从可持续发展角度来探讨生态需水和生态用水

中国可持续发展水资源战略研究综合报告指出,中国水资源的总体战略,妊须以水资源的可持续性利用来支持中国社会经济的可持续发展。这一目标的实现,有赖于合理地确定生态环境需水量。生态用水配置得到满足的情况下,才能实现水资源的合理配置,保证社会系统和生态系统的协调发展。     

黄河流域城市绿地生态需水时空特征分析

界定了城市绿地生态需水和生态灌溉需水的内涵与特征,构建了城市绿地生态需水和生态灌溉需水的计算模型,对黄河流域45个地级以上城市的绿地生态需水与生态灌溉需水进行计算与分析.研究结果表明:①黄河流域城市绿地年生态需水量为44 749.7×104m3,年生态灌溉需水量为22 783.5×104m3.约占2000年黄河流域城市市区供水总量的4.85%.其中90.2%的生态灌溉需水集中在绿地植物的生长期(4～10月份);②植物需水和生态灌溉需水表现出不同的月变化趋势和空间分异规律.月生态灌溉需水的计算结果为黄河流域城市绿地生态用水的合理配置提供了科学依据.     

湖泊生态需水研究进展

湖泊生态需水对于维持湖泊生态系统健康至关重要,针对国内外湖泊生态需水相关研究状况,本文在论述湖泊生态需水内涵及其组成的前提下,总结归纳了湖泊生态需水国内外总体研究进展和主要计算方法,提出了当前湖泊生态需水研究中需要面对的主要问题,最后提出了湖泊生态需水未来急需研究的热点问题和发展趋势。     

结合生态需水的黄河水资源水质水量联合评价

在分析河水满足人类用水和河道生态功能需水双重功能的前提下,提出了河水生态功能强度的概念,以及结合生态需水的流域水资源数量与质量联合评价的方法.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,结合生态需水对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价.结果表明,河水生态功能强度的时空分布不均,这与水量和水质的时空分布相关.在1997、1998和1999年,黄河总可利用水资源量分别为371.17×108、425.50×108和500.64×10 m3,其中具备河道生态功能的水资源量分别为129.51×108、151.51×108和205.88×108m3,远远小于维持河道生态系统健康所需的水资源量230.60×108m3,导致了黄河断流和其它生态环境问题的出现.     

河道生态及环境需水理论探讨

针对地表水开发利用过程中存在的主要问题,从理论上对河道生态、环境需水进行探讨,包括:①在分析已有生态及环境需水概念的基础上,界定了生态及环境需水的定义;②对河道生态及环境需水进行了重点分析和论述。首先,回顾了与河道生态及环境需水研究有关的概念;其次,根据河道水量平衡探讨河道生态及环境需水的机理及其组成;第三,根据人类对地表水的影响强度,将水资源开发利用划分为4个阶段,论述了每个阶段河流生态系统的特点,并分析了河流流量减少所造成的对整个河流生态系统的影响;最后,给出了河道生态及环境需水的概念。论文为河道生态及环境需水研究提供了理论基础和依据。     

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。     

黄土高原地区森林植被生态需水研究

水土流失是黄土高原面临的主要生态问题,而退耕还林还草、恢复植被是治理水土流失、改善生态环境的必然选择.但黄土高原位于干旱半干旱地区,水资源匮乏是影响该地区植被生态建设的根本因子.因此,植被生态需水研究对于该地区的生态环境建设具有极其重要的意义.本文根据最新遥感图像资料,在GIS支持下,计算了黄土高原地区现有林地生长季的最小生态需水量和适宜生态需水量,其结果分别为262.49×10⁸ m³和421.34×10⁸ m³.除去降雨对林地耗水的补给外,以最小生态需水量为标准,则黄土高原地区在生长季发生水分亏缺的林地面积为7 639.09 km²,占现有林地总面积的9.1%,亏缺水量为4.77×10⁸ m³;以适宜生态需水量为标准,则有57.7%的现有林地在生长季中发生水分亏缺,亏缺水量为58.55×10⁸ m³.     

中国西北地区生态需水研究(1)——干旱半干旱地区生态需水理论分析

水是西北地区生态的关键生境要素,西北地区严重的生态环境问题使得生态需水随着西部开发受到广泛的关注。论文指出生态需水所涉及的理论问题,从生态系统稳定性探讨原始天然生态系统的适宜开发强度,在此基础上,遵循可持续发展的生态观探讨西北地区生态保护与生态建设的模式;从地带性理论和径流形成原理分析西北地区各类自然地理单元上的植被需水规律,从而明确了自然界哪些生态完全靠降水支撑、哪些生态除降水之外还需径流支撑,用生态的排序方法进一步分析干旱地区地下水埋深与植被类型的关系。同时,通过分析土地利用变化与径流形成的关系,以及生物与环境的不可分割性与物竞天择的自然选择原理给出生态需水的概念,从而为量化生态需水提供了理论依据。     

从水质水量相结合的角度再论黄河的水资源

建立了流域水资源数量与质量联合评价的方法,发展了可利用水资源量的概念和计算方法,以及水资源功能容量和水资源功能亏缺的概念和计算方法,提出了水环境功能容量和功能亏缺的概念和计算方法.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,在1997、1998和1999年,黄河可利用的水资源总量分别为2 5 5 3 9×10 8m3、3 43 41×10 8m3和3 5 5 44×10 8m3,分别占总天然径流量的80 2 % ,78 2 %和82 0 % .黄河水资源功能容量和亏缺在这3年间的平均值分别为42 3 5 0×10 8m3,78 97×10 8m3.对主要污染指标CODMn来说,黄河的水环境功能容量和功能亏缺在这3年间的平均值分别为2 95 71 5 4kg和199 70kg ;对主要污染指标NH+ 4 N来说,平均值分别为3 774 2 6kg和113 0 8kg .因此,与CODMn相比,NH+ 4 N对黄河可利用水资源总量的影响更大.水资源功能容量和水环境功能容量均分别显著大于水资源功能亏缺和水环境功能亏缺,说明在绝大部分情况下,黄河实际的水质要优于达到水资源功能所要求的水质     

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。     

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。     

针对地表来用水状况的水量水质联合评价方法

随着社会经济的发展,水资源与水环境问题愈来愈突出。为了摸清流(区)域水资源总量中不同水质的水量分布与变化情况,急需探讨和建立水资源数量和质量联合评价的体系与方法。针对地表来用水状况,分别从单元(集总)系统和复合(分布)系统出发,提出水量与水质联合评价的途径,以华北滦河为例进行了实例研究。结果表明,该方法简单、易于操作,能够直观地反映出流(区)域水资源数量和质量的时空分布状况,能够为流(区)域水资源综合规划、配置和水环境管理提供重要的决策依据。     

深圳东部引水水源工程水量水质统一管理的可靠性分析

深圳市东部引水工程，是一项缓解深圳市水资源短缺、促进经济稳定发展、重要跨流域调水工程。工程的管理必须考虑水量、水质、社会经济等多方面的因素，基于水量，水质统一管理的可靠性计算，对工程的可持续发展决策与管理是必需的和有实际意义的，分析传统水资源系统可靠性准则的不足之处，结合工程实际，提出了基于水量、水质统一的水资源系统多准则可靠性评价准则，通过可靠性分析，为深圳东部引水水源工程提供了科学合理的运行管     

针对水功能区划水质目标的可用水资源量联合评估方法

受人类活动和气候变化的影响,我国水资源的外部环境与内部条件发生了很大变化。从水资源可持续利用的评价、规划与管理的角度,急需搞清楚一条河流在一定的“生产、生活用水”条件下,为满足水功能区划水质目标和一定河道生态需水要求,究竟有多少可用和能够调配的水资源量,以及满足水功能区划目标所需削减的污染负荷。为此,论文综合考虑水量与水质的联合评价问题,提出“可用水资源量”的概念,并结合水功能区划目标,提出单元系统水量水质模型和多河段系统的可用水资源量评估方法。将该方法应用到滦河流域,经模型计算分析,1998年滦河未超标河段中在满足水功能区划目标下可新增取水5.1×10⁸m³,水资源最大利用率为43%(现状为30%)。如果改变用水方式,重新配置水资源后水资源最大利用率可达到54%。     

备用水源地水量与城市需水量平衡分析

随着水资源的日益短缺和突发性水污染事故的频繁发生,在各大中型城市建设备用水源地,对保障城市饮用水安全和城市的建设发展具有重要的作用。本文将备用水源地分为发展预留水源地和应急水源地,探讨了备用水源地分别作为预留发展水源地、应急水源地、预留发展和应急同时兼顾水源地时对城市水量的要求以及与城市需水量间的平衡关系,并对城市生活需水量和工业需水量计算模型进行了修正;同时,将上述理论应用于扬州市区,通过城市需水量计算来论证备用水源地水量要求,并验证了拟将夹江河段作为扬州市备用水源地的可行性。该研究结果可为备用水源地的选址提供理论依据。     

低流量河流的水量水质平衡研究

针对存在补给关系的河流或河段,提出更切合实际设计条件的水量平衡模型和水量水质平衡模型,进而确定了源与目标之间的响应关系参数和河流或河段的输移作用,在水量水质平衡模型基础上,给出推求自净环境容量的方法。该模型和方法已得到实际应用和检验,具有广泛的应用前景。      

海河流域水质变化与水量的关系研究

采用曼-肯德尔和森方法,对海河流域省界断面水质达标比例和主要指标的超标比例及降雨量进行分析,探讨水质的演变特征及与降雨量的关系.结果表明:近10年非汛期达标比例和全年期COD超标比例呈现显著的变化趋势.氨氮的断面超标比例较高.汛期水质达标比例与汛期降雨量存在显著负相关,汛期降雨量增加降低了水质达标比例.DO、高锰酸盐指数、BOD和氨氮的超标比例年内变化存在差异,其主要与指标自身特性、气温以及与水文循环有关.     

浅谈水质模型

数学模型不是现实情况的简单复制,因此同时存在着机理性和经验性;数学模型的复杂程度应与能够获得的数据相对应,才能尽可能取得比较准确的预测结果;模型预测结果的不确定性不可避免;而模型的最终相似性为数学模型应用的合理性提供了一定的依据。