黄河流域地下水资源状况及其生态环境问题

黄河流域是中国重要的生态屏障和经济地带,上中下游面临着不同生态环境问题,水在生态环境问题的形成演化过程中起着重要作用。本文从黄河流域地下水动态特征、地下水资源的数量、质量及开发利用等方面,分析了黄河流域地下水资源及饮水安全状况。黄河流域年度地下水资源量393.55亿m~3,银川平原、河套平原等7处主要平原(盆地)地下水资源量为81.91亿m~3,占比超过20%;黄河流域地下水质量以Ⅰ～Ⅳ类为主,劣质地下水主要受总硬度、硫酸盐、铁、溶解性总固体等天然原生组分影响,砷、氟、硒、碘等原生组分超标是流域部分地区地下水饮水安全的主要威胁;2020年与2019年同期相比,黄河流域地下水位呈上游稳定、中游局部上升、下游下降的态势,主要地下水降落漏斗形态基本稳定。针对黄河源区、宁蒙河套平原等重点区段,分析了存在的主要生态环境问题,提出了全面开展流域水文地质与水资源调查评价,深入开展黄河流域及重点地区水平衡分析等工作建议。     

水权交易对生态环境影响研究进展

在经济社会发展受到区域水资源总量限制的情况下,水权交易作为解决当今世界严峻水资源危机的重要手段之一,已在国内外进行了广泛的实践。水权交易改变了水资源的时空配置,对水生态和水环境产生有利或不利的影响,然而关于水权交易对生态环境影响的研究尚未有系统的梳理。总结了水权交易对水资源系统影响研究的主要发展历程,着重论述了水权交易对水资源系统影响的4个重点研究方面:可交易生态环境水权的研究、水权交易对水量、水生态、水环境影响的研究。未来应当加强水权交易对生态环境影响的定量研究,进一步提升水权交易对水质、地下水、退水、陆生生态环境影响的研究,明确不同交易类型的不同影响,还应考虑不确定性因素的影响。     

济南市玉符河多水源回灌岩溶水水质风险评价

济南以泉城而闻名,保泉和供水安全问题是其面临的巨大挑战,利用多水源进行岩溶水回灌是解决问题的有效措施之一,但是补给水源水质相对岩溶水而言较差,回灌到地下可能存在一定健康和环境风险,需要对回灌系统的水质进行风险评价。本文对比地下水质量标准和地下水水质背景值,重点选择地表源水超标和劣于背景值的风险源监测指标,借鉴澳大利亚含水层补给管理指南,对玉符河多水源回灌岩溶含水层工程运行期的水质风险进行评价。2015年对黄河水、卧虎山水库两种水源多次回灌期间的源水、孔隙水和岩溶水的22项指标进行水质监测和指标分析,风险残余评价结果表明黄河水回灌补源期间,平均浊度的标准指数源水是1.4,孔隙水1.7,岩溶水0.93,硫酸盐平均含量的标准指数源水是0.93,孔隙水0.9,岩溶水0.73,氯离子虽没有超过地下水III类标准,但是在源水中含量是地下水含量的2倍多;卧虎山水库水回灌补源期间,平均浊度的标准指数源水是2.4,孔隙水1.1,岩溶水0.43,硫酸盐平均含量的标准指数在源水0.75,孔隙水0.84,岩溶水0.66,氨氮的平均含量的标准指数源水1.14,孔隙水1.47,岩溶水1.35。因此,浊度、硫酸盐和溶质在裂隙岩溶含水层迁移较快为两种水源玉符河回灌补源工程的共同高风险项和关键控制点。此外,黄河水补源还需注意盐度,卧虎山水库水补源还需控制营养物的污染风险。基于以上评价,还提出了限制回灌量占区域岩溶水资源量比例等建议。      

三角形网格下求解二维浅水方程的和谐Godunov格式

为保证计算格式的和谐性,通过特殊的底坡源项处理技术,在三角形网格上建立了求解二维浅水流动方程的具有空间二阶精度的Godunov格式。应用准确Riemann解求解法向数值通量,用改正的干底Riemann解处理动边界问题。经典型算例和钱塘江河口涌潮计算验证,表明模型健全,分辨率高,具有较大的推广应用价值。     

蒸发条件下土壤水分响应模拟

基于有限元(FEM)和改进的积分型Richards方程解法(IRE方法)对蒸发条件下5种土体土壤水分响应进行了研究.数值实验结果表明:在土壤表面潜在蒸发量0.50 cm/d的情况下,5种土体土壤含水率变化曲线均呈现单拐点两阶段的特点,拐点出现在地表下20cm左右,拐点上部区域曲线曲率大于下部区域,两阶段的划分以15d左右为界,前阶段比后阶段的土壤水分变化快;蒸发模拟结果很好的证明了蒸发三阶段理论.总蒸发量和下边界排水量与土壤结构密切相关,而总水量变化量和变化率与土壤质地有关.IRE方法与FEM模拟结果基本一致,解法相对简单,模拟结果可靠性高.     

水资源需求驱动因素分析

根据我国1980-2000年国民经济实际用水状况,简要分析了水资源需求的驱动因素,建立了水资源需求驱动因素综合分析模型,并根据模型进行了实例计算和分析.结果表明:(1)1980-2000年全国总用水增加了1 220亿m3,其中工业和生活用水增长是国民经济用水增长的直接原因;(2)全国而言,排在前四位的正向驱动因素分别是工业增加值、农田灌溉面积、人口以及林牧渔需(补)水面积.负向驱动因素分别是农田灌溉定额的下降,其次是工业用水定额的下降;(3)对生活用水而言,北方省份人口增长对生活需水增长的贡献较突出,南方省份则是生活用水定额的提高对生活需水增长的贡献较突出;(4)对工业用水而言,工业规模的扩大是驱动工业需水增长的主要因素;北方省份工业用水定额下降对抑制工业需水增长的贡献率明显;(5)农田灌溉面积变化对农田灌溉需水变化影响较大.分析结果为把握我国未来水资源需求变化态势,合理配置水资源提供依据.     

快速城市化进程中的太湖水环境保护:困境与出路

太湖流域经济发达、城市化水平高,伴随着城市化过程的各种环境问题十分突出。城市化过程对太湖水环境质量的负面影响主要表现在生活污水排放量增加、人畜粪便对水污染的程度加剧、化学肥料施用量增加、非点源污染负荷增加以及自然景观对污染物的去除能力降低等方面,由此导致的营养盐入湖量增加将严重制约太湖水质的改善。充分认识并努力减轻这些负面影响是改善太湖水环境质量的前提,在分析问题的基础上提出了一些针对性的应对策略。     

太湖流域社会经济发展对水环境的影响研究 ——以无锡市为例

近20年来，太湖流域地区在社会经济快速发展的同时，其生态环境也急剧恶化，特别是水体污染严重，其水质每5－10年下降一个等级。文章以无锡市为例,分析了社会经济发展对太湖流域水环境影响的主要因素与原因，并从产业结构的优化、水资源重复利用、污水处理企业化经营以及环境宣传等方面探讨了应对目前太湖流域水环境问题的主要措施。     

河西走廊近50年来地表水资源时间序列的小波分析

小波分析（wavelet Analysis）是时间-频率分析领域近年来迅速发展的一种新技术,具有多时间尺度、多层次和多分辨的特性。应用小波分析原理对甘肃河西走廊近50a来的径流、降水、气温等影响地表水资源时间序列的因素进行了分析,结果表明,水资源具有多尺度振荡的特点,具有2～4a,5～9a,12～15a,以及20a左右的周期变化。径流与降水和气温具有同步的时间序列,但是它们的主要周期尺度不同。小波分析的应用对河西走廊水资源趋势和预测研究提供了一个新的方法和思路。     

黄河流域节水高效农业建设的紧迫性及途径探讨

黄河流域由于水资源短缺,供需矛盾日益尖锐。本文在分析黄河流域水资源开发利用现状与建设高效节水农业紧迫性的基础上,对黄河流域建设节水高效农业的潜力进行了评价,并根据黄河流域上、中、下游水资源特点和农业生产现状对其节水高效农业的建设途径进行了探讨。建设高效节水的现代灌溉农业和现代旱地农业是黄河流域农业用水战略的必然选择。研究结果和结论对该区域维持21世纪农业可持续发展具有重要意义。