基于水量平衡的农业节水潜力计算新方法

农业节水潜力是进行节水改造方案评估、用水效率评价及水资源优化配置的重要依据。在回顾和总结农业节水潜力评价指标和计算方法的基础上,综合考虑取水、耗水和回归水3个方面,提出了农业理论节水潜力的概念,并利用水量平衡原理对相应计算方法进行了推导。同时根据不同的节水措施,提出了农业耗水理论节水潜力、农业回归水理论节水潜力和农业取水理论节水潜力的概念及计算方法。基于新方法对柳园口灌区农业理论节水潜力进行了计算,结果表明柳园口灌区农业理论节水潜力为4636.59万m3;其中,农业耗水理论节水潜力最大,农业取水理论节水潜力次之,农业回归水理论节水潜力最小。相关结论为该灌区制定合理的节水灌溉措施和水资源高效利用策略提供了理论依据。     

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。     

基于生态优先的水资源承载力分源评价及应用——以河北保定平原为例

水资源是保障区域发展的重要因素,是维持生态环境的关键要素.保定平原区作为京津冀地区的重要区域,其水资源承载能力对于区域生态和社会经济发展具有重要意义.本文以生态优先为基本理念,基于不同供水来源与不同用水类型的供给与利用关系,采用定额计算和线性加权目标规划相结合的方法,对保定平原区水资源承载力进行分源评价,并与地方规划相...     

基于GIS和模糊逻辑的地热资源潜力评价

地热资源的开发利用存在很大的不确定性和很高的经济风险,基于GIS模型化技术建立已知地热点与证据因子图之间的空间联系,对研究区的地热资源潜力进行评价。本文选取地震震中、断裂、布格重力异常、磁异常、侵入岩和大地热流等多个证据因子,构建模糊逻辑模型并在土耳其西安纳托利亚典型地热场地进行验证,然后将其应用于福建省地热潜力评价。将福建省地热潜力分为极高、高、中、低潜力区。其中,极高和高潜力区面积占28.24%,预测到59.11%的已知地热点。研究成果对隐伏型地热开发具有理论和实际意义。     

基于Oracle Spatial和GIS的煤炭矿产资源潜力数据库系统

根据全国性煤炭矿产资源潜力数据库的建设要求, 设计了系统的功能模型; 并在充分考虑其他矿种的前提下, 建立了基于Oracle Spatial和Geodatabase的煤炭空间数据模型, 使用SDO-GEOMETRY 类型字段保存GIS的空间数据, 采用面向对象程序设计语言C#和ArcObjects组件的二次开发实现了该系统。应用结果表明, 本系统不但达到了预期目标, 并能为可供性分析等系统提供有效的数据支持。     

基于变异系数法的灰色关联决策模型在节水工程方案优选中的应用

针对节水工程方案多属性,多指标的特点,采用变异系数赋权法结合灰色关联理论,通过计算评价方案与理想方案间的优属度,建立了节水工程方案优选模型。应用该模型对某节水工程方案进行优选,结果表明,该模型计算简便,结果客观可靠,为节水工程方案优选提供了科学依据。     

基于GIS和SOA的我国铁矿资源潜力数据库开发与应用

针对我国铁矿矿产资源储量数据一直处于分散状态,没有发挥其应有价值的实际情况,对全国性铁矿资源潜力数据的共享与应用进行了深入研究.系统地梳理了以矿区作为基本单元的全国2 026个大中型铁矿的资源潜力信息,基于Oracle Spatial和面向对象特性建立了可兼容其他矿种的铁矿空间数据模型,以Web服务为基本组件的面向服务体系结构搭建系统基础框架,采用面向对象程序设计语言实现目标系统.结合系统对我国铁矿类型、铁矿资源潜力预测等进行了分析,统计结果表明:预测铁矿资源潜力为600.233 2 亿t,预测有资源潜力的矿区为389处,15个铁矿找矿远景区的潜在资源量为378 亿t.这种松耦合的系统框架易扩展与集成,从而可方便地为其他系统提供数据支撑.     

基于网格单元的总合式和非总合式结合的区域矿产资源潜力评价方法

区域矿产资源潜力有总合式评价和非总合式评价两大类方法.总合式评价方法简便易行,可以得到一个区域的资源潜力总量的估计,但是没有其在区域中的空间位置信息,区域矿产资源潜力评价早期主要是用总合式评价方法.随着资料数据的积累,特别是计算机和GIS技术的应用,能给出空间位置信息的非总合式评价越来越多的用于区域矿产资源潜力评价.非总合式评价主要把区域划分成同形等大的单元,在圈定成矿远景区单元基础上,用类比方法对成矿远景区单元进行矿产资源潜力数量预测评价.总合式矿产资源潜力评价是区域矿产资源潜力评价的主要方法,可以对区域内潜在的矿产资源量进行预测,但是只有一个总量,没有区域内矿产资源空间分布信息,不能结合各局部空间具体情况进行各种环境经济社会评价,因此需要将其预测的资源量空间定位化.非总合式矿产资源潜力评价虽然能够定位,但因其是用控制单元的探明资源量进行类比外推,所以无法对已知矿产资源量的单元内潜在的矿产资源量进行预测.提出了用基于网格单元的总合式和非总合式方法结合的矿产资源潜力评价方法,解决了总合式方法单元资源量预测值的空间定位和分配问题.并且以云南铅锌矿为例进行了计算,既得到了总量也得到了其空间分布量,修正了非总合式预测方法的不足,特别适用于对矿产资源进行环境、经济、社会等评价或者联合评价.以云南铅锌矿产资源潜力评价为实例进行了应用,得到初步结果.      

基于FCM和AHP的青藏工程走廊冻土工程地质条件评价

青藏工程走廊是连接内地与西藏的重要通道, 承载了多条重大冻土线性工程, 因其沿途生态环境的脆弱, 以及地基中高温高含冰量冻土的存在, 对气候变化和人类活动极为敏感。本文通过对影响青藏工程走廊(唐北段)内冻土工程地质条件各因素的分析, 选取体积含冰量、年平均地温、坡向、坡度和植被覆盖度5个因素作为评价因子, 分别采用模糊C-均值聚类(FCM)和改进标度的层次分析(AHP)两种不同的方法对青藏工程走廊(唐北段)内的冻土工程地质条件进行了评价, 利用地理信息系统(GIS)技术将两种评价结果进行可视化。对AHP计算结果进行分级, 并与FCM聚类结果进行对比分析, 结果表明, 工程走廊内高温高含冰量、坡度较高、坡向朝南区段工程地质条件较差, 主要集中在昆仑山垭口、楚玛尔河高平原、五道梁、开心岭等区段。上述两种方法的评价结果具有较好的一致性, 均能较好地评价青藏工程走廊内的工程地质条件。     

基于LoRa WAN的大坝和岩土工程安全监测系统

针对传统的大坝和岩土工程安全监测系统中传感器布置比较分散时电缆需求多和施工成本高、施工期主要采用读数仪人工读数等问题,提出了一种基于LoRaWAN的大坝和岩土工程安全监测的无线通信系统的解决方案,主要包括云终端、网关和云平台.系统已应用于包括国家某大型建设工程在内的10多个工程的安全监测,取得了良好的应用效果.特别是为...     

Environmental effects of water resource development and use in the Tarim River basin of northwestern China

The unbridled development and use of water resources in the Tarim River basin over the last 50 years have led to a serious degradation of soil (>12×10³ km² of land desertified between the 1960s and 1990s) and water quality (rise in maximum salinity was from 1.3 g l^–1 in 1960, to 4.0 g l^–1 in 1981–1984, and to 7.8 g l^–1 in 1998). Approximately 300 km of the lower reaches of the river course dried up between the 1950s and 1970s, seriously altering the downstream hydrological processes (a 4–6 m drop in groundwater levels from the 1960s to the 1980s, and 0.2 m yr^–1 thereafter) and ecosystems (67% and 50% decrease (1958–1978) in Populus euphratica forest acreage and biomass, respectively). Between the 1950s and 1990s, 3820 km² of P. euphratica forest and 200 km² of shrub- and grassland were lost in the lower reaches of the Tarim River. In this study, based on estimates of soil organic carbon in desertified lands, it has been found that in the last 30 years (1970–2000), approximately 112 Tg of organic carbon (28% originating in the 0–1.0 m soil profile) has been released into the atmosphere as a result of soil degradation in the Tarim River basin. Intensive anthropogenic disturbance has been one of the foremost factors leading to the deterioration of water resources in this region. The key to solving these problems is to enhance the scientific and technical level of monitoring, management, and restoration of water resources and associated water and soil components of local ecosystems.     

Study of the water saving potential of an irrigation area based on a remote sensing evapotranspiration model

To estimate the water saving potential of an irrigation area and create a scientific water saving plan, the irrigation water use efficiency and water productivity of the Hulanhe irrigation area for 2007–2014 were calculated, and the water saving potentials of different water saving plans were determined from the perspectives of engineering and crop water saving. The results showed that the evapotranspiration calculated from the surface energy balance algorithm for land model (SEBAL) agreed well with the measured results. The irrigation water use efficiency in the Hulanhe irrigation area was positively correlated with precipitation of irrigated land and was negatively correlated with the net irrigation water volume. The engineering water saving potential ranges for periods of 5, 8, 11, and 15 years were (1.702?×?10⁸, 5.103?×?10⁸) m³, (1.783?×?10⁸, 5.184?×?10⁸) m³, (1.865?×?10⁸, 5.266?×?10⁸) m³, and (2.301?×?10⁸, 5.702?×?10⁸) m³, respectively, and the water saving potential increased year over year. Low amounts of precipitation of irrigated land corresponded with small amounts of net irrigation water and greater water saving potential. Based on the cumulative frequency of the water productivity calculated for the Hulanhe irrigation area from 2007 to 2014, the target water productivity for short (50% of the multi-year average cumulative water productivity) and long (70% of the multi-year average cumulative water productivity) terms were 1.03 kg/m³ and 1.22 kg/m³, respectively, and the cumulative crop water saving potentials for short and long terms were 1.18?×?10⁸ and 2.74?×?10⁸ m³, respectively. These results provided a theoretical reference for creating water saving plans for irrigation areas.     

节水农业体系及节水潜力分析

根据有关文献及工作实践,论述了节水农业体系及其具体内涵.节水农业一般应包括农业水资源的合理开发利用、节水灌溉工程、农业耕作栽培节水及节水管理技术.节水农业是包含多种技术措施的一套完整的技术体系.发展节水农业不但能够节约和挖潜出巨大的农业水资源量,而且其增产增收效果也十分明显.同时也有利于农业种植结构调整,促进传统农业向...     

作物相对水分利用效率与理论节水潜力

作物水分利用效率是评价农业用水效率的重要指标,由于气候差异,采用作物水分利用效率评价不同区域的用水效率可能存在一定误差,尚缺乏深入研究。基于潜在水分利用效率指标和气象数据,计算了2014年中国小麦、玉米和水稻在充分灌溉条件下的潜在水分利用效率,分析了区域气候差异对作物水分利用效率的影响,提出了相对水分利用效率和理论节水潜力的概念和计算方法,并进行了实例研究。结果表明:各类作物在不同站点的潜在水分利用效率的标准差为0.49~1.01 kg/m3,多数作物潜在水分利用效率的空间差异大于实际水分利用效率的空间差异;主要作物的平均相对水分利用效率为50.7%,其理论节水潜力为884.8~4 064.5 m3/hm2;作物水分利用效率和广义节水潜力指标可能高估或低估作物的用水效率和节水潜力。研究认为在比较区域间作物的水分利用效率时不能忽略气候差异的影响;由于考虑了区域气候差异,相对水分利用效率和理论节水潜力指标更合理。     

基于互补相关理论的塔里木河流域实际蒸散发时空变化及影响因素分析

基于1961-2013年塔里木河流域26个气象站逐日观测资料及阿克苏河流域与和田河流域水文站逐日径流资料,采用基于互补相关理论的平流-干旱（advection-aridity,AA）模型,计算并分析塔里木河流域实际蒸散发（ETa）时空变化特征,研究ETa与下垫面供水及气象要素的关系,探讨塔里木河流域ETa变化的可能原因。结果表明：（1）ETa与潜在蒸散发（ETp）呈现良好的互补关系,AA模型能够用来估算塔里木河流域的ETa。（2）塔里木河流域多年平均ETa为252.0mm·a^-1,1961-2013年呈现先增后减（以1996年为转折）、总体增加（11.1mm·（10a）^-1）的趋势。ETa在1990s最高,1980s次之,随后为2000s、1960s、1970s。各季节ETa大小为：夏季> 春季> 秋季> 冬季。（3）塔里木河流域ETa在源区较高,流域中部和东南部较低;流域大部分地区ETa呈显著的增加趋势。（4）1961-2013年,流域ETa的增加主要由下垫面供水条件（径流和降水）以及实际水汽压的增加引起;1997年后ETa的减少是由径流和实际水汽压的减少所致。     

基于EVI和MNDWI指数的石羊河流域水体、植被时空变化特征

水体和植被是生态环境的重要自然要素,水体和植被的动态研究对认识干旱区生态环境的变化过程及保护和恢复具有重要的理论和实践意义。基于2001-2016年96期MODIS遥感数据和1992、1998、2004、2010、2016年5年Landsat遥感数据,提取EVI植被指数和改进的归一化水体指数（MNDWI）,结合一元线性回归趋势分析方法对石羊河流域的水体和植被的时空变化特征进行了分析。结果表明,近16年来,流域植被EVI整体呈增加趋势,植被覆盖度上升,但随着季节变化,上、中、下游植被覆盖度变化分异明显;EVI植被指数年际变化倾向率与之一致。植被覆盖小幅增加地区占21.5%（春）、14.9%（夏）、8.8%（秋）,保持不变区域占流域总面积的52.5%（春）、40.2%（夏）、35.0%（秋）;此外,仍有轻度退化区和严重退化区。近25年来,研究区水域面积总体呈增大-减小-增大的波动变化趋势,1998年水域面积增大至725.92 km²,此后水域面积2010年减小至710.11 km²;但2010年以后水域面积又呈稳定增加趋势,水域面积2016年增加至723.00 km²。自然因素和人为因素是研究区水体和植被时空变化的驱动因素。     

Potential impact of climate change on snow cover area in the Tarim River basin

Two data sets, annual temperature and precipitation time series from 19 observation stations in the Tarim River basin covering 1958 through 2002, were investigated by non-parametric tests to detect the trend and features of climate change and variability. Based on these data, the snow cover area (SCA) in situ for the period 1982–2001 was further analyzed to examine the effect of climate change on snow. The results showed that both the temperature and precipitation had a jump in the mid 1980s and significantly increased in winter and summer, respectively. The SCA of the entire basin showed a slowly increasing trend. Responses of the SCA to temperature and precipitation in the northern, western and southern regions showed that the effect of precipitation on SCA is larger than that of temperature. In vertical direction, the SCA in the zone below 2,500 m a.s.l. kept a slow increase, but that in the zone above 2,500 m a.s.l. was inching down. Comparatively, the lower altitude zone was apt to be affected by precipitation, while the higher altitude zone tended to be influenced by temperature. The mid zone from 2,500 to 5,000 m was the area most sensitive to and affected by climate change. Compared with that in the 1980s, both the snowing and melting rates were higher in the 1990s. Correlation analysis implied that the SCA change in the cold season was positively correlated with the contemporary precipitation change, but had no strong correlation with the contemporary temperature change.     

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.     

塔里木河下游生态输水后地下水变化规律研究

为准确反映塔里木河下游生态输水工程后地下水的动态变化,实现为本地区开展大规模的生态恢复和重建工作提供科学依据,在塔里木河下游沿321km河道上布设了9个监测断面和39口监测井,采用电导法定期监测地下水位近3年。结果显示:输水后地下水位在河道纵向、横向上有各自的变化规律,说明生态输水的效益是逐步显现的。因此,对本地区生态输水的综合评价应该放在几年以后再开展。同时,通过对生态输水后地下水位变化的分析,提出了调整输水规模和方式的建议。