缩小但保持在70～100 m范围内；粒子运动轨迹分析结果显示，影响地表水-地下水交互带范围与交互作用强度的因素主要有地形、地表水形态、含水层水文地质条件。该研究结果可为确认地表水-地下水交互带范围及其动态变化特征提供依据。     

黑河流域地域系统的下游绿洲带资源-环境安全

额济纳绿洲是我国西北干旱区中心的一道生态防线。20世纪后半叶绿洲生态系统严重受损,景观结构急剧恶化,黑河的供水量逐年下降,由50年代的12.25×108m3下降到90年代的7.24×108m3。地下水位也相应降低,土地盐化也在加剧。各种禾草草甸严重退化,并多已演替成为苦豆子群落。为了维护我国西北的这一生态屏障,论文认为必须坚持以恢复与保护自然绿洲为主,恢复胡杨林、沙枣林、红柳灌丛与梭梭林的覆盖率;建立人工草地,改善土地覆盖,建设自然-人工复合绿洲。在绿洲建设与保育工程中必须保证供水,保持地下水位的临界高度,调控水盐动态,发挥生物-景观多样性的系统耦合效应,实现绿洲生态系统健康与资源-环境安全。     

黄河下游影响带地下水资源评价及合理开发利用

论文研究黄河下游影响带(河南段)地下水资源评价及合理开发利用问题。在概要介绍河南省黄河影响带水文地质条件基础上,运用FEFLOW建立研究区三维地下水流模型,计算出地下水多年平均补给资源28.35×10⁸m³/a和可开采资源量19.43×10⁸m³/a。重点阐述新增9个水源地的开采条件,并通过地下水模型预测新增133×10⁴m³/d开采量条件下,浅层地下水位最大降深小于20m,开采5～10年后地下水趋于稳定,新增开采量的62.58%来自黄河水的补给。研究表明,黄河对研究区地下水具有重要的补给作用,新增地下水开采量是有保证的。同时阐述了研究区地下水可持续开发利用的对策。     

三峡工程对河流生态系统服务功能影响预评价

根据三峡工程对河流生态系统服务功能影响的特点,建立了评价指标体系,预评估了三峡工程全面竣工正常运行后,对河流生态系统服务功能的6项正面影响和5项负面影响。结果表明,防洪和发电是三峡工程的主要功能,年功能价值分别为106.84×108元和211.70×108元;旅游、减少有害气体排放、改善川江航道和水库养殖也是三峡工程的重要功能;6项正面影响的年功能价值总计489.70×108元。库区污染、泥沙淤积和水库淹没是三峡工程的主要负面影响,年损失值分别为24.06×108、7.22×108和6.27×108元;对生物的影响和对河流生态系统的占据,也是不容忽视的负面影响;5项负面影响的年功能损失值总计37.83×108元。     

新疆玛纳斯河流域农业水资源可利用潜力分析

结合新疆玛纳斯河流域水文水资源、种植结构和节水技术发展等资料,从开源、节流两方面对流域近期(至2010年)、中远期(2010-2030年)农业水资源极限潜力、可挖掘潜力进行了估算。结果表明,就目前水资源的利用水平和开发趋势,玛纳斯河流域未来农业水资源的主要利用途径是开源与节流相结合,以节流为主。全流域尚有的农业灌溉水资源极限潜力为10.75×10⁸m³,近期农业水资源可挖掘潜力为2.13×10⁸m³,其中开源增水潜力0.40×10⁸m³,占18.8%,节流增水潜力1.73×10⁸m³,占81.2%;中远期农业水资源可挖掘潜力5.33×10⁸m³,其中开源增水潜力1.12×10⁸m³,占21.0%,节流增水潜力4.21×10⁸m³,占79.0%。该研究对区域制订节水灌溉规划及水资源系统优化配置具有重要参考价值。     

塔里木河下游第五次应急输水后地下水恢复量的计算

依据塔里木河下游应急输水前与第五次第一阶段输水后地下水的监测资料,分析了输水前后地下水位的响应特征:地下水位在应急输水前持续下降,呈近似水平状态;输水后则由于接受了河道渗漏的补给,地下水位表现出逐次回升的趋势且受输水的影响,宽度(距离河道)也随之加大。在此基础上,逐断面拟合了第五(I)次输水后地下水位与离河距离的二次多项式方程,同时运用地下水水均衡的原理,推导了计算地下水净恢复量的数学公式,并以此为工具对第五(I)次输水后地下水的净恢复量进行了计算。     

现代黄河三角洲上部冲积平原降水入渗补给量研究

大气降水是黄河三角洲地区浅层地下水的主要补给来源。确定降水入渗补给量是地下水资源可持续利用的基础。论文选择现代黄河三角洲上部冲积平原的典型地貌单元安装自记水位计,获得了2004年30 min一次的浅层地下水水位动态数据。结合日降水量资料,应用地下水位动态法,在Matlab中编程计算了2004年次降水入渗补给系数和年平均降水入渗补给系数,探讨了该系数时空变化的特点和主要影响因素,估算了降水补给浅层地下水的水量。主要结论如下:①研究区域内浅层地下水埋深主要在2 m以内变动,属于浅埋类型。②降雨特征决定了该区域次降水入渗补给系数的大小,地表渗透性决定该区域次降水入渗补给系数的时空变异。次降水入渗补给系数随着雨前地下水埋深的增加显示出增大的趋势。③研究区域平均年降水入渗补给系数为0.186。2004年降水补给浅层地下水总量为7.4×108m3,占当年黄河径流量的3.7%。     

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。     

太行山区水循环及其对华北平原地下水补给的研究

山区水循环研究不仅对山区本身, 对与其相连的山前平原地下水的补给也具有重要意义。太 行山区作为华北平原的重要水源补给区, 其水循环现状以及对华北平原地下水的补给研究尚少, 许 多机理还不明确。研究通过阐述山区水循环过程与机理, 结合地处太行山中段的牛家庄实验流域的 实例研究, 对太行山区对华北平原地下水的补给过程进行了分析。2004 年4-11 月的研究结果表 明, 牛家庄流域对山前的侧向补给量为1.53×106m3, 补给系数(补给总量/降水总量)为0.242。流域的 下游补给系数最大, 中游次之, 上游最小。最后, 用概念模型对太行山区流域水循环机制和山前侧向 补给的机理进行了阐述。     

城市水生态足迹研究——以北京市为例

以"水"为要素评价城市资源利用的可持续性,并以水资源短缺的北京市为案例城市进行剖析.探讨了城市水生态足迹的内涵和4种典型城市水生态足迹的发展轨迹,提出了基于城市生态需水量的水生态足迹的核算方法.对案例城市北京的研究结果表明:(1)北京城市河湖多年平均生态需水量为10.45×108m3,地下水多年平均生态需水量为26.34×108m3;(2)北京市多年平均的水生态足迹为1.42.以上结果表明北京的水资源利用是不可持续的.     

环洞庭湖丘岗地区雨水资源和管理策略

环洞庭湖丘岗地区是我国南方丘陵农林复合生态系统的典型板块。雨水资源对生态系统水环境、水平衡具有不可替代性。生态系统水环境要素的定位观测和小流域水平衡监测研究表明:该地区雨水资源呈季节性配置,系统水平衡过程有明显盈(季节性水富余311.3mm)、亏(季节性水亏缺134.7mm)现象。本地区自然降雨大约有76%产生派生资源参与系统水分循环,其余部分主要以径流形式溢泄入下游水域;雨水侵蚀使该地区每年流失或向洞庭湖水域输送水1.31×1010m3、泥沙1.64×106m3、养分(N、P、K)0.89×104t。集雨利用是本地区农业雨水管理的基本形式,据研究估测,可利用的集雨水量为现今农业可用地灌溉水需求量的2.41倍;可集雨水量和农业集雨需求量的比值与系统尺度有关。影响生态系统水平衡和农业集雨利用有两大因子,即人工蓄调雨水的局限性和坡地生态系统构建。因此,雨水资源的生态管理重在坡地系统构建---地表植被植物群落的组配和土壤生产力持续性保护。