湿润半湿润地区水资源评估水文模拟方法

本文提出了适应湿润半湿润地区水资源评估的水文模拟方法，对水资源总量，地下水量，陆面蒸散发和蒸散发能力等的评估模拟问题进行了分析研究，应用结果表明，该方法具有理论系统性，成果客观性和生产实用性。并通过水文模型参数的规律性研究，初步解决了缺乏水文资料地区的水资源评估问题。     

《亚洲中部干旱区蒸散发研究》出版

由中国科学院新疆生态与地理研究所陈曦研究员等编著的《亚洲中部干旱区蒸散发研究》一书由气象出版社于2012年2月出版。本书基于细致、深入的蒸散发理论研究,同化站点观测数据与多源遥感系列数据,从叶片、冠层、群落、流域和区域五个尺度提供了干旱区无资料和缺资料地区蒸散发计算参数方法,解决区域下垫面非均质性的蒸散发计算问题,通过地面涡度相关仪器观测资料分析,提出了瞬时蒸散发的日尺度扩展方法。全书共分为7个章节:亚洲中部干旱区的地理位置和     

多种蒸散发公式在珠江流域的适用性分析

利用珠江流域42个观测站点的逐日气象数据对比分析了FAO56 Penman-Monteith(PM)、Priestley-Taylor、Hargreaves-Samani和Thornthwaite等4种蒸散发公式在珠江流域的适用性,并研究了在资料有限情况下PM公式的计算精度。PM公式由于详细考虑了空气动力与能量供给对蒸散发的影响,其在不同季节和地区的计算结果都较为稳定,并且与实际的观测接近,最适用于珠江流域的蒸散发计算。在蒸散发的计算中,日照时数的缺测对PM公式计算精度的影响最大,风速次之。通过设定修正系数后的PMT公式,计算精度得到了明显提高,在一定程度上可以满足对蒸散发计算的精度要求。因此,在其他资料缺失的情况下,只利用气温数据计算的PMT公式可成为一种理想的蒸散发计算公式。     

永定河北京段蒸散发研究

永定河北京段蒸散发研究对永定河生态走廊建设有着重要的支撑作用。本文采用多种方法计算了永定河北京段的水面蒸发、潜在蒸散发和实际陆面蒸散发,结果显示:北京段水面蒸发为1182 mm,潜在蒸散发为969mm,1999-2009年北京市实际蒸散发494 mm。对各种水面蒸散发计算结果比较,并通过相关分析和RMSE分析发现,利用中国科学院地理研究所方法计算永定河北京段水面蒸散发较为合理,施成熙方法、前苏联扎依可夫方法计算结果相近,但彭曼公式结果偏大。潜在蒸散发采用Presley-Taylor公式,而联合国粮农组织(FAO)修正的彭曼公式和Hargreaves公式结果都偏大。研究区的实际蒸散量使用傅抱璞方法计算,结果得到了相同研究时段北京市水量平衡研究成果的验证。相比而言,张鲁公式和Turc公式结果偏大,而高桥公式所得结果与傅抱璞方法最为接近。     

宁夏引黄灌区蒸散发量的计算模拟

为了解宁夏引用耗排黄河水量的问题,针对水域、裸地-植被域和不透水域等不同土地利用类型,采用了Penman公式、Noilhan-Planton模型和Penman-Monteith公式等对相应土地利用类型的蒸散发量进行计算模拟,从而确定了区域蒸散发量的计算模拟方法。依据计算模拟结果和试验观测数据对区域蒸散发量的计算模拟方法进行了验证。基于以上研究,以宁夏引黄灌区为例,对宁夏引黄灌区2000年的蒸散发量和1991-2000年间蒸散发量的变化趋势进行了计算模拟,并就降雨量对区域蒸散发量的影响关系进行了分析。模拟结果表明,2000年宁夏引黄灌区(不计黄河干流河道本身的蒸发)的总蒸散发量为4.59×109m3,计入黄河干流河道本身的蒸发则总蒸散发量为4.97×109m3;1991-2000年10年间区域总蒸散发量和区域农田蒸散发量呈增加趋势,天然林草灌木地和荒地蒸散发量呈下降趋势;区域总蒸散发量、农田蒸散发量、林草灌木地蒸散发量等与降雨量有着较好的相关关系,并随着降雨量的增加呈递增趋势。     

新疆焉耆盆地农田耗水有效性评价

西北干旱地区受监测资料匮乏等因素,难以实现区域尺度的水资源消耗效用评价。使用MODIS遥感数据驱动混合双源梯形蒸散发模型（HTEM）,对焉耆盆地陆面蒸散发的时空过程进行了连续模拟,并对灌区耗水量进行有效性评价。结果表明：（1）2013—2020年焉耆盆地灌区多年平均蒸散发为624.4 mm,其中作物生育期4—10月蒸散发占全年的89.6%。（2）焉耆盆地灌区植被蒸腾与土壤蒸发多年平均分别为508.9 mm和115.5 mm,各占总蒸散发的81.5%和18.5%。（3）焉耆盆地灌区多年平均蒸散发耗水量13.82×108m3,其中高效、中效和低效耗水分别占总耗水量的81.5%、5.6%和12.9%,且耗水有效性与植被覆盖度密切相关。在区域尺度以时空连续的方式揭示了焉耆盆地灌区蒸散发水分消耗的有效性,可为干旱区水资源管控提供可靠的理论依据。     

额济纳绿洲生长季参考作物蒸散发敏感性分析

敏感性分析是预测气象变量扰动引起的参考作物蒸散发变化的重要途径。以额济纳绿洲为研究区,运用FAO56 Penman-Monteith模型计算了额济纳绿洲1988—2007年生长季参考作物的日平均蒸散发,并计算其对气温、风速、太阳辐射和相对湿度的敏感系数。结果表明,额济纳绿洲生长季参考作物日平均蒸散发的敏感性系数波动较大;其中,参考作物蒸散发对太阳辐射最为敏感,其次是气温,最后是风速和相对湿度。利用敏感性系数能较好的预测参考作物蒸散发对太阳辐射、气温、风速和相对湿度扰动产生的响应。     

基于SEBS模型的干旱区流域蒸散发估算探究

水资源在干旱区的经济社会发展中占据着举足轻重的地位,被利用的水资源通过蒸散发进入大气,定量估算区域的蒸散发对区域的水资源分配管理、旱情监测等具有一定的指导意义。应用SEBS模型估算了2015年5~9月艾比湖流域的蒸散发,按照流域的分水岭划分研究区范围,根据土地覆被类型将研究区划分为乔木林地、灌木林地、牧草地、耕地、水域及其他6大类,分析了流域内蒸散发的时间与空间变化以及不同土地覆被的蒸散发情况。结果表明：（1）整体而言,流域范围内日均蒸散量在生长季内呈单峰型分布,7月中旬达到顶峰,平均值为4.35 mm·d^-1,最大值为5.63 mm·d^-1,对气温的变化最敏感。（2）研究区蒸散发的高低分布与土地覆被类型分布存在高度一致性,日均蒸散量大小依次为：水域 > 耕地 > 牧草地 > 乔木林 > 其他 > 灌木林。（3）蒸散发在不同土地覆被具有不同的峰值分布,乔木林的峰值分别出现在1.20 mm和6.80 mm左右,灌木林的峰值分别出现在3.5 mm和6.00 mm左右,牧草地分别出现在4.00 mm和6.80 mm左右。耕地、水域的峰值分别在6.60 mm、7.20 mm左右。（4）SEBS模型在干旱区流域具有较高应用价值。     

洛河流域蒸散发遥感反演及其与各参数的相关性分析

利用ETM数据和地表热量平衡模型估算洛河流域的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,然后综合分析蒸散发量与土地利用/覆被、地表参数、地形参数的关系。研究发现,不同下垫面的蒸散发能力有一定的差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与NDVI、植被覆盖度以及高程等参数呈线性相关,而与地表温度呈指数相关,与叶面积指数呈对数相关。     

夏季风影响过渡区陆面蒸散发对夏季风活跃度的响应北大核心CSCD

在东亚夏季风影响过渡区,陆面蒸散发(Evapotranspiration,ET)时空变化对夏季风活动响应规律的研究对理解陆地水热循环过程至关重要。本研究利用夏季风过渡区及邻近区域14个陆面观测站点的蒸散发观测数据评估了6种常用蒸散发全球产品的适用性,并对它们在过渡区的年际变化进行了比较。评估表明,JRA-55(Japanese 55-Year Reanalysis)可以较好模拟站点尺度的蒸散发,而且能够合理刻画过渡区平均蒸散发的长期年际变化,因此将JRA-55作为蒸散发参考数据集。在理解过渡区蒸散发时空变化的基础上,考察了陆面蒸散发对夏季风活动的响应特征。为识别东亚夏季风在影响过渡区的活跃度和活动规律,引入夏季风持续时间,该指数较常用的夏季风强度指标能更合理地反映过渡区夏季降水和夏季风活动的年际变化特征。本研究发现陆面蒸散发在年际时间尺度上与夏季风持续时间的散点呈现近似对数/幂函数曲线。在弱夏季风年,蒸散发年际变化对夏季风持续时间更为敏感。对蒸散发和夏季风持续时间进行集合经验模态分解,结果显示出夏季风活动在3年、年代际和长期趋势上显著影响蒸散发。未来气候情景下,东亚夏季风系统的活跃度很可能将增强,这会加速陆面蒸散发等水循环过程,同时对流域水资源和生态系统的稳定性将会产生重大影响。     

基于水库调蓄的黄河干流水体交换周期的量化研究

针对黄河流域存在的水危机,探讨水体交换周期的内涵和意义,分析水体蓄变情况下水体交换周期的变化特征,在此基础上建立基于水量调度和河段配水的黄河干流水体交换周期的量化模型,并计算了不同时间尺度下黄河水体交换周期。研究结果表明,水体交换周期可以从不同时间尺度上把握水资源的可更新能力,精确地确定区域水资源总量,指导水库的调蓄计划,为建立可持续利用的水资源供水系统及其管理提供科学依据。     

Spatial and temporal change in the potential evapotranspiration sensitivity to meteorological factors in China (1960?2007)

Potential evapotranspiration (E0), as an estimate of the evaporative demand of the atmosphere, has been widely studied in the fields of irrigation management, crop water demand and predictions in ungauged basins (PUBs). Analysis of the sensitivity of E0 to meteorological factors is a basic research on the impact of climate change on water resources, and also is important to the optimal allocation of agricultural water resources. This paper dealt with sensitivity of E0 over China, which was divided into ten drainage systems, including Songhua River basin, Liaohe River basin, Haihe River basin, Yellow River basin, Yangtze River basin, Pearl River basin, Huaihe River drainage system, Southeast river drainage system, Northwest river drainage system and Southwest river drainage system. In addition, the calculation method of global radiation in Penman-Monteith formula was improved by optimization, and the sensitivities of Penman-Monteith potential evapotranspiration to the daily maximum temperature (STmax), daily minimum temperature (STmin), wind speed (SU2), global radiation (SRs) and vapor pressure (SVP) were calculated and analyzed based on the long-term meteorological data from 653 meteorological stations in China during the period 1960-2007. Results show that: (1) the correlation coefficient between E0 and pan evaporation increased from 0.61 to 0.75. E0 had the decline trends in eight of ten drainage systems in China, which indicates that “pan evaporation paradox” commonly exists in China from 1960 to 2007. (2) Spatially, Tmax was the most sensitive factor in Haihe River basin, Yellow River basin, Huaihe River drainage system, Yangtze River basin, Pearl River basin and Southeast river drainage system, and VP was the most sensitive factor in Songhua River Basin, Liaohe River basin, Northwest river drainage system while Rs was the most sensitive factor in Southwest river drainage system. For the nation-wide average, the most sensitive factor was VP, followed by Tmax, Rs, U2 and Tmin. In addition, the changes in sensitivity coefficients had a certain correlation with elevation. (3) Temporally, the maximum values of STmax and SRs occurred in July, while the maximum values of STmin, SVP and SU2 occurred in January. Moreover, trend analysis indicates that STmax had decline trends, while STmin, SU2, SRs and SVP had increasing     

基于仿真模拟的长株潭城市群水资源供需系统决策优化

基于系统动力学的原理和方法,在充分考虑社会经济发展及城镇生态用水需求的基础上,建立长株潭城市群水资源供需系统模型,仿真模拟传统发展型、发展经济型、节水型、协调型等四种不同方案条件下,2012-2030 年长株潭城市群水资源供需变化趋势,并在此基础上,对水资源供需系统仿真方案与决策优化进行综合分析。研究结果表明:① 随着经济发展和人口增长,长株潭城市群水资源供需矛盾将日趋紧张;② 在协调型模式下,到2030 年长株潭城市群总需水量达到105.1×10⁸ m³,水资源供给能力尚有5.4×10⁸ m³富余,模拟期内水资源供给基本能够满足社会经济发展的需求,且能够获得最大的综合效益,是长株潭城市群水资源开发利用的相对较优方案;③ 为了实现预期目标,还需加快水利建设、完善用水管理、优化经济结构、增强节水意识、加大循环利用和环境整治,提高用水效率和水资源保障水平。研究结论可为促进长株潭城镇化发展与水资源高效配置提供依据,同时本文可为进一步深入探讨协调城镇化发展与水资源优化配置决策方案评价提供科学参考。     

气候变化对华北地区水资源供需影响的模拟预测

本文选择海河南系为华北地区的代表性区域,建立了该区水资源系统动力学模型(SD),对供需平衡在不同气候情景下的发展变化趋势进行了模拟预测。预测结果表明:气候变化对研究区水资源系统的正常运行将产生一定影响,尤其是对经济发展速度带来一定影响,但在本文假设的气候变化幅度范围,即(T≤1.8℃,ΔP≥-0.24%,气候变化不会改变水资源系统运行和发展的基本规律。经济发展、科技进步、人口增长和管理水平提高是水资源系统运行和发展变化的内在动力,决定着水资源系统及其供需平衡发展变化的基本趋势。预测结果可作为研究区需水管理和节水水平提高的定量参照指标,同时也为其经济规划、水资源调配提供必要的决策依据。     

新疆塔里木河流域水资源承载力评价研究

结合塔里木河2002年自然、社会和经济以及水资源资料,选取了耕地灌溉率、水资源利用率、供水模数、需水模数、人均供水量、生态用水率6个主要因素作为评价因素,应用模糊综合评判模型对塔里木河流域水资源承载能力进行了评价研究。结果表明,流域水资源开发利用已经达到相当规模,在现有经济技术条件下,该地区的水资源承载潜力已相对较小,水资源供需矛盾突出,应由耗水型经济结构向节水型经济结构转变,加强水资源的综合管理,以便科学、合理地利用流域内有限的水资源。     

辽中地区矿业城市水资源供需平衡动态分析

辽中地区矿业城市是我国重要的能源生产和重工业基地,研究其水资源供需变化有利于实现水资源可持续化管理,促进经济、生态协调发展。分析了水资源供需平衡框架,可利用水资源和需水量的计算方法,以及水资源供需平衡的影响因子。结果表明:1997-2005年,辽中地区矿业城市水资源供需区域差异明显,鞍山市水资源供需失衡明显,但缺水量逐渐降低,2005年仅缺水0.32×108m3,水资源开发利用率平均达到65.56%,用水属于高度紧张;抚顺市水资源供需基本持平,近几年余水量逐渐增大,2005年余水5.25×108m3,水资源开发利用率平均达到35.11%,用水属于中高度紧张;本溪市水资源供需平衡,可利用水资源大于需水量,2005年余水8.65×108m3,水资源开发利用率平均达到27.96%,用水属于中高度紧张。鞍山的需水结构以农业需水和生态环境需水为主,两者达到总需水量的76%;抚顺以生态环境需水为主,达到60%,农业需水次之,达到23%;本溪生态环境需水达到67%,工业需水次之,为15%。自然条件的差异是水资源供需变化差异的基础,人类社会经济活动和政策法规是水资源供需变化的主要影响因子。     

基于水资源约束的中国城镇化SD模型与模拟

中国城镇化正处于快速发展阶段,尽管经济和社会发展主控要素还在发挥重要作用,但水资源在生产、生活和生态方面发挥主控作用的局面愈益明显。在中国城镇化系统动力学（system dynamics,SD）模型基础上,从水资源供给、需求和水环境等层面将水资源作为主控要素嵌入原有模型中,拓展出基于水资源约束的中国城镇化SD模型,并对水资源利用进行了多情景模拟。结果表明：① 系统存流量和灵敏度检验证明模型模拟效果良好,具有可操作性。② 部门用水效率一定时,产业发展对水资源供需平衡的影响比人口增长更为明显。③ 在实行节水农业、节水工业、高生活需水、高生态环境需水和高再生水利用的综合协调方案中,2050年中国城镇化的发展约共需6789.70亿 m³水资源,基本实现水资源供需平衡。     

预测陕西关中地区需水量的改进GM(1,1)模型

需水量评价与预测是水资源规划与管理一项重要的研究内容。本文采用定额法计算需水量。通过对陕西关中地区需水量要素组成的分析,认为需水量要素属平稳时间序列,且一阶累加生成数据系列满足指数规律,符合灰色预测条件。为了提高GM(1,1)模型的精度,采用一种改变背景值的新方法,即:中心逼近方法。通过精度检验,中心逼近式GM(1,1)模型平均误差百分比、误差平方和分别比传统的GM(1,1)模型提高了0.147和1.579。用中心逼近式GM(1,1)模型预测需水量各要素近期和中长期值,经检验,其中非农业人口、农业人口、耕地面积、工业总产值预测模型满足一级模型,等级为良好。牲畜头数预测模型为不合格模型,分析其原因,主要是因为时间序列数据不完全符合指数规律。通过定额法计算,预计75%保证率时2005年和2010年关中地区工农业需水量分别占总需水量的92.21%和89.75%,生活需水量分别占7%和9.04%。     

区域水资源压力指数与水资源安全评价指标体系

本文讨论和分析水资源安全的含义、水资源压力指数和水资源安全评价指标,建立水资源安全评价指标体系。水资源安全指"以可承受的价格获取足够安全的水"。国际上常用人均水资源量和水资源开发利用程度两个指标反映人类对水及水相关生态的压力。但由于水资源安全是很综合的概念,包含很丰富的内涵,单用一两个水资源压力指标难以反映其内容,因此有必要建立水资源安全评价指标体系。     

基于主成分分析的甘肃省水资源承载力评价

以甘肃省水资源承载力为研究对象,运用主成分分析法对甘肃省水资源承载力从时间和空间两个角度进行了综合评价。研究表明：影响水资源承载力的因子主要包括经济发展因子、人口因子、水资源供需平衡因子、农业生产用水因子;2006-2015年,甘肃省水资源承载力整体呈现下降趋势;甘肃省水资源承载力存在显著的地区差异,甘南等地区水资源承载力较大,白银等地区居中,张掖等地区较小,兰州等地区最小,这主要是受水资源供需不平衡、农业生产用水差异较大和经济发展及人口因素的影响。