河网区跨界水量分配方法研究

以洋溪河-双河区域为研究对象,按逐月用水特征提出研究区分区需水预测成果,以保障河流生态需水为前提,基于“三条红线”相关指标要求,侧重节水减排、总量控制和综合水效最优构建多区域多目标跨区水量优化分配模型,确定研究区水资源四级区以下的水量分配机制。结果表明：基于多目标的分区河网水量优化分配方案能够有效保障总量红线和生态需水的约束,平衡各子区的配水需求;洋溪河-双河区域平水年（50%）、枯水年（75%）地表可供水量能总体满足近（2025年）、远（2030年）期水平年需水要求,但特枯水年（95%）近远期水平年均存在一定缺水,需从周边河道补充水量;月尺度分析显示,方案充分考虑了月尺度下各子区经济需水及河流生态需水,能较好反映水资源的刚性约束,对保障区域整体供水安全、强化水资源精细化管理,提高水资源调控能力具有重要意义。     

生态需水的理论内涵探讨

从生态系统水分循环的角度,较系统地探讨了生态需水的理论内涵,对生态系统水资源配置中相关且容易混淆的概念加以辨析,并分析了它们之间的相互关系.研究认为:生态缺水是生态系统水资源配置最直接的依据,而生态需水、生态储水的计算评价则是确定生态缺水的基础.通常,生态系统的水资源配置,必须在区域生态调查的基础上,结合社会经济发展状况,提出生态目标,然后进行生态需水估算、生态储水评价、生态缺水评估,并通过生态用水的可行性分析,最终确定生态保护和建设的水资源配置方案.     

延河延安市区段生态环境需水量分析

随着人口增长和经济发展,国民经济需水与生态环境需水成为延安市水资源开发利用和生态环境保护的焦点。从生态需水及用水的理论、用水定额入手,分析计算延河延安市区段的生态环境需水量及其构成,结果显示为维持延河延安市区段的生态系统平衡所需水总量约为8584.61万 m3,其中河道内生态需水量8520万m3,河道外生态环境需水量64.61万 m3。     

缺水流域用水竞争与协作关系——以黄河流域为例

缓解水资源供需矛盾是缺水流域水资源管理的重点与难点,量化不同用水部门间的竞争与协作关系,可为缺水流域水资源供需关系提供评估方法和优化思路。分析了水资源的排他性和非排他性特征,定义了不同用水部门之间的竞争与协作关系,建立了用水竞争度和协作度量化方法,并提出减小竞争度、增大协作度的需水过程优化目标。以黄河流域为例评估用水竞争与协作关系,结果显示：2017年兰州以下各河段存在较强的用水竞争关系,汛期河道内缺水导致协作度较小;预测2030年兰州-河口镇和花园口以下用水竞争度较大,跨流域调水工程可有效降低各河段用水竞争度;流域水资源管理需进一步考虑汛期高流量的生态作用和非汛期输沙需水过程,进一步挖掘用水协作潜力;将部分汛期输沙水量调整至非汛期可以减小竞争度、增大协作度。     

缺水流域用水竞争与协作关系——以黄河流域为例

缓解水资源供需矛盾是缺水流域水资源管理的重点与难点,量化不同用水部门间的竞争与协作关系,可为缺水流域水资源供需关系提供评估方法和优化思路。分析了水资源的排他性和非排他性特征,定义了不同用水部门之间的竞争与协作关系,建立了用水竞争度和协作度量化方法,并提出减小竞争度、增大协作度的需水过程优化目标。以黄河流域为例评估用水竞争与协作关系,结果显示:2017年兰州以下各河段存在较强的用水竞争关系,汛期河道内缺水导致协作度较小;预测2030年兰州-河口镇和花园口以下用水竞争度较大,跨流域调水工程可有效降低各河段用水竞争度;流域水资源管理需进一步考虑汛期高流量的生态作用和非汛期输沙需水过程,进一步挖掘用水协作潜力;将部分汛期输沙水量调整至非汛期可以减小竞争度、增大协作度。     

洮河流域水资源生态足迹和承载力分析与评价

基于水资源生态足迹和水资源生态承载力的计算模型,构建洮河流域农业用水、工业用水、生活用水和生态用水4个水资源账户,通过计算水资源生态容量、生态压力、集约利用度、负载指数和可持续发展指数等评价指标,对洮河流域2006—2015年水资源可持续利用状况进行分析与评价。结果表明:洮河流域水资源承载力总体呈减少趋势,水资源生态足迹相对稳定,但存在结构性矛盾,主要表现在农业用水比重过高,是水资源生态足迹的主要贡献者。评价指标总体反映出洮河流域水资源利用程度、效率和经济效益显著提高,具备可持续发展条件,水资源开发利用处于安全状态,能有效保障区域经济社会发展。     

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。     

基于黄河流域水资源均衡调配的南水北调西线一期工程水量配置

南水北调西线一期工程生效后黄河流域水量分配模式决定了黄河流域水资源配置格局重塑和南水北调西线工程供水效益评价,为国家水网构建提供重要技术支撑。考虑西线供水范围可覆盖黄河主要供水区的特点,西线调入水量应与黄河流域水资源统一配置,考虑生态优先、公平为主兼顾效率的原则,构建了流域用水分级配置方法,建立了基于流域水资源均衡调配的西线调入水量配置模式,开展了不同情景优化配置方案研究。结果表明：南水北调西线一期工程调水80亿m³,配置给黄河河流生态用水33.70亿m³,配置给流域河道外经济社会用水46.30亿m³,其中95%以上配置给黄河上中游地区,流域缺水率降低至7.0%～8.3%。优化配置方案体现了生态优先原则,保障了黄河河道内基本生态环境用水,均衡了河道外经济社会用水的公平和效率,有效缓解了流域缺水。     

基于水循环分析的水资源乘数效应评价:以黄河上游北川河流域为例

针对半干旱地区大规模植被恢复对流域水资源的影响,引入经济学的乘数效应理论,探索创建了基于流域水循环演变的水资源效应评价模型,从广义水资源的角度出发,评价了植被恢复引起水循环演变条件下水资源效应的变化趋势。结果表明:大规模植被恢复引起北川河流域水循环条件发生明显变化,在降水条件基本稳定的情况下,植被恢复前后地表产流系数从0.254降为0.207,基流系数从0.156降为0.134;陆地水循环过程中,土壤-植被系统的有效用水占比增加,土壤水-地下水系统有效用水占比减小;单位降水量(100 mm)的狭义水资源效应降低了7.2 mm,涵盖生态效应的广义水资源效应增加了5.2 mm,水循环变化引起流域水资源效应提高。植被恢复引起降水在不同水循环环节上分配的变化趋势符合国家以生态为核心的布局,对提高半干旱地区流域水资源综合效应发挥着重要作用。     

生态标准河流和调度管理研究

河流生态用水安全是维持河流系统健康的基本条件。本文首先从河流生态系统特性入手,提出生态水文季节,构建了多参数生态需水(最小生态需水、适宜生态需水、洪水期生态需水)体系并分析其内涵,组成了能反映河流生态系统健康的流量等级。生态需水按生态水文季节形成具有时间特征的生态标准河流。在此基础上,提出生态用水预警制度和危机管理机制,探讨保障生态用水安全的调度和管理模式。以黄河流域中下游为例,开展实践应用研究,为黄河中下游的生态用水安全调度和管理提供科学依据。     

广义生态水利的内涵及其过程与维度

总结中国工程水利、环境水利、资源水利、生态水利发展沿革，分析国内外生态水利研究进展、发展趋势及其特点，指出生态水利是人类社会发展到生态文明时代水资源利用的一种新途径和方式，以尊重和维护生态环境为主旨，开发水利、发展经济，为人类社会可持续发展服务。阐述了广义生态水利的内涵、定义和发展模式及其过程和维度，并提出以下结论和观点：①生态水利将水资源和水循环调控作为重要生态要素，从流域生态系统能量交换、生物链接、结构平衡、循环转化全视角开展研究，探索既能满足人类社会需求，又能兼顾水生态系统健康和良性发展的生态水利措施和方法。②建立了水利工程"规划设计—建设管理—运行调度"全过程、全生命周期的工程安全和生态安全保障体系，特别是将生态调度纳入水利工程全"服役期"，其中"后坝工时代"实施全流域大尺度生态调度，是生态保护和恢复最有效的措施。③从"生态环境-社会经济-水循环调控"三个维度，在生态文明视野下的国土空间规划治理体系中，科学把控生态水利的空间定位，促进"三生空间"优化布局，保障"三生用水"合理配置，优化"三生关系"耦合协调，实现生态保护和高质量发展，推动生态水利事业创新发展。     

加强水在自然资源要素耦合作用中的观测研究探究山水林田湖草生命共同体统一管理

水是自然界中最活跃、最关键的要素,是地球各圈层间、各自然要素间相互作用的主要桥梁和纽带,也是资源系统中联系各种资源的桥梁和纽带。从生态水文学研究发展动态角度出发,提出了自然资源要素综合观测要加强水作用过程的观测研究; 从生态平衡、生态环境、资源环境3个术语的科学内涵角度,阐明了生态、资源、环境观测-监测研究的本质。     

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。     

基于生态经济理论的生态需水计算方法研究

在简述生态需水研究现状的基础上,结合以可持续发展为基础的生态经济理论,提出了基于生态经济思想的生态需水概念,并进行了理论分析.根据生态经济领域中的生态价值理论,确定不同生态需水量条件下的生态价值,进而通过水资源的生态价值与经济价值之间的相互关系确定合适的生态需水量,并通过实例对该方法的具体步骤进行了说明,认为由该法所确定的生态需水量符合客观实际,可以作为生态建设过程中生态需水研究的方法之一.该法通过水资源将生态系统和经济系统联系在一起,对于研究可持续发展条件下的水资源利用有一定的现实意义.     

塔里木河流域2004年"四源一干"河川径流情势及输水运行分析

2004年塔里木河流域平原的年平均气温特高,山区偏高.平原与山区年降水量均正常略偏多,流域内春夏季0℃层高度偏低.2004年塔里木河四条源流出山口天然径流量224.0×108m3,属平水年.天山南坡的河流水量偏丰,阿克苏河偏多15.9%,为丰水年;开都河-孔雀河偏多4.2%,为平略偏丰水年.而喀喇昆仑山及昆仑山北坡的河流水量均少于多年均值,如叶尔羌河偏少10.8%,为偏枯水年;和田河偏少17.9%,为枯水年.四条源流阿克苏河、和田河、叶尔羌河、开都河-孔雀河入塔里木河总水量为27.02×108m3,占四条源流出山口天然径流总量的12.1%,叶尔羌河全年无水输入塔里木河.2004年塔里木河干流上游段阿拉尔-英巴扎耗水量为19.19×108m3,是干流最大的耗水区段;中游段英巴扎-恰拉耗水量为7.530×108m3,为治理前的30.3%,是输水堤工程竣工和加强管理的效益.2004年4月22日至6月25日,实施了第6次从博斯腾湖向塔里木河下游应急输水,历时65 d从博斯腾湖调出水量1.600×108m3,大西海子水库泄洪闸向下游输水量1.020×108m3,水头再次到达台特玛湖,多年来的调水已使下游河段两岸生态环境有了明显改善.     

2002年塔里木河流域"四源一干"地表径流情势

2002年塔河流域内平原及山区气温都明显偏高, 平原降水偏多, 山区降水略偏多.3～10月 0 ℃层高度接近常年.塔里木河4条源流出山口天然径流量273.9×108m3, 比多年平均值227.0×108m3多46.9×108m3, 偏多20.7%, 属丰水年.其中发源于天山山脉的阿克苏河和开都河-孔雀河径流增幅大, 水量充沛, 属丰水年; 而发源于喀喇昆仑山脉的叶尔羌河和源于西昆仑山的和田河径流量保持多年均值年.4条源流入塔里木河水量为54.82×108m3.在塔里木河干流上游段耗水量25.42×108m3, 是干流最大的耗水区段, 中游段耗水量24.55×108m3, 下游段耗水量7.38×108m3.上、中游区间耗水量49.97×108m3, 占阿拉尔站年径流量的90.8%.从7月20日至11月10日共计114 d由博斯腾湖向塔里木河下游生态应急输水, 从博斯腾湖调水12.67×108m3, 恰拉水库分水闸向塔里木河输水2.339×108m3, 大西海子水库下泄3.313×108m3, 年内台特玛湖形成了28.74 km2的水域面积, 下游沿河地下水位普遍回升, 影响范围达800 km2, 生态效益十分显著.     

苏干湖盆地水资源与生态环境及其向区外调水的影响

苏干湖水系属于柴达木内流水系西北端的一个独立水系, 在现状条件下, 苏干湖盆地水循环关系为大小哈尔腾河-苏干湖的"补给-蒸发"相平衡.大小苏干湖为盆地水资源的尾闾汇集区, 生态景观大部分为戈壁荒漠, 生态植被集中分布在湖外围地下水埋深小于5 m的浅埋带.在评价分析现状水均衡的基础上, 分析了盆地水循环过程, 结合氢氧同位素测试和遥感信息提取, 得出大、 小苏干湖水体的补给来源不同, 河流来水量的变化主要反映在大苏干湖水域, 对小苏干湖水体影响较小.初步建立了苏干湖盆地生态植被变化模式, 结合引哈济党工程, 分析了不同调水情景下, 大苏干湖水体面积的变化、 地下水浅埋带的变化及生态变化. 结果表明: 在大哈尔腾河调水1.0×10⁸m³时, 不会对苏干湖水系生态状况造成明显的影响, 因而可对敦煌生态保护起到积极作用.     

2008年塔里木河流域“四源一干”径流运行与河道断流成因分析

2008年塔里木河四条源流出山口天然径流量241.8×108m3,比多年平均值216.4×108m3多24.9×108m3,偏多11.5%,属偏丰水年;塔里木河阿拉尔站以上3条源流出山口天然径流量202.5×108m3,比多年平均值多19.6×108m3,偏多10.7%,属偏丰水年;开都河-孔雀河为38.83×108m3,比正常年份多5.33×108m3,属偏丰水年.四条源流入塔里木河总水量为29.52×108m3,占四条源流出山口天然径流总量的12.2%.其中,阿拉尔站以上3条源流入塔里木河水量为24.74×108m3,占三条源流出山口天然径流总量的12.2%.2008年塔里木河干流上游段耗水量21.11×108m3,占阿拉尔站年径流量的72.3%,是塔里木河干流最大的耗水区段;中游段耗水量7.63×108m3,占阿拉尔站年径流量的26.1%;下游段耗水量0.46×108m3,占阿拉尔站年径流量的1.6%.四条源流出山口来水量为偏丰水年,但由于源流耗水严重,入塔里木河水量减少成为特枯水年,2008年暂不向干流下游应急生态输水.     

典型岩溶断陷盆地农作物生态需水研究——以蒙自地区为例

从合理调控生态用水角度出发,探讨典型岩溶断陷盆地区农作物生态需水问题。根据蒙自断陷盆地的岩溶地貌特征,分别选取位于盆地、坡面和高原面的大洼子、朵古、牛耳坡3个观测点,利用Penman-Monteith公式、作物系数（FAO推荐）及同期有效降雨量,估算3个观测点2018年的参考蒸散量、生态需水量以及不同作物生长所需的人工灌溉水量。结果表明:（1）大洼子、朵古及牛耳坡的参考蒸散量分别为1 346.10 mm、1 200.00 mm、1 064.30 mm,远大于同期降水量,均呈现出蒸发旺盛的特点,加大了作物对于水分的需求;同时三者的参考蒸散量表现出较为明显的时空差异,使得3个观测点的农业种植条件存在差异;（2）大洼子种植的水稻、小麦、花生、油菜、大豆、马铃薯、葡萄等作物的生态需水定额均远大于大洼子同期的有效降水,在大洼子种植的作物均需要大量人工浇灌才能正常生长,而农作物的种植与其种植条件匹配度不高;（3）朵古及牛耳坡种植的玉米、万寿菊的生态需水定额与同期有效降水之间的差值较小甚至完全满足,表明玉米、万寿菊在高原山区的种植是与当地种植条件相匹配的;而种植在朵古及牛耳坡的苹果、烤烟的生态需水定额与同期有效降水之间的差值较大,表明在高原山区大量种植苹果及烤烟对于人工浇灌要求较高;（4）研究区大部分农作物在生长发育阶段内所需的水分主要依靠人工灌溉,与本地降水分布规律匹配度不高,区内农业结构与种植模式有待调整。在岩溶断陷盆地内要种植耗水较少,对热量要求较高的作物,山区则需要发展具有生态保护和经济效益的作物,但种植的重点区域仍是盆地区。