黑河中上游段河道渗漏量计算方法的试验研究

通过河道断面法对黑河中上游河段河道渗漏量进行了比测试验,结果表明:河床岩性组成、河流平面几何形态变化以及人类活动对输水方式的改变等对河道渗漏量影响显著.黑河实施全流域调水前后河道渗漏量发生显著的跳跃性变化,莺落峡至312桥区间河道渗漏量调水前为1.2543×108 m3,调水后为4.3747×108 m3,调水后较调水前河道渗漏量增加3.1203×108 m3;河道流量越小其相应损失率愈大,河道流量越大,其相应损失率愈小,由此得出各河段不同流量单位河长的损失率服从倒数函数分布.研究结果是在黑河中上游实体河道上进行上下断面流量比测试验的基础上得出的,符合该河段的实际情况,可作为黑河中游地表水、地下水转化分析、地下水流系统模拟、流域水资源重复利用、水量调度计算各种模拟模型验证河道渗漏量的基础资料.     

大规模跨流域水库群供水优化调度规则

针对大规模跨流域供水水库群联合调度中调水、引水、供水三者之间的复杂性、动态性和不确定性的特点,在二层规划模型的基础上,应用博弈论原理,建立跨流域水库群供水调度规则的三层规划模型,提出调水规则、引水规则和供水规则相结合的跨流域水库群优化调度规则,从深层次揭示跨流域供水水库群之间的主从递阶层次的独立性及相互关联性;并应用基于免疫进化的粒子群算法对模型进行分层优化求解。以滦河下游跨流域水库群为对象进行研究,计算结果表明:① 减少了水量损失,提高了水资源的利用率;② 提高了供水区唐山、天津的供水保证率,降低了缺水破坏深度。     

河西走廊疏勒河流域水资源管理问题分析

从水资源管理体制、配置程序、市场化管理等方面探讨了河西走廊疏勒河流域水资源管理及存在的问题。目前流域已建成较健全的用水者协会体系,水价和水权在不断调整以适应水资源管理的需求。其管理存在以下问题：受地方行政、企业等多方权力博弈的影响,地表水和地下水处于双线管理状态,未能实现流域水资源的全面统一管理;用水者协会的职能未得到充分发挥,公众参与水资源管理不积极;流域内水价、水权制度不完善。建议如下：应在甘肃省水利厅和酒泉市政府之间形成协调机制,以协调各相关方的权益,完善流域管理局和地方政府统一协调的水资源管理体系,实现流域水资源的集成管理;加强流域机构立法,实现流域水资源的统一管理与调配;将协会的职责和义务融入到村委会的职务中,并完善水价制度,建立水权交易市场,以调动公众的自我管理和实现水资源的高效利用。     

民勤红沙岗工业区水权转换对移民的影响与补偿分析

实施民勤红沙岗工业集中区水权转换必将对当地移民生产生活产生影响,开展水权转换对移民的影响与补偿分析,为水权转换顺利实施提供技术依据。分析结果表明:(1)水权转换改变了移民的生产生活模式,在移民农业收入、用水利益等方面产生一定的负面影响;在改善当地水利基础设施、提高用水效率等方面会起到积极影响。(2)移民安置是一种有效的补偿方式,其中非农业安置的方式对移民的影响、补偿的投入适中,在移民生产生活保障方面、在促进持续发展方面有较大优势,是移民安置的最佳方式。     

西北地区某干旱河流设计情景下的年径流量预测分析

人类活动和气候变化对流域水文水资源的影响及由此所带来的社会、 经济和生态效应, 使得新疆精河流域出现了严重的水资源短缺和生态危机. 为此, 实施跨流域调水是解决艾比湖流域生态环境保护的必要措施, 精河上游支流是跨流域引入外水的唯一捷径河流. 根据前期研究计算的年径流量系列, 在经过论证的流域现状水平(C_v=0.12, C_s/C_v=2.00)的基础上, 采用水文频率分析方法, 设计并预测了流域规划的近期和远期目标情景下的年径流量情势. 结果显示: 为了使保证率p=75%, 近期目标要求流域的输水量为8.62×10⁸ m³, 远期目标为14.39×10⁸ m³. 跨流域调水可以满足流域多方面的实际用水需求.     

用初始水权反演塔里木河水量变化趋势

运用水权偏差率的概念和反演评价的思想,以塔里木河流域初始水权为“标尺”,对1957～2005年各源流汇入干流的水量进行反演分析,准确地判断各源流实际汇入干流的水量与初始水权偏差变化的转折期,并运用水权偏差率正负变化的幅度,科学定量地评价各源流完成初始水权的达标情况,为流域综合治理提供可靠的依据,也为水权管理和水量统一调度提供一套科学的评价方法。     

基于不规则三角形网格和有限体积法的物理性流域水文模型

传统的栅格离散方式不能很好反映流域水文过程的边界特征,且难以实现流域水文过程的多尺度模拟.采用有限体积法构建了基于不规则三角形网格的物理性水文模型,将物理性描述的偏微分方程组在控制体积内积分得到空间半离散的常微分方程组,保证数值求解中的水量平衡,并可与概念性描述部分水文过程(如截留、填洼等)的常微分方程组更好地耦合;建立了数值求解方案,采用Triangle对计算区域进行离散,并在沁河上游流域进行了验证,结果表明模型具有较高的模拟精度和良好的应用前景.     

近35a来黑河干流中游平原区陆面蒸散发的变化研究

利用FAO Penman-Monteith公式计算了黑河流域中游地区农田、草地和荒漠3种不同下垫面条件下的实际蒸散量,分析了1967-2000年近35 a蒸散量的变化规律及季节变化特性,并结合黑河中游甘州(张掖)、临泽、高台和民乐这4个地区的3期遥感影像资料分析了1967、1986、2000年的土地利用变化,最后根据计算的实际蒸散量计算这3种不同下垫面条件下的总蒸散量.结果表明:黑河流域中游平原区陆面蒸散量总体呈现减小的趋势,农田、草地和荒漠3种下垫面条件下的多年平均蒸散量分别为762 mm、285 mm和229 mm;蒸散量的季节变化差异较大,其季节变化在这3种下垫面条件下都表现为夏季实际蒸散量>春季>秋季>冬季,实际蒸散量受季节变化的影响较为明显;同时这4个地区的土地退化较为严重,其中,草地退化较为明显,荒漠面积明显增加,农田面积也有所增加;在1967年4个地区的3种下垫面条件下的总蒸散量为37×10⁸m³,而1986年的总蒸散量为38×10⁸m³,2000年的总蒸散量为39×10⁸m³.     

宁夏水权转让节水量计算关键参数浅析

宁夏水资源匮乏,经济社会发展主要依赖于限量分配的过境黄河水。为使新建工业项目用水不新增黄河取水量指标,目前主要是通过衬砌渠道节水,将节水量通过水权转让的方式用于保证工业用水需求。衬砌渠道节水,主要是减少渠系渗漏量,从而减少渗漏量中的土壤水蒸发、潜水蒸发等。计算衬砌渠道节水量的关键参数为节水系数的选取,通过两种方法分析了宁夏不同灌区的节水系数,并进行了对比分析,提出了适宜于宁夏水权转让节水量计算的节水系数。     

内陆河流域分布式日出山径流模型——以黑河干流山区流域为例

应用常规的气象水文数据并结合GIS,建立了一个适合西北干旱区内陆河山区流域的以日为步长的分布式径流模型,并对黑河干流山区出山径流进行了模拟计算和讨论。模型以子流域作为最小的产流、汇流单元,根据植被覆盖将各子流域分为裸地区、乔木区、牧草区和冰川区,并根据实际调查将土壤分为 3层,各分区单独进行水量平衡计算。产流过程以土壤储水能力和储水量表征,而储水能力和储水量等则由土壤的孔隙度、干密度和厚度等表征。入渗原理基于土壤储水率平衡原理,并考虑重力势的作用。实际蒸散发与蒸发力和土壤体积含水量的乘积成正比,不同的土壤和植被具有不同的调节参数。模拟结果表明,模拟效果较差的原因是区域日降水过程具有较大的随机性,难以用有限的站点合理计算区域日降水量。寻找一个合适的区域日降水量计算方法是目前少资料大型流域分布式水文模型模拟成功的关键。     

黑河流域乡镇初始水权分配研究——以甘州区为例

乡镇水权分配是乡镇水资源承载力研究的前提,是乡镇落实最严格的水资源管理和水权交易制度的基础,为新时期乡村振兴与美丽乡村建设提供物质保障。以最严格水资源管理制度确定的甘州区用水总量控制目标为可分配水权总量,在优先保障生活和生态基本用水基础上,选取2017年为规划水平年,采用人口、面积、产值单指标和混合分配模式,以及综合指标分配模式5种方法,开展了乡镇尺度水权分配对比研究。结果表明：领域专家对水权分配的公平性的重视程度略大于效率性,区域水资源的管理者更注重水权分配的公平性,而研究学者更倾向于效率性。5种模式对同一乡镇的水权分配结果范围较为均衡,但不同模式因侧重点各异对具体乡镇的分配比例存在差异。各乡镇不同模式下最大水权分配比例处于10%以上,而最小比例不超过0.3%。基于AHP的综合指标模式的分配结果更为合理,更贴合各乡镇水资源利用现状与经济社会未来发展潜力,其分配结果为各乡镇水资源承载力研究奠定了基础。     

流域科学研究中的观测和模型系统建设

流域是地球系统的缩微,是自然界的基本单元。流域科学从基础研究角度可以被看作是地球系统科学研究方法在流域尺度上的具体体现;从流域综合管理的应用角度看,流域科学是在流域尺度上通过对自然资源和人类活动的优化配置而为可持续发展服务的应用科学。流域观测系统和模型系统的建设是发展流域科学的前提。提出了建立遥感—地面观测一体化的、覆盖流域能水和生物化学循环及社会经济活动的流域观测系统的设想,规划了系统各组成部分,以高效、高分辨率、高精度、多尺度、集成和现代化为流域观测系统的基本衡量准则。流域模型系统可概括为“水—土—气—生—人”集成模型的发展,[JP2]应该科学目标和流域管理目标并重,既要发展具有综合模拟能力的流域集成模型,也要建成流域水土资源和社会经济资源可持续利用决策支持系统。流域集成模型应由分布式水文模型、陆面过程模型、地下水模型、渠系模型、动态植被模型和社会经济模型构成。     

流域遥感:内涵与挑战

遥感在流域综合管理与流域科学研究中得到广泛应用并发挥着不可替代的作用。重点阐述了流域遥感的内涵、进展与面临的挑战，系统总结了相关的流域遥感数据产品。流域遥感研究流域下垫面、水循环、水资源、水灾害、流域生态的遥感解析能力并提供相关的遥感数据产品。流域遥感数据产品正逐步成为不断更新的公共产品和服务，满足了流域管理监测信息及时性、完整性、连续性和高精度的要求。流域遥感与云计算的结合，可降低流域遥感数据产品生成的技术瓶颈；与云服务结合，可降低流域遥感数据产品的应用难度和成本，将是流域遥感走向实用的主流方向，从而为流域综合管理提供全方位的信息支撑。     

Spatial analysis of land use and shallow groundwater vulnerability in the watershed adjacent to Assateague Island National Seashore,Maryland and Virginia,USA

Spatial relations between land use and groundwater quality in the watershed adjacent to Assateague Island National Seashore, Maryland and Virginia, USA were analyzed by the use of two spatial models. One model used a logit analysis and the other was based on geostatistics. The models were developed and compared on the basis of existing concentrations of nitrate as nitrogen in samples from 529 domestic wells. The models were applied to produce spatial probability maps that show areas in the watershed where concentrations of nitrate in groundwater are likely to exceed a predetermined management threshold value. Maps of the watershed generated by logistic regression and probability kriging analysis showing where the probability of nitrate concentrations would exceed 3 mg/L (>0.50) compared favorably. Logistic regression was less dependent on the spatial distribution of sampled wells, and identified an additional high probability area within the watershed that was missed by probability kriging. The spatial probability maps could be used to determine the natural or anthropogenic factors that best explain the occurrence and distribution of elevated concentrations of nitrate (or other constituents) in shallow groundwater. This information can be used by local land-use planners, ecologists, and managers to protect water supplies and identify land-use planning solutions and monitoring programs in vulnerable areas.     

流域遥感:内涵与挑战

遥感在流域综合管理与流域科学研究中得到广泛应用并发挥着不可替代的作用。重点阐述了流域遥感的内涵、进展与面临的挑战，系统总结了相关的流域遥感数据产品。流域遥感研究流域下垫面、水循环、水资源、水灾害、流域生态的遥感解析能力并提供相关的遥感数据产品。流域遥感数据产品正逐步成为不断更新的公共产品和服务，满足了流域管理监测信息及时性、完整性、连续性和高精度的要求。流域遥感与云计算的结合，可降低流域遥感数据产品生成的技术瓶颈；与云服务结合，可降低流域遥感数据产品的应用难度和成本，将是流域遥感走向实用的主流方向，从而为流域综合管理提供全方位的信息支撑。     

基于Erlang分布蓄水容量曲线的流域产流模型

蓄水容量曲线是反映流域缺水量空间分布不均匀性的特征曲线,对流域产流计算有直接影响。通过对多个典型流域蓄水容量空间分布的分析,发现Erlang分布能更好地拟合流域的蓄水容量曲线,进一步基于Erlang分布进行流域产流的推导,提出了基于Erlang分布蓄水容量曲线的流域产流模型。应用结果表明,基于Erlang分布的流域产流模型,增加了模型的适应性,模拟结果更接近流域实际的产流过程,比新安江模型能取得更高的模拟精度。此外,该产流模型的参数可由流域地形和土壤类型数据估算,为无资料地区的产流计算提供了一种可行的途径。     

Soil Erosion Susceptibility Assessment of the Lower Himachal Himalayan Watershed

Assessment of erosion status of a watershed is an essential prerequisite for integrated watershed management. It not only assists in chalking out suitable soil and water conservation measures to arrest erosion and conserve water but also helps in devising best management practices to enhance biomass production in watersheds. Keeping this in view, the present study has been undertaken by involving geospatial-statistical techniques to determine the critical and priority areas for soil and water conservation in Suketi watershed of the lower Himachal Himalayan region. A novel weighted sum analysis technique was used for ranking each of hydrological unit by obtaining the weightages from various morphometric parameters. This technique offers dynamic, effective and sustainable approach over traditional prioritization methods in which significance of each parameter were considered equally. Considering this approach, sub-watersheds were delineated into low, medium and high priority zones. The results illustrate that about 52 % of sub-watersheds of Suketi watershed are in moderate to high erosion and runoff susceptible zones. Therefore, these potential areas can be considered for preferential soil and water conservation planning. The results obtained from the study will be useful for various stakeholders such as agriculturists, water resource managers, conservation measures planners and decision policy makers for better management practices and decision making. The geospatial-statistical technique can be used for effective estimation of erosion status of watersheds leading to watershed prioritization for taking up soil and water conservation measures in watershed systems. Finally, this technique can be very useful in remote, rugged and inaccessible watersheds with absence of soil erosion and runoff monitoring.     

Evidence for Non-Conservative Behaviour of Chlorine in Humid Tropical Environments

The knowledge of the biogeochemical cycle of chlorine (Cl)is important since this element is used as a tracer of geochemical and hydrological processes in oceanic or continental environments. More specifically, Cl can be used to correct surface water composition from atmospheric contribution in order to calculate precise chemical weathering rates in watersheds. Beyond the problem of potential Cl sources in a given watershed, which is directly related to the lithology, vegetation, and industrial activities, the Cl normalization is based on the assumption that this element behaves conservatively during surface processes (e.g., chemical weathering, adsorption/desorption processes).The purpose of the present study is to forecast the geochemical behavior of Cl in a forested ecosystem located under humid tropical environment.For this reason, we have analyzed the Cl (and also Ca and Na) concentrations ofsurface waters (rainwater, groundwater, river water) over a two-year period in the Nsimi–Zoetele watershed (Cameroon).The Cl mass balance for the watershed appears to be equilibrated over the studied period (1995–1996) but Cl behavior in Mengong River draining the watershed suggests a non-conservative behavior. Indeed, Cl concentrationsin the Mengong River are low during dry seasons and high during wet seasons, which is the reverse tendency to what is usually observed taking into account dilution and evaporation processes. As Cl concentrations in the Mengong River are lower than those measured in all the feeding reservoirs, Cl should be adsorbed onto the soils of the watershed. However, as the Cl mass balance is equilibrated over the whole-year, Cl should be adsorbed and releasedat a seasonal scale. The results we obtained for this small watershed were not generalized for a larger studied basin (i.e., Nyong River basin). Even if these results should be followed by further investigations, this study suggests that Cl normalization should be used with caution to avoid under- or over-estimation of chemical weathering rates.     

农畜产品虚拟水研究的背景、方法及意义

虚拟水是近年出现在水资源管理领域的新概念,随着全球贸易的增加,虚拟水已成为影响区域水资源管理的重要因素。分析了虚拟水概念出现的经济背景,总结介绍了与农作物和畜产品相关的虚拟水含量的计算方法,以及国际上虚拟水贸易的基本情况,揭示了虚拟水在提高水资源效率、制定水资源战略的作用,以及对社会经济、水资源管理等方面的重要影响。     

流域湿地水文调蓄功能研究综述

湿地是流域水循环和水量平衡的重要调节器,在维护流域水量平衡、减轻洪旱灾害和应对气候变化等方面发挥极其重要的作用。流域湿地水文调蓄功能是湿地生态水文学研究的重要内容,科学认识和理解流域湿地水文调蓄功能对流域湿地恢复保护、水资源综合管控与应对气候变化具有极其重要的意义。本文阐述了流域湿地水文调蓄功能的概念与内涵,剖析了流域湿地水文调蓄功能时空变异性、阈值性和多维性三大特征及其影响因素（包括湿地土壤特性、植被特征和初始水文条件等内在因素和流域特征、降雨特征、气候变化和人类活动等外在因素）,探讨了流域湿地不变情景下和变化情景下水文调蓄功能评估方法,并介绍了流域湿地水文调蓄功能定量评估模型与应用情况。最后,从学科发展和实践需求的视角提出了流域湿地水文调蓄功能未来亟需加强研究的重点方向。