水分平衡与降水评价

从水分平衡(NGM)系统出发,考虑各个系统的作用后,提出了降水评价的气候潜力和降水效益标准。     

咸水灌溉下塔里木沙漠公路防护林水分平衡研究

应用水平衡原理对塔里木沙漠公路防护林土壤水分运动规律进行研究,估算了塔里木沙漠公路防护林体系的耗水特征,为今后的灌溉方案设计提供依据。研究结果表明:沙漠公路防护林水平衡区在1 a的水平衡期内,2 m土体水分储量和植物生长周期密切相关,早春至初夏及秋季2m土体储水量均增加,但盛夏土体储水量下降明显。2 m以下土层储水量在整个水平衡期均增加,土体中的水分在向土壤下层运移。水平衡各项中灌溉量836.5 mm;蒸散量372.6 mm;渗漏到2 m土层以下的水量为304.5 mm;净渗漏量7.8 mm。即:流出灌溉区的水量为684.9 mm,占总灌溉量的81.9%。因此,塔里木沙漠公路防护林节水灌溉仍具有较大节水空间,能够采用合理的灌溉制度减少水资源浪费,保障塔里木沙漠公路永续利用。     

青海湖北沙柳河镇薄土层含水量与水分平衡

通过对青海湖北刚察县沙流河附近厚度15 cm、20 cm、30 cm、40 cm薄土层的土壤含水量的测定,研究了此区土壤水分含量和水循环等问题.研究结果表明,沙柳河附近40 cm以上土层以粗粉砂为主.薄土层含水量从表层向下呈现出低-高-低的变化趋势,这是表层水分易于蒸发、中部蒸发较少和下部水分易于入渗流失的结果.虽然该区土壤在0.40m以上含水量较高,没有土壤干层发育,但如按1 m厚度土壤和1.5m厚度土壤计算,该区薄土层水分不足,并由中度干层和严重于层发育,±壤水分为负平衡.与厚土层相比,该区薄土层分布区土壤水分存在形式多为薄膜水,含水量较低,蓄水量少,土壤水库调节能力差,易于发生荒漠化,这样的地区应该是青海湖流域生态环境保护的重点地区.     

巴丹吉林沙漠沙山区高含量薄膜水与水分平衡研究

通过野外实地考察和实验分析,在巴丹吉林沙漠的呼和吉林湖东沙山、呼和吉林湖西沙山和伊利克敖包沙山斜坡上发现了高含量薄膜水和带状分布的灌木植被。分析表明：① 沙山沙层中出现了含量在3％~5％之间、占据厚度为0.5~3.0 m之间的高含量薄膜水,并出现了一部分水分含量大于5％的重力水,这在极端干旱的沙山斜坡沙层中是非常少见的。② 沙层中的含水量垂向分布与重力水的存在指示,在当年雨季末期,大气降水就完全能够通过沙层入渗达到2~4 m或更大深度,从而避免了蒸发作用的消耗,确保了沙层水分能够通过入渗向深层运移。③ 沙山沙层中高含量薄膜水和重力水的存在以及灌木植被带的发育充分证明,该区大气降水在经过蒸发与蒸腾消耗之后,仍有剩余的水分渗入地下,显示了沙山区沙层水分为明显的正平衡。高含量薄膜水的存在和带状植被的发育的表明大气降水至少是该区地下水和湖水的重要补给来源之一。④ 沙山表层1~4 m深度范围有时存在含量大于5%的重力水,表明沙山表层水分运移动力很强。沙层入渗率高,沙层水受蒸发影响的深度小,利于大气降水向地下水的转化,这也是该区大气降水能够补给地下水的重要原因。     

淮河流域冬小麦水分亏缺时空变化特征分析

统计研究区域4个小麦种植亚区的冬小麦全生育期、冬前生长期、越冬期、返青-抽穗期、灌浆-成熟期的水分亏缺率,并对其时空分布特征进行分析。结果表明,近39 a来,淮河流域冬小麦水分亏缺率的空间分布受气候、地形等多种因素影响,具有明显的地域特点:由北向南逐步递减,呈纬向分布;冬小麦水分亏缺率的年际变化趋势虽然不明显,但各区域水分条件最好和最差的生长时段并存于同一年代中;4个冬小麦种植亚区中以淮河流域北部平原冬麦区和东北丘陵冬麦区在冬小麦生长发育中、后期,特别是灌浆-成熟的关键时期,水分亏缺严重,对产量形成有很大影响。     

1967—2017年甘肃省小麦需水量和缺水量时空特征

基于甘肃省28个气象站点1967—2017年的逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式和作物系数计算了小麦的需水量,结合美国农业部土壤保持局推荐的方法计算了有效降水量,进一步得出小麦缺水量,并分析了小麦需水量与缺水量的变化趋势和空间分布特征,探讨了小麦需水量影响因子重要程度。结果表明:1967—2017年甘肃省春、冬小麦全生育期的年平均需水量分别为517.03 mm和436.70 mm,年平均缺水量分别为468.24 mm和301.54 mm;在时间上,51 a来春小麦种植区内的需水量与缺水量整体上无明显的趋势变化,而冬小麦种植区内的需水量与缺水量整体上呈明显上升趋势;在空间上,春小麦种植区内需水量和缺水量大致由西北向东南递减,冬小麦种植区内的需水量和缺水量大致由西向东递减。甘肃省小麦生育期内日照时数和日平均气温是影响小麦需水量的主要因素。     

甘肃省产业结构的时空分异及其动力机制研究

运用传统统计分析与ESDA、OLS、GWR等模型分析方法,基于2000-2013年甘肃省县域经济数据对其产业结构差异及变动进行了时空比较分析。结果表明:时间分异方面,甘肃省县域产业结构的绝对和相对差异均呈现缓慢下降趋势;空间分异全局方面,甘肃省县域产业结构水平呈现西高东低、北高南低的趋势,各县产业结构差异性及集聚性显著增强;空间分异局部方面,热点区域分布由2000年的酒泉、兰州向甘肃的西北及东北部扩展,到2013年形成酒嘉地区、兰州和庆阳三个核心的热点地区,基本呈现出自西北向东南的"热点-次热点-冷点-次冷点"带状分布格局。此外,通过OLS、GWR两种模型对比分析,发现后者更能深刻揭示产业结构与各空间因子之间的相互关系,并进一步采用GWR模型对甘肃省产业结构演变的影响因素予以分析。最后,通过相关结论的分析与思考,以期为甘肃省产业结构优化升级提供重要的决策依据。     

沙坡头地区水面蒸发量及其影响要素的探讨

探讨了在沙坡头人工植被固定沙地上A级蒸发皿的应用及其影响要素。结果表明A级蒸发皿测定的水面蒸发量包含了温度、湿度和风速三大小气候要素,起到一个综合器的作用,同时提出了一组动用小气候资料计算水面蒸发量的公式,通过这一初步性的研究也使小气侯要素对水分平衡的影响有了一个比较清楚的认识。     

近60 a新疆大气水分亏缺的时空变化特征

在全球陆地大气水分亏缺(VPD)已经增加、并将持续增强的背景下,新疆大气环境是否趋于干旱化值得探讨。利用1961—2020年地面气象观测资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法,研究了新疆VPD的分布及时空演变特征。结果表明：(1)近60 a来新疆VPD整体呈现显著增加趋势,增幅为0.015 kPa·(10a)^-1。VPD在2005年发生突变,突变前为弱波动变化,突变后呈增加趋势。(2)各季节VPD均以增势为主,其中春、夏季增幅较大,冬季增幅最小。春、秋季VPD突变特征与年变化较为一致,夏季略晚(2006年出现突变)。(3)空间分布上,VPD呈现“山区低、盆地高”的鲜明格局。时空演变分析表明,全疆大范围地区(近83.65%的气象站点)VPD呈增势变化,而VPD呈下降趋势的站点多分布在天山山脉东段的北麓以及南疆盆地的北、西北缘。季节尺度上,春季VPD呈增势变化的站点数占比最高(96.15%),是新疆大气水分胁迫范围最广的时段,而冬季大气水汽含量相较稳定。     

长江上游山地垂直带谱及其空间分布模式

长江上游包括青藏高原东南部、秦巴山地、四川盆地与云贵高原部分地区,在地理、地貌、气候、生物多样性方面都表现得极为复杂和丰富多彩,在世界山地中也占有举足轻重的位置。特别是复杂多样的山地垂直带谱更是欧亚大陆乃至世界山地垂直带研究中至关重要的组成部分。在地学信息图谱和数字山地垂直带体系的基础上,本文系统地收集和分析了长江上游共50个山地垂直带谱所体现的空间规律,河源区、横断山区、秦巴山区及贵州高原的垂直带谱类型多样并各具特色,且在经度和纬度方向又具有统一的分布规律,如雪线、林线、针叶林及阔叶林等的分布界线变化规律比较符合二次曲线规律,验证了大陆尺度上山地垂直带二次曲线模式假说。另外,山地垂直带分布规律又具有尺度效应,中小尺度上地形的影响作用表现得极为显著。     

北京市水资源与水量平衡研究

以降雨-径流-蒸散发平衡和水资源供需平衡模式为基础进行研究,得到以下结论:北京市2001～2009年系列的水资源量与多年平均系列相比,水资源产量减少了约40.1%,减少的原因既有气候因素,也有人类活动导致土地覆被变化的原因,其中气候因素占30.1%,下垫面变化导致产流减少的比重为69.9%;同时由于人口的增长,北京市人均水资源占有量从270 m³下降到114 m³.在北京市水平衡分析中,采用不同下垫面蒸散发模式,计算得到2001～2009年北京市蒸散发为494 mm,河川径流量为46 mm,入境水量为4.34 亿m³,出境水量为8.03 亿m³,超采地下水、水库净补给以及外流域引水量为6.19 亿m³.在不考虑河道内生态需水条件下,北京市的现状缺水量为4.73～5.86 亿m³.到2014年南水北调中线水到达北京以后,北京将可以在75%来水年份下保障10～15年的水资源的基本供需平衡。但是如果遭遇95%来水频率的特枯年份,北京仍然将会面临较为严重的水资源短缺问题。     

内蒙古水土资源平衡及其水资源承载能力

从资源平衡关系入手,定量计算了天然状态下内蒙古的水土资源平衡,揭示了内蒙古自然降水与作物水分需求的平衡关系;采用负载指数与承载力模型,计算了内蒙古的水资源利用潜力与承载能力,揭示了调控下内蒙古水资源支撑能力和保证程度.结果表明:内蒙古高原气候干旱,水分亏缺是自然降水条件下水土资源平衡的主要特征;内蒙古水资源承载力有限,当人均综合用水量达到较高水平时,平水年全区承载力接近超载临界值,偏枯水年全区水资源超载严重;内蒙古水资源承载能力盟市差异显著,水资源普遍短缺是区域人口发展的限制性特征.     

The evolution and enlightenment of water resources accounting from accounts to balance sheet

The Third Plenary Session of the 18th Central Committee of the Communist Party of China has proposed an important national strategic decision:to explore and establish the balance sheet of natural resources,to implement leaders' of-office auditing system about natural resources assets.Water is one of the most essential nature resources of human beings;water resources accounting,as an important water resources management tool,is an essential part of compiling the natural resources balance sheet.In this paper,we provide a summary of the historic evolution of water resources accounting and analyze its application in some typical countries.Although water resources accounting and water resources balance sheet reflect different implications and focus,both require water resources accounts as the basis in system establishment.     

Field water surplus and deficit of major crops in dryland of northern China

1 IntroductionIn natural conditions, field water surplus or deficit is different between field water requirement and field water supply by nature. Field water requirement can be expressed either as potential field evapotranspiration or as crop water requirement. Potential field evapotranspiration is also called reference crop evapotranspiration which is defined as "the rate of evapotranspiration from an extensive surface of 8 to 15 cm tall, green grass cover of uniform height, actively growing…     

水景水量配置供需平衡比较研究——以北京朝阳公园为例

水资源供需分析是当前水资源研究领域的热点问题。为了高效节约公园水景用水,本文运用生态环境需水量和最大用水定额计算方法,以北京市朝阳公园为案例区,对其水景的水量配置供需关系进行对比分析,结果显示：在不考虑水体净化和公共用地取水量的情况下,朝阳公园的最大生态环境需水量为193．71万m^3,中等生态环境需水量为189．81...     

水平衡下黄淮海平原区耕地可持续生产能力测算

为缓解黄淮海平原区地下水水位的持续下降,国家提出耕地资源休养生息的战略,而实施耕地资源休养生息的关键,是确保水平衡下的耕地资源可持续生产能力。本文从可持续理论和水平衡的条件出发,将黄淮海划分成12个自然条件、社会经济条件相对均一的农业生态区,采用不同农业生态区代表实验站限水高产的产量和管理经验,以水定产并逐步修正,得到了黄淮海平原区耕地可持续生产能力,并与现实产量对比得到产量差。结果表明：① 水平衡条件下黄淮海平原区耕地的可持续粮食生产能力为1.16亿t/年;② 可持续总产产量差为-67.85万t/年,由于限水灌溉造成的粮食产能损失为小麦331.84万t/年,玉米不存在产能损失;③ 小麦主要压产地区为黑龙港地区、鲁西平原、豫东平原以及京津唐平原,而徐淮低平原、豫东平原以及胶西黄泛平原具有一定的提产潜力。通过测算,进一步认识了黄淮海平原区耕地可持续产能状况,为区域粮食生产的合理布局以及农业限水限产提供可靠依据。     

藏北羌塘高原双湖地表热源强度及地表水热平衡

青藏高原加热及地—气间物质能量交换对我国、东亚乃至全球的天气和气候系统都有着非常重要的作用,受客观条件限制,藏北羌塘高原腹地尚无系统的地—气相互作用过程观测。本文利用中国科学院羌塘双湖极端环境综合观测研究站2011年10月-2012年9月一年的自动气象站观测数据,分析了年内季节和日尺度下双湖地区地面加热场特征,探讨了地表能量平衡及水量平衡特征,结果表明：(1) 双湖地区年内地表热源强度基本为正,年平均热源强度为79.5 W/m²;然而地表热源强度呈现明显的季节和日变化规律,夏季热源强度大于冬季,白天热源强度大于夜间。夏季地表白天为强热源,夜间为弱热源,冬季地表白天为强热源,夜间为冷源。(2) 双湖地区地表能量分配季节变化明显,7、8月份地—气间主要以潜热交换为主,其他月份主要以感热方式进行热量交换,年平均上主要以感热交换为主,年均感热通量和潜热通量分别为55.4 W/m²和24.1 W/m²,波文比为2.3。(3) 双湖地区降水和蒸发皆主要集中在6-9月,年降雨量为332 mm,年蒸发量为312.9 mm,年水量差为19.1 mm,地表水量存在不平衡现象。(4) 双湖地区地表蒸发力很强,年潜在蒸发为1888.2 mm,年均湿润指数为0.17,属典型半干旱气候特征。     

基于流量监测的西藏东南部然乌湖水量平衡季节变化及其补给过程分析

青藏高原分布着亚洲大陆最大的湖泊群,其湖泊变化对气候变化响应敏感。基于遥感数据的湖泊面积变化不足以反映外流湖对气候变化的响应,需借助湖泊水量平衡过程分析来进一步研究各补给要素的变化。本文利用2015年4月-11月然乌湖水文气象监测数据,通过建立流量—水位关系,依据连续的水位数据重建了观测期内然乌湖主要径流的水文过程线,并结合SRM模型分析了然乌湖的水量平衡过程及季节变化。结果表明,观测期内然乌湖入湖水量约为18.49×10⁸ m³,其中冰川融水约为10.06×10⁸ m³,冰川融水占然乌湖补给的54%以上,湖面降水、湖面蒸发对湖泊水量平衡过程影响微弱。流域降水对湖泊的补给具有明显的季节特征。春季受西风南支扰动影响,然乌湖地区降水量大,降水是春季然乌湖的主要补给源。夏季和早秋由于气温升高,冰川消融量大,冰川融水是湖泊补给的主控因素。在未来气候变暖的条件下,冰川融水将会在湖泊补给中占据更大比例,并可能使得流域内的冰湖水量增加,产生潜在灾害风险。     

甘肃省苦咸水资源量及时空分布规律研究

通过实测资料对甘肃省苦咸水资源进行评价,得出了苦咸水资源的数量、地域分布、在全省水资源总量中所占的比重、影响人口等。分析了苦咸水的成因,论证了苦咸水在空间分布上与降水、蒸发和干旱指数等气候因素之间的相关关系,提出降水量430 mm左右为黄土高原区苦咸水与淡水的分界线。通过构建箱体概念模型,分析导出了黄土高原干旱\,半干旱区小流域矿化度的时空演变数学模型,从宏观上揭示了径流矿化度的时空演变规律和趋势,提出苦咸水流域的治理和水资源的开发利用思路。