基于多元逐步回归的大型灌区年退水量预测模型研究

对于水资源短缺的西北地区,研究大型引黄灌区退水规律及退水量预测对灌区水资源高效利用和灌区水资源管理具有十分重要的意义。本文利用宁夏青铜峡灌区的实测资料,通过灰色关联分析法研究了宁夏引黄灌区年退水量的影响因素和预测模型,得出影响灌区退水量的主要因素依次为灌溉引水量、地下水位、降水量和蒸发量;建立了灌区退水量的多元逐步回归预测模型,并对青铜峡灌区退水量进行了预测研究,结果表明,该模型具有较高的预测精度,研究成果为灌区水资源高效利用奠定了科学基础。     

基于主成分-时间序列模型的地下水位预测

地下水位预测是区域水资源管理的重要依据。针对地下水位在时间序列上表现出高度的随机性和滞后性,建立了基于主成分分析与多变量时间序列CAR（Controlled Auto-Regressive）模型耦合的地下水位预报模型,将该模型应用于济南市陡沟灌区地下水位预测,结果显示,模型模拟值与实测值的决定系数R2和Nash-Suttcliffe系数E_ns均达到0.90以上;以2011年为基准年,当降水量减少10%~20%,蒸发量和生活用水量增加10%~20%,调入27.39万~137.0万m3地表水用于农业灌溉时,到2030年灌区地下水位将维持在30.99~31.29 m,较基准年上升0.12~0.42 m。在区域水资源紧缺的背景下,适当引入地表水灌溉,减少地下水的开采,灌区地下水位将逐步回升,对于灌区的可持续发展和区域水资源的合理利用具有重要意义。     

基于GIS的水资源管理系统的开发和应用

以地区水资源总开发量最大为优化目标，以人工开发利用水资源量为决策变量，以地下水位为状态变量，将水资源系统的模拟模型作为约束条件集，嵌入到水资源系统的优化模型中，建立了水资源可持续利用量化模型。以水资源可持续利用量化模型为核心，在地理信息系统(GIS)支持下开发出城市水资源管理系统。该系统利用集成技术将多个应用软件的功能模块有机地组合在一起，以邯郸市为例完成了对城市水资源可持续利用的量化模拟、优化计算和科学管理。     

灌区水资源合理配置研究进展

灌区水资源合理配置是提高灌区水资源利用效率及保障粮食安全的重要途径,也是实现灌区水资源可持续利用的有效调控措施。从灌区水资源管理政策、水资源循环转化规律、水资源优化配置模型与方法和水文生态4个方面,对国内外该领域的研究现状进行了对比分析。研究发现,国内灌区水资源配置主要存在4个方面的问题:水资源合理配置与保护政策落实不到位、水资源的统一管理机制不健全、水资源优化配置模型实用性不强和水资源优化配置基础条件较为薄弱。建议加强灌区水资源的统一管理政策与机制、变化环境下水资源循环转化规律、水资源承载力基础理论与评价新方法、水文生态调控技术、水资源实时风险调度与智能化管理技术以及水资源优化配置耦合技术研究。     

基于回归分析法的地下水位预测研究

彭楼灌区位于山东省聊城市西南部,为引黄灌溉灌区。2002年彭楼灌区复灌以来,有效缓解当地水资源紧缺的矛盾。为研究彭楼灌区引黄水量对地下水位的影响,采用回归分析法,具体分析地下水位变差与引黄水量、干旱指数的回归关系,建立回归方程。通过实例分析检验,建立的回归方程可作为进行彭楼灌区地下水位预测的一种方法。     

“引哈济党”工程对敦煌盆地地下水位影响的数值模拟研究

国务院批准的《敦煌水资源合理利用与生态保护综合规划（2011—2020）》旨在缓解敦煌盆地水资源的合理利用与生态保护之间的矛盾。随着规划的实施,近年来盆地内水面的面积增大,作为规划骨干工程之一的“引哈济党”工程的实施必要性得到质疑。地下水是盆地重要的水源,也是影响西湖自然保护区等生态的关键因素。为定量分析引哈济党工程不同调水量下盆地地下水位时空演化态势,本研究建立了地下水三维流数值模型,结合长期观测井和统测井水位等数据对模型进行了识别和验证。模型应用发现:2010—2018年区域年均地下水储量亏空约0.40×108 m3,主要分布于党河洪积扇区和党河灌区北部,但党河灌区和西湖自然保护区核心区的地下水储量亏空分别约2.62×106,9.99×106 m3。采用模型预测了调水量为0.80×108,0.90×108 ,1.00×108,1.20×108 m3/a时,50年后地下水位动态,发现党河洪积扇地下水位回升5.0～20.0 m,月牙泉区地下水位回升7.0～15.0 m,而西湖自然保护区在模拟期内地下水位回升0.5 m以内。地下水侧向径流补给是西湖自然保护区核心区的重要和持续的补给水源,“引哈济党”工程将确保西湖地下水位的缓慢回升。研究结果可为“引哈济党”工程的实施论证提供重要参考。     

黑河干流中游水资源可持续利用多目标规划模型研究

研究黑河干流水资源的可持续利用问题,有助于促进中游盆地的科学用水,保障下游区域的生态稳定。黑河干流中游灌区由于过度引水,导致其正义峡下泄量偏离了国家97分水方案的调控目标。以中游盆地张掖、临泽和高台农灌区为主要研究对象,基于多目标多约束方程构建了水资源可持续利用规划模型。模型模拟表明,正义峡下泄量主要受莺落峡径流量、灌区引水量以及黑河大桥-正义峡段地下水溢出量等的影响与控制。模型预测显示,通过灌区节水措施降低灌溉定额,黑河干流水资源可以在支撑中游灌区现状灌溉面积用水量的同时,确保正义峡下泄量达到国家分水方案确定目标。多目标规划模型的研究结论,确立了中游盆地水资源可持续利用的用水方案,该方案将有效解决中游和下游水事矛盾,既可以保障中游人工绿洲经济发展,也可以保护下游生态环境。     

洛惠渠灌区地下水水位变化规律研究与预测

分析灌区29年间（1977-2005年）井点水位变化规律,建立地下水位二元线性回归模型,并利用模型来预测未来15年的地下水位变化趋势。结果表明：地下水位1977-1984年为平稳阶段,1985-1992为埋深变浅阶段（恶化阶段）,1993-2001年为埋深变深阶段（改善阶段）,2002年至今又为平稳阶段,主要受灌溉方式影响。未来15年灌区地下水位呈下降趋势。     

大荔沙苑地区地下水位动态变化研究

大荔沙苑地区作为生态脆弱区,由于长期开发利用,地下水位持续下降,水资源供需矛盾极其突出。本文通过对研究区域长系列地下水位动态监测数据进行统计分析,结合当地实际,研究其地下水位年内、年际变化特征及其影响因素,以期为沙苑地区的地下水资源保护与利用提供科学依据。结果表明,研究区地下水位动态变化类型主要为大气降水入渗—开采型和大气降水入渗—蒸发型,地下水位受气象和人类活动影响,特别是地下水开采是影响的主要因素。有必要通过科学规划、管理措施等手段有效涵养地下水、防止水资源的进一步恶化,促进当地地下水水资源可持续发展。     

试论引黄灌区水资源合理利用——以高青县引黄灌区为例

本文以高青县引黄灌区为例，从灌区水资源利用量计算、水资源合理调配以及加强管理与节流三方面论述了灌区在水资源利用中应遵循的方法和原则。     

MODFLOW在新疆灌区地下水资源开发评价中的应用

为改善新和县灌区耕地农业用水季节性和高峰期水资源供需矛盾,保证农业经济可持续发展,对新和县旧灌区进行改造。结合新和县水文地质构造,利用MODFLOW软件,将2007年8月的流场作为规划年的初始流场,对新和县灌区地下水开采的三个方案进行数值模拟.模型运行后预报了各方案运行5年和10年后的水量和水位,分析出合理的灌区地下水资源开发方案,为科学合理的开发利用该区域地下水资源提供一条有效途径。     

泾惠渠灌区水文生态安全评价初探

陕西泾惠渠灌区是我国著名的大型灌区之一。近年来,随着灌区内社会经济发展,用水量不断增加,对地下水的开采利用程度不断加大,导致地下水位不断下降,不断威胁灌区的水文生态安全。本文在前人研究的基础上,建立泾惠渠灌区生态安全评价体系,选取三个代表年1990、2005、2020年,运用层次分析法对灌区水文生态安全进行评价,为建设生态文明灌区提供决策依据。结果表明:水资源安全度和土壤环境安全度都是从1990年到2005年降低,到2020年又升高;居民发展安全度则不断升高。     

地下水开发引起的环境问题与治理

我国北方地下水超采地区，引发了地下水位持续下降、地面沉降、海（咸）水入侵和地下水质污染等问题。而在尚未或很少开发利用地下水的河水灌区，仍然存在着土壤次生盐碱化问题。治理地下水环境问题，要加强对水资源的管理，在井灌区拦蓄降雨径流及汛后河水回补地下水，在河水灌区积极开发利用浅层地下水，利用地下微咸水及经过处理的污水发展灌溉，治理污染源防治地下水污染，提高用水效率，采取农业综合节水技术，控制和减少地正点水开采量，并需跨流域调水补源。     

大庆西部地下水位降落漏斗区水资源人工调蓄方案

对地下水资源的长期大量集中开采形成了区域性地下水位降落漏斗,地下水的超采引发了一系列环境地质问题。利用降落漏斗区腾空的地下储水空间进行水资源的人工调蓄可使地下水位得到恢复。以地下水为主要供水水源的大庆市目前已形成了东西两个大的区域性地下水位降落漏斗,必须进行地下水人工调蓄。设计并模拟了现状开采、逐年压缩分别在现采和压采基础之上进行人工回灌等4种人工调蓄方案,对大庆西部地下水位降落漏斗区进行水资源人工调蓄。结果表明,压缩开采和人工回灌均可加速降落漏斗区地下水位的恢复,在逐年压缩地下水开采量5%的情况下实施人工回灌（0.45×10⁸m³/a）,地下水位恢复效果最明显,到2010年末,漏斗中心地下水位可回升7.7~10.3 m。     

基于生态圈层结构稳定的地下水位计算与调控

干旱区绿洲灌区水资源集中开发使用,改变了地下水潜流场分布,造成了盐渍化和荒漠化并存的生态问题,严重威胁着绿洲的生态安全。以生态圈层结构理论为基础,深化研究潜水影响层概念内涵,构建干旱平原区潜水蒸发概念性模型,以黑河罗城灌区为例,从机理上揭示干旱区荒漠化与盐渍化的地下水埋深条件并进行定量计算与调控,主要成果如下:①描述了造成内陆河干旱区绿洲内部盐渍化和过渡带荒漠化的潜水蒸发运移规律,利用潜水影响层定义了盐渍化与荒漠化地下水临界埋深,并进行了定量计算,得到罗城灌区绿洲内部次生盐渍化的地下水临界埋深为1.3~1.5 m,过渡带荒漠化地下水临界埋深为8~13 m;②讨论了潜水影响层厚度定量公式中关键参数土壤当量孔径和液体表面张力在不同生态问题中的合理取值;③提出一种协同缓解干旱区盐渍化和荒漠化的地下水位调控方案,实现改善灌区内部盐渍化、控制过渡带荒漠化和水资源高效利用等多个目标。     

洮儿河扇形地区水资源可持续开发利用对策研究

本文分析研究了洮儿河扇形地区的水文地质条件,建立了水文地质概念模型。运用GMS软件对其水流进行了模拟预测。针对研究区地下水位下降问题,设计了三种模拟预测方案,经过分析比较各方案模拟结果,选出了适合该区水资源可持续开发利用的水资源利用模式,并为该方案得以实施提出了可行性的建议。     

石羊河流域中下游近40a地下水位动态特征分析

石羊河流域位于河西走廊东部,是中国西北最发达的经济区域,也是甘肃省内水资源最紧张、用水矛盾最尖锐、生态环境不断恶化的地区之一。依据河西走廊石羊河流域中下游64个观测点1977~2015年地下水位观测点时间序列观测资料,在深入阐述研究区地下水位季节性及多年动态特征、类型和平面分布规律的基础上,利用Kendall秩次相关系数和Hurst指数分别分析了研究区地下水位的趋势性和持续性特征。根据计算数据,分析了研究区域地下水位下降的原因。结果表明:石羊河流域平原地带绿洲区和绿洲区外围地下水位的趋势性和持续性各不相同,地下水位的年均值与月均值都通过了显著性检验,呈不断的下降趋势,绿洲区地下水位下降幅度、下降趋势大于绿洲区外围,并具有较强的持续性,且绿洲区地下水位下降的持续性比绿洲区外围更强。     

阿克苏地区地下水资源与水盐调控分析

根据水和盐分运移平面模型和剖面模型运行结果，确定该区形成盐碱化的潜水水位的临界深度为2．2m。根据地下水位的理深和形成盐碱化的程度，划分出六个区域。在可能导致盐碱化加剧的区域采用以开采地下水为主，以降低地下水位；在有可能出现盐碱化地区，以采用地表水和地下水相结合的灌溉方式；在地下水位埋藏较深(＞5m)的地区，以地表水灌溉为主。从控制盐碱化和保证农业可持续发展出发，以环境、经济、技术和水动力条件为约束条件，以最大限度利用水资源为目标，建立了该区地表水和地下水联合调度的优化模型，确定出各区地下水的最优开采量和地表水的合理引水量，制定出保汪农业可持续发展条件下，水资源最优开发方案。     

预报地下水位、泉水量和蒸发量的多输入多输出数值模型

本文介绍了利用不规则网格有限差分法建立的以地下水位、蒸发量和泉水溢出量为输出的降水量、灌溉量和渠道入渗量等为输入的多输入多输出数学模型。该模型，作者曾成功地应用河西走廊疏勒河流域某地段的环境生态工程预测评价及河西走廊黑河流域的水资源评价工作中。     

彭楼灌区水资源可持续利用初步研究

聊城市彭楼灌区位于聊城市西部,属于资源性缺水灌区.为实现以有限的水资源支持和保障经济社会的持续稳定发展,必须作好水资源可持续利用这篇大文章.通过对彭楼灌区现状年进行水资源供需平衡计算,分析彭楼灌区水资源特点及利用中存在的问题,探讨水资源开发利用中存在的主要问题.结合灌区社会经济发展的客观实际,提出了缓解灌区水资源供需矛盾的主要措施.