甘肃河西石羊河流域出山径流分析及来水预测

径流量是水资源规划、利用、管理、调度的重要依据。根据石羊河流域的实测径流资料统计分析得到：流域地表水资源量为15.52×10⁸ m³;流域各代表站出山径流的C_V值在0.15~0.35之间,年极值比在1.77~14.20之间,呈现出从西向东逐渐增大的空间分布特性。运用加法模型对石羊河流域径流量进行预测,结果表明未来4年内为丰水年。     

城镇化进程中成都市水资源利用的分析及预测

根据水量平衡理论,计算出研究区可利用水资源总量为91.04×10~8m~3。对用水量、水资源利用效率及影响因素进行研究。结果表明:成都市2000~2014年水资源利用效率整体呈Ⅴ型分布,2009年水资源利用效率达到最低值。城镇化的发展对水资源利用效率具有明显的负相关性,而工业水平及经济水平的发展能明显提高水资源利用效率。通过对用水结构的分析发现,城镇化的发展对农业用水影响不大,主要由于成都市水资源充沛,城市和工业的发展对农业用水的挤占不明显。采用BP神经网络模型预测2020年成都市需水量为40.02×10~8m~3,研究区水资源总量满足要求。     

优化的NSGA-Ⅱ方法在马莲河流域水资源综合管理中的应用研究

根据马莲河流域水资源总量极端贫乏、年际年内分配不均、常规水资源量低、水污染问题较严重等特点,利用系统分析理论和优化技术建立了流域的大系统、多目标水资源优化配置模型,并利用优化的NSGA-Ⅱ方法进行求解,得到流域2020年期望水资源配置下的最佳分配方案为:流域总供水量57 086×104m3,工业供水量21 690×104m3(总产值约为144.6亿元),能源基地供水量4 329×104m3(总产值约为346.32万元),农业供水量20 840×104m3,生活供水量9 452×104m3,生态供水量811×104m3。对比期望方案供水量增加了6 710×104m3,综合缺水率减少了11.41%。并根据预测的流域的分配方案和预测的流域需水量,进行了流域的水资源平衡分析,通过平衡分析的结果进行流域的综合管理研究。2020年在最优水资源分配方案下,工业缺水率3.21%、减少了4.51%;能源基地缺水率0.00%;农业缺水率4.64%、缺水率增加26.17%;生活缺水率0.00%;生态缺水率1.00%、缺水率增加了1.00%。配置方案实现了流域内水资源的最佳分配,使宝贵、有限的水资源产生最大的社会、经济及环境效益,为流域经济、能源产业的快速发展提供水资源保障。     

张掖盆地地下水资源时空分异特征及影响因素

探索地下水系统演化的过程与机制对流域水资源的可持续管理至关重要。基于地下水多年动态观测资料和地统计学方法,按不同灌溉方式分区估算了张掖盆地1985~2013年地下水资源变化情况。结果表明:整个张掖盆地地下水水位降深和储量在时空上表现出很大差异性,基本经历了三个阶段:1985~1997年匀速下降阶段,1998~2004年加速下降阶段和2005~2013年减速下降阶段。整个盆地累积储量减少了47.52×108m~3,年均亏缺1.64×108m~3,其中河水井水灌区累积地下水位降深达5.72m,储量减少了37.48×108m~3,占地下水消耗量的78.87%。各分区累积水位降深变化从高到低依次为:河水﹥河水井水﹥泉水﹥河水泉水≥井水灌区,相应的累积储量变化依次为:河水井水﹥河水﹥井水﹥河水泉水﹥泉水灌区。从长时间尺度看,各分区及张掖盆地多年累积储量仍为负变化,即地下水资源仍处于较严重亏缺状态,对含水层造成很大威胁。这是气候变化与人类活动共同作用的结果,而人类活动如分水政策、引水灌溉、地下水开采等影响越来越强烈。结果可以为黑河流域水量均衡合理估算、地下水数值模拟和水资源统一规划调度提供科学依据。     

陕西关中地区水资源的可持续发展支持能力

在阐述水资源支持能力涵义的基础上,计算了关中地区生态需水量、75%保证率时可利用水量、75%保证率时总需水量以及水资源支持能力的供需平衡指数。结果表明：关中地区生态需水量2005年为43.699×10^8m^3,2010年为44.119×10^8m,2015年为44.394×10^8m^3;2005年75%保证率时可利用水量为49.885×10^8m^3,2010年为49.466×10^8m^3,2015年为49.190×10^8m^3;2005年75%保证率时总需水量为94.26×10^8m^3,2010年为86.63×10^8m^3,2015年为84.22×10^8m^3。最后计算水资源支持能力的供需平衡指数,2005、2010、2015年,供需平衡指数小于0,说明流域可供的水资源量不具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力,流域水资源对应的人口及经济规模是不可承载的,供需平衡的差值主要靠侵占河道内的生态需水量来实现的,河道内的生态破坏就是很好的证据。     

10ka BP来石羊河流域气候演变特征分析

根据石羊河流域及周边地区的大量研究结果分析,整理和建立了10 ka BP来石羊河流域气候演变序列,可以划分出主要的7个气候湿润期和6个干旱期.近50 a以来石羊河流域气候干旱化趋于显著,有4个主要特点:1971—2000年比1951—1980年平原绿洲地区年平均降水(气温)增加(正常);高山和沙漠边缘地区降水量减少(气温正常或偏高);大部分地方年平均蒸发量普遍减少10～131 mm;年平均沙尘暴、雷暴日数减少.     

Modflow在新疆博州地下水资源评价中的应用研究

地下水过量开采已经引起新疆博州平原区地下水位持续下降,降落漏斗逐年扩大,艾比湖湿地萎缩以及一系列环境问题。在分析平原区水文地质条件的基础上,建立了博州平原区水文地质概念模型和地下水流数学模型。进一步利用Processing Modflow建立了平原区地下水数值模拟模型,并利用地下水位长期监测资料对模型参数进行了识别验证,使模型具有较好的模拟仿真度。利用识别后的模型预测了在两种开采方案下,研究区地下水位变化情况,结果可知:在地下水均衡分析的基础上, 2014年博州平原区地下水补给资源量为58 775×10~4 m~3/a,若维持现状开采,地下水水位将持续下降,形成更大的降落漏斗;提出将地下水开采量减少到40 000×10~4 m~3/a,可作为博州平原区适宜的地下水开采量,有助于区域地下水位得到逐渐恢复。     

海河流域洪水资源利用评价研究

为给流域洪水资源利用合理性评价提供基本的阈值标准,有效协调洪水资源利用与河流生态环境保护和流域防洪安全的关系,建立了流域洪水资源利用评价的基本框架.指出洪水资源利用评价应解决洪水资源量计算、洪水资源利用水平分析、洪水资源可利用量评价和洪水资源利用潜力评估四个基本问题.在对洪水资源利用量、洪水资源可利用量、洪水资源利用潜力等基本概念进行系统阐述的基础上,建立了流域洪水资源利用的评价方法.根据所建立的基本概念和评估方法,对1980～2006年海河流域及4个二级区的洪水资源利用状况及合理性进行了全面评价.结果表明,1980～2006年海河流域平均年洪水资源可利用量和利用潜力分别为62.8亿m~3和5.35亿m~3.海河流域洪水资源利用总体而言处于比较不合理的状态,洪水资源利用量频繁超过洪水资源可利用量,洪水资源利用潜力不大.多数年份洪水资源利用量超过了河道内必要需水量允许的限度,少数丰水年份超过了流域洪水资源调控利用能力的范围.今后,海河流域洪水资源利用合理性的提高,需要逐步调整目前洪水资源利用主要集中于山区的空间格局,提高平原区洪水资源调控利用能力,有效保障洪水期河道内必要需水量.     

基于二元水循环模拟的抚河流域径流变化人工影响解析

人类活动的影响使得流域水循环过程呈现二元特性,径流变化归因分析对流域水资源精细化管理意义重大,当前多数研究难以消除基准期的影响且不能区分不同类型人类活动对径流的影响。以"自然-社会"二元水循环理论为基础,考虑农业灌溉取水、工业生活取水以及大中型水库调度影响,构建了抚河流域二元水循环模型,采用多因素贡献解析法分析流域径流受三种人工因素的影响程度。结果表明,1956～2014年抚河流域年均径流减少量呈一定增加趋势,多年平均径流量减少约8.24×10~8m~3/a,其中农业灌溉取用水贡献达80.1%。     

基于系统动力学的新疆焉耆县水资源需求分析

应用系统动力学方法,建立了县域水资源利用SD模型,并对焉耆县主要的水资源利用系统中的农业需水量、工业需水量、生活需水量、牲畜需水量和生态需水量进行了仿真模拟,分析了焉耆县未来20年中各用水系统的动态趋势。通过仿真模拟可以看出,农业用水是该县的主要用水,用水量高达90％以上。农业用水量决定着总需水量的变化趋势,并极大地影响着水资源的供需关系;  其他方面需水量在未来20年中虽有大幅度增长的趋势,但所占比例很小,不能对总供需水关系产生明显的影响。从供水角度讲,提高地表水和地下水联合开发比例,可以较大缓解供水压力。文章旨在运用系统动力学方法,通过建立SD模型,为认识焉耆县水资源供需现状及发展趋势提供一种途径。     

基于生态需水的石羊河北部平原生态保障技术研究

针对石羊河流域日益严峻的生态环境问题,选择干旱区生态需水计算为切入点,以变异理论为基础,利用Mann-Kendall非参数检验的方法确定石羊河北部平原区地下水位恢复的目标年,用生态功能区划方法划分生态功能区,利用达西定律、阿维里扬诺夫公式计算了地下水恢复及生态目标条件下的生态需水量,并提出了相应的生态保障措施. 结果表明：石羊河北部平原区划分为5个生态功能亚区及16个三级区,地下水位恢复的目标年份为1977年,地下水恢复到1977年的生态需水量为 55.95×10⁸~74.10×10⁸ m³,2015年和2020年生态目标条件下的生态需水分别为1.66×10⁸ m³和1.80×10⁸ m³. 考虑到地下水恢复的缓慢性和现实性,建议优先考虑设定目标条件下的植被正常生长生态需水,其次通过继续压缩人均耕地面积和灌溉定额的方式保证地下水恢复.     

基于组合赋权的改进集对模型在流域生态健康评价中的应用

流域生态健康评价是流域管理、水资源开发利用、生态保护的重要决策依据,也是促进流域社会经济可持续发展的重要措施。在确定石羊河流域生态健康评价指标体系和等级标准的基础上,采用组合赋权法确定评价指标的权重,建立了改进集对模型评价方法。定量评价结果表明,石羊河流域上游、中游、下游生态健康分别为基本健康、亚健康、病态等状态。     

水量统一调度以来黄河宁夏河段引黄耗水量分析

对1999~2012年黄河水量统一调度期间宁夏河段引水和退水的年内和年际变化、引排比关系进行了分析。采用引退水法和水量平衡法计算了宁夏河段的引黄耗水量。结果表明:引退水法平均耗水量为32.64×10~8m~3,年际变化相对比较平缓;水量平衡法平均耗水量为39.37×10~8m~3,年际变化非常明显。建议进一步加强实际引退水口门的数量核实和引退水的监测分析工作。     

黑河流域张掖段水资源承载力评价及提升对策研究

水资源是干旱区内陆河流域环境与发展的主导因素, 其承载力是评判水资源与经济社会及生态环境之间协调发展的重要依据。从承载程度和承载能力两方面构建评价指标, 对黑河流域张掖市县区尺度的水资源承载力进行评价, 结果表明： 承载程度方面, 张掖市从2015 - 2017年用水总量承载状况整体好转, 但民乐县用水总量面临超载, 各县区地下水承载状况明显改善, 地下水超采得到有效管控与治理。从2015 - 2017年, 张掖市水资源的承载状况整体上改善, 从2015年甘州区、 临泽县、 高台县、 山丹县4县区的超载转变为2017年临泽县、 高台县、 山丹县、 肃南县4县区的临界超载状况, 反映出张掖市近年来水资源开发利用的管理成效初步显现; 承载能力方面, 全市各县区2020年和2030年水资源可承载人口均小于2017年水平, 可承载的经济规模约是2017年90%; 提出了农业节水效率提升和耕地灌溉面积缩减两种未来水资源承载力提升情景, 并以此提出了张掖市水资源承载力提升的对策建议。     

冰川变化及其影响的公众感知与适应措施分析——以甘肃河西内陆河流域为例

以河西地区三大内陆河流域(石羊河、黑河、疏勒河)为案例研究区, 通过社会调查方式, 从总体、再分别通过农户与政府部门人员两个部分, 分析了公众对冰川变化及其可能影响的感知, 剖析了公众感知的流域差异性与原因, 对比分析了三大河流域公众对政府部门已实施应对水资源紧缺对策措施的效果与认可程度. 结果表明:超过65%的受访者认为冰川减少了, 从社会学的角度佐证了冰川明显消融萎缩的科学监测事实. 三大河流域公众对冰川变化对流域水资源、农业生产、生态影响的感知存在空间差异性, 这种差异性归因于三大河流域的地理位置、冰川分布与变化的空间差异性. 在冰川变化背景下, 公众对政府部门已实施应对水资源紧缺的对策措施的效果与接受程度不同. 三大河流域公众均认可种植业结构调整与加大宣传力度提高公众节水意识这两项措施, 且认为实施效果好; 发展设施农业措施的实施效果好, 已得到石羊河和疏勒河流域老百姓的认可与接受; 石羊河和黑河流域的公众认为实施推广节水技术措施的效果好; 退耕还林还草措施在黑河流域实施普遍且效果好; 水票制措施在疏勒河流域实施的最好, 黑河一般, 疏勒河较差.     

海河流域二元水循环模型开发及其应用——Ⅱ.水资源管理战略研究应用

综合考虑水文气象、南水北调工程、地下水超采控制、入海水量控制目标等因素,以及现状(2005年)、2010年和2020年3个水平年,设置了9个情景方案,应用海河流域二元水循环模型(简称"二元模型")进行了水资源管理战略情景模拟分析.采用GDP、粮食产量、ET(蒸散发量)、入海水量、总用水量、减少地下水超采量等评价指标对9个情景方案的模拟结果进行了评价,给出了各规划水平年的推荐方案.在此基础上,对今后海河流域水资源管理战略问题如ET控制、地下水超采量控制和入渤海水量控制等进行了讨论.研究表明,未来虽然有南水北调工程对本流域的补水,但需要严格控制流域用水量和耗水量,才能做到逐步减少地下水超采量、增加入渤海水量,实现国民经济与生态环境的和谐发展.     

变化环境下石羊河流域年径流频率计算

受气候变化与人类活动的影响,水文序列一致性遭到破坏,传统的频率计算方法受到挑战。针对石羊河流域8条河流年径流量序列,在基于水文变异诊断系统进行变异分析的基础上,采用条件概率分布法和混合分布法进行了变化环境下的年径流频率计算。结果表明,石羊河流域年径流量序列以向下跳跃变异为主,变异年份多集中在1960年附近;变异序列的两种分布均通过K-S检验,最优分布的拟合效率系数均大于0.97;对比由考虑变异的理论分布与不考虑变异的一致性P-III型分布确定的设计年径流量,当设计频率高于90%时,大靖河与西营河的设计年径流量值相差较大。因此,石羊河流域新建水利工程的规划设计,应适当考虑水文资料的变异特性,选择合理的频率分析方法确定设计年径流量。     

地下水库拓展中原沿黄经济带水资源承载能力研究

水资源承载能力制约和决定了经济社会可持续发展,拓展提高水资源承载能力,能为经济社会可持续发展提供更大的水资源支撑空间。黄河两岸的浅层地下水含水层,具备相当大的蓄储调蓄功能,形成了巨大的地下水库。计算结果显示,在原有水资源总量不增加的情况下,运用地下水库调蓄黄河水和大气降水,使得中原沿黄经济带2020年75%、90%年型的缺水率从11.4%、21.7%下降为0.5%和2.1%。采用地下水库调蓄很大程度上减少了中原沿黄经济带水资源开发利用的缺水率,使该地区的水资源承载能力大大提高。     

水资源需求层次理论和初步实践

水资源需求预测对于经济社会发展规划和供水规划与管理至关重要,不合理的预测可能会误导水利规划和供水工程建设规模;从用水户的角度出发去揭示其不同层次的真实需水,可提高需水预测结果的合理性.通过对水资源需求内涵和影响因子的详细分析,引入马斯洛需求层次理论初步建立了基本、发展、和谐层次的水资源需求层次理论,并从生活、生产、生态三方面分别探讨不同层次的真实需水.以普洱市为例进行了不同层次的需水预测实践,2020年50%、75%、90%和95%的来水频率,发展层次下的河道外总需水预测量较相关规划成果分别偏小28.2%、22.6%、22.6%和18.1%,基本层次下的预测成果偏小更多,和谐层次下的预测成果也偏小1.8%~13.8%;75%来水频率,发展层次下需水量与"人均综合用水量法"预测结果基本相当,整体偏小0.8%~1.7%.预测结果表明不同频率、不同层次下的预测成果比常规预测结果整体上偏小,弥补了常规预测总是偏大的不足.