宁夏引黄灌区耗水量及水均衡模拟

在系统地分析和总结以前有关研究成果的基础上，通过搜集和整理大量的试验观测资料，研究了宁夏不同地区地下水浅水埋深条件下的产汇流规律。由于引黄灌区受到引黄灌溉的人类活动影响十分激烈，大量的引黄水量使灌区形成了类似于江南的自然景观和下垫面条件，其产汇流规律与所处的干旱半干旱地区的一般性规律相差甚远，而与湿润半湿润地区基本相同。利用灌区引黄耗水量与引黄灌区降水量系列资料进行统计和分析的结果表明，灌区引黄耗水量与灌区降水量之间呈显著的负相关关系，说明降水量对灌区引黄灌溉水量的有效利用和无效蒸发产生较大的影响作用。然后根据灌区作物生育过程需水、耗水机理和灌区的水循环规律，建立起基于灌溉动态需水量计算的灌区水均衡模型，对宁夏引扬黄灌区的引水、耗水、排水进行了系统分析和精确计算。最后以1995年为现状年计算了在75%降水频率条件下，灌区的农业总引水量为 80.51×108m3，总耗水量为39.41×108 m3，其中耗用黄河干流的水量为32.31×108m3，为正确地分析和研究确定引黄灌区的总耗水量和直接耗用的黄河水量提供了依据。     

四水平衡模型在博斯腾湖流域水资源利用与保护中的应用

本文从水量分配、行业需水、供水能力、水利工程、水管理等方面分析干旱内陆区地表水、地下水、供需水和耗水等四水平衡,以及盐份的积-脱与分布,建立流域水平衡模型,通过各平衡量之间的相互制约、联合计算、相互检验以提高水均衡计算精度.以新疆博斯腾湖流域1980年～1998年逐月来水、引水、水位等监测资料为依据,率定与检验模型参数.应用该模型分析现状流域年总耗水量26.88×108m3,年脱盐18.7×104t,博斯腾湖水矿化度平均1.81g/L,地下水平均埋深1.76m,孔雀河年平均水量为12.62×108m3.用1960年～2000年41年水文系列资料,以1998年为现状水平年,模拟流域2010年以前可行的工程措施(保持现有耕地面积,农田节水、渠道防渗、地下水开采、排水渠疏竣、湖滨湿地恢复等)对水、盐、环境的影响,结果表明:流域年总耗水量24.25×108m3,年脱盐19.3×104t,博斯腾湖水矿化度平均1.12g/L,地下水平均埋深3.11m,流域环境逐渐改善;孔雀河年平均水量为15.71×108m3,达到了博斯腾湖向塔里木河输水的预期目标.模型较好地模拟各项工程措施对流域水环境、水平衡、水转换、水盐以及耗水等的影响.     

湿地生态环境需水量等级划分与实例分析;黄淮海地区

该文基本生态学的方法，按照湿地生态系统的组成结构及其功能，确定了湿地生态环境需水量的5个等级，即最大、最优、优等、中等和最小需水量。在此基础上，对湿地生态环境需水量各类级别的划分方法进行了分析，特别是对湿地植物需水量、湿地土壤需水量、净化污染物需水量等级进行了重点探讨，提出了相关的指标标准和相应级别。同时在相应计算公式的基础上，列出了各类型级别的需水量。以黄淮海地区作为案例，计算了该区湿地生态环境需水量，强调了保证和维持最小生态环境需水量的重要性。同时以相关规划为依据，对该区未来湿地生态环境需水量进行了预测。结果展示，包括典型湿地和湿地自然保护区在内，最小生态环境需水量平均为146.8×108m3,最优需水量平均为310×108m3.预测2010年、2030年和2050年湿地生态环境需水量分别为115.4×108m3-153.6×108m3,155.8×108m3-205.6×108m3和206.8×108m3-269.7×108m3。     

对巴音沟河总干渠改造工作的一些体会

巴音沟河总干渠是安集海灌区的骨干水利工程,承担向下游灌区供水的任务。巴音沟河总干渠设计流量60m3/s,多年平均引水量为2.11亿m3,对保证灌区的农业生产起到了决定性的作用。     

包头市水资源供需平衡分析

1　包头市可利用供水水源状况包头市区可利用的供水水源有 :地下水资源、水库水和黄河水。包头市及近郊范围内的地下水多年平均补给资源量为 1 .2 6× 1 0 8m3/a;水库可向城市提供 5× 1 0 4 m3/d,作为城市自来水公司季节性调节水源 ;目前包头市在黄河昭君坟段和磴口段取黄河水量为 1 .5 7× 1 0 8m3/a作为城市供水 (包括包钢用水 )。综合地下水和地表水 ,现包间市区可利用的水资源量为 3× 1 0 8m3/a左右 (含 1× 1 0 8m3/a的农业用水 ,可作为城市供水资源量约为 2× 1 0 8m3/a左右 )。 1 996年城市总供水量为 2 .5 5× 1 0 8m3/a,地下水已…     

华北平原地下水流模拟及地下水资源评价

本研究的目的是建立华北平原三维地下水流模型,并用于评价模拟区地下水资源量。首先在对华北平原水文地质条件进行了概化,垂向上分为3个含水层组。运用地下水模型软件GMS建模,将模拟区剖分为164行、148列4km×4km的规则网格。以2002年~2003年作为模拟期,通过深浅层地下水流场和65个典型观测孔的拟合对模型进行识别,并进行了模拟期的地下水均衡分析。运用所建立的地下水流模型,评价出1991年~2003年华北平原平均地下水补给资源量为256.68×10⁸m³/a;总可开采资源量为213.49×10⁸m³/a,其中浅层水可开采资源量为191.65×10⁸m³/a,深层为22.64×10⁸m³/a。最后对模型的应用前景进行了展望。     

我国农村有机废弃物资源及沼气潜力

我国农村每年有各类秸秆6.2×108t，除去40%用于饲料和其他工业原料外，若全部用于沼气发酵，每年可产沼气744×108m3。每年农村可有各种畜禽粪便34.781×108t（TS为20%），可产沼气1536.21×108m3。每年农村有人粪尿1.7×108t，可产沼气88.4×108t3。     

奎屯市饮用水源地调查

1 奎屯市城市地表水 奎屯市地表水主要是位于市区西郊的奎屯河和位于北郊的泉沟水库. 1.1奎屯河给水现状及水域功能区划分 奎屯河属奎屯市境内的一条中型河流,发源于天山腹地依连哈尔比尕山,流入艾比湖,全长约300km,流域总面积1564km2,多年平均流量6×108m3,年平均引水5×108m3,是奎屯市和乌苏县两地的主要农灌水和地下水的补给源.     

典型山地蒸散发时空变化模拟研究

基于考虑了水资源开采利用方案和农作物生长的新型陆面模式CLM_CERES,利用CMIP5多模式集合数据集驱动该模式,使用基于全球通量观测网络(FLUXNET)的地表蒸散发估算数据("MTE"数据)对模拟结果进行验证,系统分析了中国典型山地(太行山地、横断山地、黔桂喀斯特山地)基准期(1951-2005年)和预估期(2006-2060年)蒸散量时空变化。结果显示:三个区域CLM_CERES模拟蒸散量与MTE数据在月尺度上均具有较好的相关性,相关性均在0.76~0.88之间。1951-2060年太行山地和横断山地总蒸散量呈显著增加趋势,增幅分别为0.9806和0.7569mm/a(P0.001),以植被蒸散为主,黔桂喀斯特山地总蒸散量无显著增加趋势,以土壤蒸发为主;三个区域蒸散量的季节变化均呈现单峰曲线,峰值位于5-9月。太行山地和横断山地蒸散量的空间分布主要受气候和地形影响,黔桂喀斯特山地受其特殊的地表、地下水二元结构影响,对蒸散量的响应机制相对复杂。     

长江上游森林生态系统水源涵养量与价值的研究

该文以长江上游为研究区域，根据上游地区自然地理环境条件的差别，划分为暗针叶林、其它针叶林、阔叶林、经济林、竹林、灌木林和6个森林生态系统类型区域，并利用年降雨量、林冠截留量数据以及“影子工程”等方法，计量和评述了该地区森林生态系统的水源涵养效益。结果表明：长江上游地区森林生态系统的年涵养水资源量为2397.2814×108m3,涵养水源的年经济价值为1606.179×108元，相当于该区域1999年国内生产总值的1/4。     

宁夏平原区耗水量研究

由于地表地下水转换频繁、生产和生态耗水难以区分、当地降雨与外来水彼此混合、引排水量测算不清等因素，导致宁夏平原区耗水量难以计算。本文在分析现有耗水量计算方法优缺点的基础上，采用水循环模拟法研究宁夏平原区耗水量变化规律，建立平原区分布式水循环模型，从区域水循环机理出发，模拟当地水、周边来水和引黄水量在平原区人工系统和天然系统中的分配、蒸散发、入渗、产汇流等水循环过程。模拟结果表明：2000年宁夏平原区总蒸腾蒸发消耗水量为47.2×10⁸m³，其中消耗黄河干流水量为33.5×10⁸m³，若加上黄河河道耗水量，则宁夏平原区消耗黄河水资源总量为36.9×10⁸m³。1991年～2000年宁夏平原区耗水量规律为：灌溉面积增加是平原区耗水量增加的主要因素；区域总蒸发量呈现增加趋势，但天然生态系统消耗黄河水量逐渐减少；平原区消耗黄河水量不断增加，从1991年的27.6×10⁸m³增加到2000年的33.5×10⁸m³；黄河流域统一调度促使宁夏平原区引黄灌溉的效率呈现提高趋势。     

黄河远景需水分析──兼论西线南水北调的必要性

本文论述了黄河在全国经济发展中的战略地位和作用，在黄河可供水量分配方案的基础上，以１９９０年为现状，２０００年水平黄河地区工农业生产发展规划为依据，预测分析远景（２０３０年）黄河地区国民经济发展指标及对水资源的需求，并提出解决黄河地区远景缺水的对策和措施等。分析结果表明，远景黄河地区工农业及城乡生活需引水达１０６０×１０８ｍ３，需耗水８１０×１０８ｍ３，在考虑黄河可供水量及地下水充分利用的前提下，届时，黄河地区仍将缺水２５０×１０８ｍ３以上。解决黄河地区缺水的主要对策措施是实现跨流域调水。     

干旱区滴灌棉田灌水量与灌溉周期关系

由于其节水增产的优势,近年来,膜下滴灌在我国西北干旱区绿洲农田得到了迅速推广。由于轮灌仍是目前农田用水分配的主要方式,并且还需要考虑滴灌产生的土壤盐分积累问题,因此,对滴灌灌水量(Q)、灌水周期(T)以及相应的深层下渗(L)关系研究,不仅是农田用水分配的要求,也是盐分控制的需要。本文利用田间试验数据校验HYDRUS-2D模型,进行数值模拟试验,并结合马尔可夫链模型分析,分析不确定蒸散下的Q-T-L关系,结果显示:①总体上,随着灌水量的增加,可支持的灌溉周期增加,同时深层下渗增加,Q-T-L关系曲线表现为非线性关系;②其中存在3个关键Q-T阈值点:深层下渗出现点(Q为35mm,T为5d)、灌溉周期增加减缓点(Q为65mm,T为10d)、最大灌溉周期点(T为11d,Q为120mm)。因此,①在以水分利用为优先的模式下,最大灌水量不应超出35mm,最大灌溉周期为5d;②在灌溉间隔时间优先的模式下,有最大灌水周期11d,所需灌水量为120mm,适宜的灌水周期为10d,所需灌水量为65mm;③在有盐分淋洗需求模式下,适宜的灌水周期为10d,所需灌水量为65mm,产生下渗量约占灌水量17%,可用于根区盐分淋洗;④潜水位对灌溉产生作用的阈值深度是-300cm,高于时潜水可以补给根区土壤水分,从而增加灌溉周期。利用本文数值模拟与方法,可以为不同气候与土壤情形区域农田滴灌灌溉设计提供指导。     

缺水地区农业灌溉用水替代与农业发展

论述了基于经济可持续发展条件下实现资源替代的理论内涵,利用河北平原灌溉试验资料及京津唐地区1980年～2000年的农业系统资料,分析了该地区农业用水条件及变化,系统阐述了:①实施控制灌溉技术,利用土壤水替代灌溉水;②实施农业高产栽培技术与节水灌溉技术结合,替代短缺的灌溉用水;③通过农业产业和种植业结构调整,实现资源替代等的理论可能性与实际效果.结果表明,京津唐地区农业用水在零增长的条件下,实现了农业向可持续发展的走势.     

黄河下游悬河段断流对沿岸地下水影响评价

黄河下游悬河段地下水系统分布面积29288.27km2,含有两个含水层组.浅层含水层组赋存潜水和微承压水,中深层含水层组赋存承压水;并对含水介质结构、边界条件及地下水流态进行了研究,建立了水文地质概念模型,构建了三维地下水流数学模型.通过对数学模型的识别和验证,进行了悬河段地表水、地下水转化关系的模拟研究:预测了黄河下游在不同的断流时间和断流河段长度下,黄河侧渗量的变化趋势.模拟计算结果表明,花园口站-河口段全年断流时,黄河悬河段无侧渗补给;断流300天时,黄河全年侧渗量为2.98×108m3,较现状年侧渗量减少了52.25%.夹河滩站-河口段全年断流时,黄河全年侧渗量为1.6×108m3,较现状年侧渗量减少了74.4%;断流300天时,黄河全年侧渗量3.46×108m3,较现状年黄河侧渗量减少了44.5%.泺口站-河口段全年断流时,黄河全年侧渗量为4.83×108m3,较现状年黄河侧渗量减少了22.58%;断流300天时,黄河全年侧渗量为5.17×108m3,较现状年黄河侧渗量减少17.06%.利津站-河口段全年断流时,黄河全年侧渗量为6.15×108m3,较现状年黄河侧渗量仅减少1.5%.上述研究为水资源合理开发利用和黄河水量人工实时调控提供了依据.     

水资源配置的水循环响应定量研究——以宁夏为例

水资源配置是通过一系列工程措施和非工程措施组成的综合体系实现，这些措施将从水循环过程和路径两方面改变区域水循环状况，区域蒸散发量、地表地下水资源分布、产汇流、入渗、地下水位等将发生显著的变化，而这些变化将直接影响到区域未来水资源量、需水量和生态环境等状况，也关系着水资源配置的合理性与否。本文以宁夏为例，针对不同的研究区域，系统分析了水资源配置措施可能带来的区域水循环的影响情况，提出了水资源配置对区域水循环影响的定量分析方法，并且给出了水资源配置措施下宁夏平原区、扬黄灌区和南部山区所产生的水循环变化，为水资源合理配置决策提供了支持。     

黄河源区径流变化模拟及未来趋势预估

黄河源区是黄河流域的重要组成部分,其径流变化影响着整个流域的水资源和生态系统安全。本文利用1976—2014年黄河源区径流、气象、数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）、土地利用、土壤以及第六次国际耦合模式比较计划CMIP6（6^th Coupled Model Inter-comparison Project）中8个模式的3个未来情景（SSP126、SSP245和SSP585）气象数据,基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型,对黄河源区主要水文站的径流进行了模拟、未来预估和变化分析。研究表明：①SWAT模型对黄河源区历史径流模拟的适用性较好,径流模拟的不确定性较小,模拟值较接近于实测值。②参数敏感性分析表明27个与水文有关的参数都对径流模拟有一定的影响。其中,土壤蒸发补偿因子、湿润条件II下SCS（Soil Conservation Sevice）径流曲线数、浅层地下水径流系数的敏感性较强,径流受陆面蒸散发、下垫面和降水影响较大。③降水是影响未来径流的主要因素。在SSP126和SSP245两种未来情景下,吉迈、玛曲和唐乃亥3个水文站在2021—2100年的两个时期（2021—2060年和2061—2100年）年均流量均呈增加趋势;而在SSP585情景下,2021—2060年呈增加趋势,2061—2100年则呈减少趋势。相对于1976—2014年,未来近期（2021—2060年）唐乃亥和玛曲站年均流量在SSP585情景下增加幅度最低,SSP126情景下增加幅度最高;吉迈站在SSP245情景下增加幅度最高,SSP126情景下增加幅度最低;未来远期（2061—2100年）3个水文站除了吉迈站是在SSP126情景下增加幅度最低外,其余均是在SSP585情景下增加幅度最低,SSP245情景下增加幅度最高。研究结果可为黄河流域水资源管理、防洪蓄水和生态环境保护等提供科学依据与理论支撑。     

干旱区滴灌水盐调控改良重度盐碱地棉田的包气带水分运移分析

包气带水分运移规律的研究能够为干旱区滴灌水盐调控改良盐碱地的技术提供理论基础。本文以克拉玛依农业开发区经改良的重度盐碱地棉田为例,观测棉花生长季内的土水势、土壤含水量和不同水体的同位素组成的时空分布特征,分析包气带水分运移。结果表明：①在滴灌水盐调控下,经改良的重度盐碱地棉田0~60 cm土层的含水量随时间的变化最大,受灌溉水（降水）入渗、蒸散发的影响最为明显;60~220 cm土壤含水量、土水势和土壤水同位素组成随时间的变幅相对较小,受灌溉水（降水）入渗、蒸散发的影响相对较小;220~260 cm土壤含水量、土水势和土壤水同位素组成随时间的变幅最小,受地下水的影响较明显;②120 cm和150 cm土壤水,100 cm和180 cm土壤水,260 cm土壤水中降水和灌溉水的贡献比例分别约为22%和78%,40%和60%,46%和54%左右,分别反映本次试验入渗水、前期土壤水、地下水的同位素组成特征;③灌溉水对地下水的影响较小,试验期间地下水位的抬升主要来自于侧向径流补给。     

渭河流域潜在蒸散量时空变化及其突变特征

本文根据渭河流域21个气象站1959年-2008年的逐日气象资料,选取FAOPenman-Monteith法计算各站潜在蒸散量,然后采用Spline插值法生成流域潜在蒸散量分布图,并利用Mann-Kendall法分析各站年潜在蒸散量长期变化趋势,最后采用Pettitt法对各站年潜在蒸散量进行突变检验。结果表明:流域多年平均年潜在蒸散量在779.1～1017.6mm之间,空间分布总体趋势为东高西低,北高南低,由东北向西南递减,其中夏季>春季>秋季>冬季;近50年来流域大部分地区潜在蒸散量呈增大趋势,西安周边小部分中下游地区出现减小趋势;流域年潜在蒸散量有两个偏大期和一个偏小期,各季值与年值变化趋势大体一致,其中夏季和春季对年值贡献最大;13个站点年潜在蒸散量在0.05显著性水平上检测到突变点,15个站点年值在1993年、1994年发生明显增大突变,4个站点在1978年、1979年出现明显减小突变。     

基于水足迹视角的中国北方10省三大粮食作物种植结构优化

水资源短缺与水-土-粮系统不协调是制约中国粮食生产可持续发展的重要因素,种植结构优化作为农业结构型节水的重要举措,对保障中国水资源安全与粮食安全具有重要意义。本文聚焦中国北方10省,揭示水足迹视角下水资源压力与三大粮食作物种植结构的关系,探讨不同目标权重情景下三大粮食作物种植结构的优化趋势,并通过构建多目标种植结构优化模型,得出不同节水情景下北方10省三大粮食作物种植结构优化方案。研究表明：①中国北方10省中粮食种植规模较大的地区水资源压力指数普遍偏高,水资源约束呈趋紧态势;②当使用熵权法对经济收益、蓝水（灌溉水）消耗和绿水（雨水）利用目标客观赋权时,北方10省将增加高收益高耗水的水稻种植。随着蓝水消耗最小化目标的权重逐渐加大,水稻种植面积和蓝水耗水量会逐步减少;③在15%节水情景中,山东、山西、内蒙古、陕西、甘肃、青海应调增玉米种植面积而减少水稻和小麦的种植面积,宁夏和新疆应调增小麦种植面积而调减水稻和玉米的种植面积,河南应调增水稻和玉米的种植面积而减少小麦的种植面积;④在节水5%、10%和15%情景中,优化的种植结构能够使北方10省三大粮食作物生产的蓝水足迹总量较2019年分别减少38亿m³、51亿m³和64亿m³,平均单位蓝水足迹的现金收益提升4%、3%和2%。本文结果对保障中国粮食安全,实现农业可持续发展具有重要的政策启示。