应用水资源管理模拟模型研究2000年乌鲁木齐河流域供水方案

乌鲁木齐河流域包括乌鲁木齐市区及其南、北郊区,是全国着名的缺水流域。据分析1990年已经超采地下水资源1.2×10⁸m³,到2000年,流域及城市缺水将十分严重。乌鲁木齐河流域属于内陆河流域,在水资源开发利用过程中,地表水与地下水多次转换,目前该流域水资源的重复利用率已达167%.建立有效的地表水和地下水联合利用模拟模型,可了解地下水资源的动态变化及分析地表水和地下水的相互转换对可利用水资源总量的影响。通过分析得出,节流措施大大地提高了地表水的可利用量,而减少的地下水的可利用量却不多。在开源措施方面,对规划工程进行了方案组合,分析了其实施的必要性。通过大量运算提出该流域2000年六种供水方案,为解决乌鲁木齐市城市发展缺水问题及供水措施规划提供决策参考。     

流域水资源开发阈值模型及其在黄河流域的应用

流域水资源开发阈值是流域水资源合理利用的基础和流域生态系统健康的保证。随着水资源短缺引起的 问题日益突出, 人们对水资源开发阈值的认识也在不断加深, 从最初的“水资源总量”、“可利用量”和“可供水量” 等, 到考虑生态需水和水质保护的水资源可利用量。本文在这些理念的基础上, 提出一种新的流域水资源开发阈值 及其计算模型, 即考虑水资源量、不可利用的洪水量、被污染水量、生态需水量及重复计算水量, 综合计算流域水资 源开发阈值。黄河流域作为我国水资源严重短缺地区, 水资源开发面临严峻挑战。以黄河流域为例, 运用该阈值模 型对黄河流域水资源开发阈值进行初步计算, 得到开发阈值多年平均约为238 亿m3, 占黄河天然径流量的40%左 右, 符合国际公认的流域水资源开发标准。     

河套灌区地下水资源合理开发利用研究

河套灌区地下水资源非常宝贵,对生态环境具有重要意义,地下水合理开发有助于灌区水资源可持续利用。文中通过对灌区地下水补给量、地下水适宜开采量以及整个灌区的水土资源平衡进行分析,提出地下水合理开发利用模式。由于黄河流域水资源供需矛盾加剧,国家对黄河水资源实行全流域统一管理,河套灌区未来引黄水量将在现有基础上减少20%,灌区用水矛盾将更加突出。灌区地下水位浅,有限的地下水日益受到重视,地下水合理开发将对灌区水资源可持续利用产生重要影响。因此,有必要对灌区地下水补给量、地下水适宜开采量以及整个灌区的水土资源平衡进行分析,提出地下水合理开发利用模式。     

我国北方地下水危机与可持续农业的发展

我国北方地区大约70％的地下水资源开采量用来灌溉农业。超采地下水资源,带来了一系列生态环境地质问题,如区域地下水位下降、地面沉降、海水入侵、土地盐渍化和荒漠化等。针对上述问题,提出四大战略性对策与措施：(1)发展节水型农业,持续高效利用水资源;(2)南水北调和区域管理是解决北方地下水危机的重要途径;(3)保护水资源和水环境,增加水资源可利用量;(4)开展变化环境下的水循环与水量平衡研究,综合开发利用水资源。来解决北方地区地下水资源危机,保证可持续农业的发展,促进我国社会经济稳定健康发展。     

南水北调西线一期工程调水新增水资源利用

南水北调工程是实现中国水资源南北调配、东西互济,形成水资源合理配置格局的战略性工程。南水北调西线一期工程已初步确定先行从长江上游的雅砻江调水40亿m³至黄河上游的洮河,经洮河至刘家峡水库后入黄河干流。本研究从南水北调西线调水新增水资源量入手,结合新提出的黄河干流甘肃段的新型水土格局（即“弦弧”两支主要输水路线下）,重点对新增水资源量的利用进行思考,并分析了新型水土格局下新增调水对黄河干流甘肃段、西北内陆区石羊河流域、内蒙古阿拉善地区和宁蒙灌区等受水区的影响。研究结果有利于水资源稀缺地区输调水资源可持续合理利用,可为黄河流域上游生态保护与高质量发展的战略规划实施提供参考。     

石羊河流域水资源利用现状及生态环境效应

石羊河流域由于特殊的自然地理条件,加之人类活动的影响,上游祁连山水源涵养林植被覆盖率降低,水源涵养功能下降,地表水资源短缺,供需矛盾十分突出。过度超采地下水,致使流域生态环境严重恶化,威胁到流域内经济社会的持续发展和人类的生存。通过调查石羊河流域水资源开发利用现状,分析水资源转化利用过程中的生态环境效应,就流域水资源问题及如何改善生态环境作了简要的论述,以期为石羊河流域水资源优化配置,拯救石羊河流域的生态寻求可能的途径。     

海河流域地表水与地下水耦合模拟

近10年来海河流域地下水超采严重,急需加强流域地表水与地下水统一管理。地表水与地下水的耦合模拟研究是实现流域地表与地下水资源综合管理的重要支撑。本文探讨了当前3种不同的地表水与地下水耦合方式,基于现有数据条件和应用管理的需求,提出了将成熟的流域地表水SWAT与地下水MODFLOW模型进行松散耦合的技术框架,并构建了海河流域地表水与地下水耦合模型。在流域地表空间上,根据流域特性和管理需求,划分了283个子流域和2100个水文响应单元（HRU）;在平原区地下空间上,基于15个大的岩性分区剖分出若干个4km×4km网格。通过GIS平台,建立流域地表水与地下水计算单元的转换关系。并利用1995．2004年水文气象数据进行验证分析,取得较好模拟精度。该耦合模型不仅能够支撑流域现状管理,而且可用于气候变化与南水北调工程对流域水资源影响评估分析。     

石羊河流域的水资源

石羊河流域分为径流形成区(山区)和散失区(平原区),由河流联接成为统一的水资源系统和完整的生态单元。全流域出山地表水资源15.82亿立方米,平原区纯地下水天然资源1.54亿立方米,合计7.36亿立方米。地表径流主要形成于高山区,面积占30%的高山区(3400米以上),产流量占74%。山区河流有连续丰、枯水年,丰水年持续期为10年,枯水年持续期达20年。本流域山前平原地区的地表水、地下水相互制约,相互转化,水资源主要来自山区,地下水是地表水的渗漏,泉水是出露的地下水。水资源转化为重复利用和提高利用率创造了条件,但不能增加数量。     

西北干旱区水资源转化与开发利用模型

干旱地区的内陆河发源于山区,在山前平原地区受干旱气候、地质地貌结构和岩性的影响,地表水与地下水之间具有大数量转化的特点。根据水量平衡原理,通过对西北干旱区内陆河流域山前平原地区河水、地下水、泉水相互转化机制的研究和分析,建立了模拟与计算相结合,兼有预测性质的水资源转化与开发利用模型。模型概念明确,形式简单,所需资料容易获得。在新疆乌鲁木齐河流域实际应用结果表明,模拟的流域最大可能引水量和水资源净可利用量,都远比现状实际引水量和水资源净利用量小得多,水资源开发利用明显过度,每年超采地下水１．２×１０８ｍ３,与当地水文地质部门计算结果非常一致,效果较好。另外,模型预测结果还表明,对于处在完成地表水与地下水联合开发利用阶段的,类似乌鲁木齐河流域的内陆河流域来说,可用水资源的开发已达到极限,再采用传统的提高地表渠系利用率的方法,已不可能增加流域的可用水资源量。这不仅从理论上解决了,水利和水文地质部门长期以来有关地表水和地下水到底如何开发才算合理的争论;也证实了,这样做的结果不但在经济上得不偿失,而且将破坏流域已建有的地下水开采和供水系统,有可能造成更大的经济、社会和生态损失。     

新疆地下水资源开发利用现状及潜力分析

在分析研究开发利用现状的基础上,结合新疆地下水资源最新评价成果,对可开采量、超采区治理、潜力区开发布局等进行了系统研究,提出了地下水开发利用与保护的对策措施。特别强调了合理开发利用地下水资源,对于调解水资源供需矛盾、调控地下水位防治土壤次生盐碱化发生、提高水资源利用效率、保护生态环境的重要性。新疆2008年地下水开采量72.11亿m~3,远期随着水资源利用效率的提高和地下水转换补给量的减少,地下水可开采量宜控制在111亿m~3左右。总体看,地下水开发还有一定潜力,主要分布在南疆和外流河区。由于过去对地表水与地下水转化规律缺乏系统科学的研究,对大规模地下水开发缺乏及时的科学指导,上世纪80年代末部分地区开始出现地下水超采现象,吐哈盆地、天山北坡东中段、塔额盆地等地区已出现大面积的超采区,严重影响经济社会可持续发展和生态环境保护。     

河南省平原区地下水可持续开发利用

阐述了地下水资源在全省水资源中的重要地位及开发利用现状，通过对地下水开采利用中存在的超采严重，局部污染，管理混乱等问题的剖析，提出了实现地下水可持续开发利用的具体对策。     

黄淮海平原典型区域的水问题和水管理

本文简要介绍了黄淮海平原典型区域的水问题及其变化规律。沧州—衡水地区的水问题主要有 :水资源严重匮乏、深层地下水严重超采以及风暴潮影响严重。文中估算了该区的缺水损失 ,并建立了漏斗中心水位埋深与地下水超采的经验关系。黄河三角洲地区的水问题主要有 :水资源尚嫌不足、黄河断流影响大以及地下水超采有所发展。文中提出了黄河断流的开源对策。安阳地区的水问题主要有 :水资源不足与地下水位下降速率加剧。文中亦建立了该区地下水水位与地下水超采量的经验关系。此外 ,本文还预测了各典型区引黄、引江灌溉的发展前景 ,2 0 1 0水平年外流域调水可望占可供水量的 32 %以上。     

阿尔金山羌塘高原区域地表水可利用量及开发潜力分析

确定水资源可利用量是实现阿尔金山及羌塘高原区域生态环境维护与经济社会发展双赢的保障.首先、提出用倒算法计算研究区的水资源可利用量,明确涉及变量的概念及算法.其次、计算了研究区各分区的地表水资源量,湖泊、湿地需水量,河道需水量等变量,最终确定了各分区的地表水资源可利用量.再次、结合各分区水资源利用现状,进一步分析了各分区的水资源利用潜力.结果表明:东羌塘山间盆地区地表水资源开发利用潜力较小;柴达木盆地西缘区开发利用潜力较大;阿尔金山北麓区开发利用潜力不大.最后、建议在研究区建立相应的水文、气象、生态等监测站点,为研究区水资源的合理开发、利用与保护奠定基础.     

石羊河流域生态系统存在的问题及治理对策

随着人口的增长和社会经济的发展,流域水资源供需矛盾日益突出,水资源的不合理开发利用导致生态环境严重恶化。针对目前石羊河的生态现状,分析了流域生态系统存在的实际问题,提出以流域水资源总量16.85亿m3为基础,停止在中下游地区继续超采地下水,重新规划流域的水资源利用与平衡,达到全流域用水的基本平衡,从而保障流域经济社会和生态环境的协调可持续发展等一系列切实可行的治理对策,为流域生态环境退化的治理和恢复提供了理论依据。     

中国地下水资源系统三级分区及其在海河流域的应用

地表水与地下水是水资源系统中的两个重要组成部分,由于水体在地表与地下介质中的运移和储存方式不同,在水资源评价中所采用的模型和计算方法各异。中国第一轮水资源评价中,仅全国地下水资源总量一项,不同部门评价计算的结果年资源总量差达1000×108m3/a[1](占全国地下水资源总量的1/8左右),这个数据相当于中国正在组织实施的南水北调工程的总调水量的一倍以上。作者认为在中国第一轮水资源评价中,地表水采用流域分区进行评价,地下水则采用水文地质单元的分区方法进行评价,是引起中国水资源总量误差问题的根本原因。由于自然界的四水转化关系十分复杂,分别采用地表水流域评价法或水文地质单元评价法,都无法避免水资源总量评价的误差问题。论文通过研究提出中国水资源三级评价分区方案,在地下水资源量评价中采用一二级按流域分区与地表水系统取得一致,三级按地下水单元分区的方法,解决中国新一轮水资源评价的误差问题。     

中国西北干旱区水资源可持续利用对策研究

近50年来，随着水土资源开发利用规模的不断扩大，西北干旱区的工农业与经济得到了快速发展，但同时也引发了一系列的环境问题，如河流下游水量锐减，甚至断流，泉水资源衰减；地下水超采，地下水位持续下降；水质恶化；土地次生盐渍化，沙漠化严重等。文章在详细分析中国西北干旱区水资源的特征以及水资源不合理开发利用所引发的环境问题的基础上，认为实行流域水资源统一规划与管理，发展新绿洲，建立高效节水型农业是实现我国西北干旱区水资源可持续利用的根本途径。     

张家口市水资源安全风险空间分异研究（英文）

张家口市地处生态脆弱的农牧交错地带,地表水资源匮乏,地下水超采严重,可利用的地表水资源有限。同时,张家口市又处于京津冀协同发展中的水源涵养区,其水资源安全对于整个京津冀至关重要。根据水资源安全风险大小进行水资源分区管理和决策工作意义重大。本文在遵循科学性、可比性、可操作性和数据可获取性原则指导下,构建水资源安全风险评价指标体系,利用层次分析法求取指标权重,采用数理统计和3S技术空间分析获取张家口市基于水资源分区的以县域为单位的多源数据,进行数据归一化处理和加权水资源安全风险评价,结果表明:张家口市水资源安全风险在地貌单元与县域行政尺度上和在流域尺度上分异明显。坝上高风险区面积较大,但高风险极端值在坝下市辖区;流域尺度上水资源安全高风险区分布在内陆河流域和永定河流域,所辖的滦河流域、潮白河流域、大青河流域水资源安全风险值呈现由北向南降低的趋势。坝上偏西偏北区域,"孕灾环境脆弱性"对水资源安全风险的贡献率最大,坝下农区农业用水虽然会挤占其它产业发展和生态用水空间,在水资源禀赋不足的条件下,市辖区城市人口的集聚和工业经济的发展造成的水资源数量短缺和水环境污染所引发的水资源安全风险更大。张家口市水资源安全风险的空间分异研究,可为农牧交错带水资源安全风险分区管理和决策工作提供重要科学参考。     

黑河中、下游盆地地下水系统与水资源开发的资源环境效应

该文分析了黑河流域降水及河水时空分布规律,划分并阐明了中、下游盆地地下水系统与特征,探讨了盆地区地表水与地下水大数量相互转化的固有规律,深入分析了流域水资源开发利用引起的资源和环境负效应,提出了流域水资源开发的建设性建议。     

张家口市水资源安全风险空间分异研究

张家口市地处生态脆弱的农牧交错地带,地表水资源匮乏,地下水超采严重,可利用的地表水资源有限。同时,张家口市又处于京津冀协同发展中的水源涵养区,其水资源安全对于整个京津冀至关重要。根据水资源安全风险大小进行水资源分区管理和决策工作意义重大。本文在遵循科学性、可比性、可操作性和数据可获取性原则指导下,构建水资源安全风险评价指标体系,利用层次分析法求取指标权重,采用数理统计和3S技术空间分析获取张家口市基于水资源分区的以县域为单位的多源数据,进行数据归一化处理和加权水资源安全风险评价,结果表明:张家口市水资源安全风险在地貌单元与县域行政尺度上和在流域尺度上分异明显。坝上高风险区面积较大,但高风险极端值在坝下市辖区;流域尺度上水资源安全高风险区分布在内陆河流域和永定河流域,所辖的滦河流域、潮白河流域、大青河流域水资源安全风险值呈现由北向南降低的趋势。坝上偏西偏北区域,"孕灾环境脆弱性"对水资源安全风险的贡献率最大,坝下农区农业用水虽然会挤占其它产业发展和生态用水空间,在水资源禀赋不足的条件下,市辖区城市人口的集聚和工业经济的发展造成的水资源数量短缺和水环境污染所引发的水资源安全风险更大。张家口市水资源安全风险的空间分异研究,可为农牧交错带水资源安全风险分区管理和决策工作提供重要科学参考。     

区域水资源可利用量研究

区域水资源可利用量问题是一个比较复杂的问题,常规计算方法不能满足区域的实际情况。本文在总结水资源可利用量概念和计算方法的基础上,考虑水权及水质定义了区域水资源可利用及有效水资源可利用量的概念,以郑州市为例,结合郑州市的实际情况,计算了郑州市各行政区域的水资源可利用量,计算结果表明,郑州市当地水资源可利用量7.22×108m3,当地水资源可利用量严重不足;考虑客水及跨流域调水,现状年水资源可利用量11.5×108m3,规划年水资源可利用量21.56×108m3,考虑客水利用和跨流域调水后,基本能满足当地水资源需求量;考虑水质污染,现状年有效水资源可利用量10.11×108m3,加强水污染治理依然是未来十分迫切的任务。