浙江省钱塘江流域生态环境需水量研究

从浙江省钱塘江流域现有的水资源开发利用中存在的生态环境问题出发,探讨了符合钱塘江流域生态环境特点的多年平均适宜生态环境需水内涵,并在此基础上,建立了河道内多年平均适宜生态环境需水和河道外多年平均适宜生态环境需水两个部分的计算模型.模型计算结果表明,钱塘江流域多年平均河道内生态环境需水量为1.59×10~(10)m~3/a,河道外生态环境需水量为6.70×10~9m~3/a,多年适宜生态环境需水总量为2.26×10~(10)m~3/a.研究结果可为浙江省钱塘江流域的生态环境保护、水资源的可持续利用以及湿润区生态环境需水研究提供决策依据.     

基于作物需水量的城市农业水资源评估——以贵州省贵阳市为例

[目的]对贵阳市城市农业绿水和蓝水的水足迹与灌溉效率进行定量研究,为科学定量评估城市农业用水和管理监测提供依据。[方法]利用实地调查数据、贵阳市气象数据与农业统计数据,基于作物需水量、水足迹的方法进行农业水资源评估。[结果]①作物水足迹极值取决于调查样地作物单位面积产量的极值。②贵阳市城市农业不同作物生长的消耗绿水量均高于蓝水量,绿水量和蓝水量的比例范围从最低53.81%(豇豆)到最高63.60%(番茄)。③贵阳市城市农业3种灌溉效率(沟灌、喷灌和滴灌)分别为27.23%,69.45%与80.32%。④2017年贵阳市城市农业蓝色水量灌溉需求量在4.81×10~5 m~3(完全滴灌)与6.93×10~5 m~3(完全沟灌)之间。[结论] 2017年贵阳市城市农业总用水需求为1.29×10~6 m~3,其中8.84×10~5 m~3为绿水,4.02×10~5 m~3为蓝水。灌溉方式对贵阳市城市农业用水有较大的提升空间,滴灌方式对贵阳市城市农业水资源管理贡献率达53.09%。     

径流季节变化对清水河河道生态环境需水量的影响

[目的] 估算清水河河道生态环境需水量,为保证清水河发挥其正常生态功能以及流域内水资源的合理配置提供依据。[方法] 通过对清水河流域用水情况实地调查,在分析整理多年水文统计资料的基础上,考虑生态用水安全,根据清水河径流随降水时间的季节性变化特点以及流域多年水文变化特征,在空间上选取清水河干流的不同断面计算河道生态环境需水量。针对需要满足河流不同生态功能要求,分别采用Tennant法、面积定额法,90%保证率最枯月水量法等方法计算河道基础生态需水量、蒸发需水量、输沙需水量以及水体自净需水量。[结果] 清水河河道生态环境需水量包括基础生态需水量、蒸发需水量、输沙需水量及水体自净需水量,年需水总量上游段为6.29×10⁶ m³,中游段为6.57×10⁷ m³,下游段为1.65×10⁸ m³。[结论] 清水河河道生态环境需水量与泥沙含量和水质有直接关系。泥沙含量高是清水河河道生态环境需水量高的最主要因素。     

玛纳斯河流域生态需水量估算

玛纳斯河流域是典型的内陆河流域,生态需水是流域水资源合理配置的基本参数.从农田防护林、农田水盐平衡、水库湖泊需水和河道生态需水4个方面对玛纳斯河流域生态需水开展分析.结果表明:4部分生态需水分别为:1.55,2.95,2.01,2.33亿m3.维护流域稳定条件下的最小生态需水量为8.84亿m3,占水资源总量的34.76%,占地表水量的38.59%.     

基于水足迹理论的水资源评价——以河北省张家口市宣化区为例

[目的]河北省张家口市是2022年北京冬季奥运会雪上项目的举办地,其中宣化区是当地重要工业区,对当地用水和水质有举足轻重的影响。对宣化区水资源情况进行分析,旨在保障冬奥会顺利进行。[方法]采用水足迹理论对张家口市宣化区2007—2014年的农业、工业和生活用水情况进行分析,并结合水量、水质评价其水资源短缺状状况。[结果](1)宣化区2007—2014年平均蓝水足迹5.77×10~7 m~3,且工业占比最大;绿水足迹年平均值为9.90×10~6 m~3,全部来源于农业。(2)以COD为主要污染物排放指标核算该地区灰水足迹,年平均灰水足迹为4.22×10~7 m~3。(3)根据年平均水量型缺水指标(Iblue为3.55)和年平均水质型缺水指标(Igrey为0.51)可知,宣化区属于严重水量型缺水地区,且水质型缺水情况日益明显。[结论]从宣化区用水现状来看,当地亟需优化产业结构,提高非常规水源利用率,改善区域水资源治理模式。     

东辽河流域河流系统生态需水研究

河流系统的生态需水是指维持河流正常的生态结构和功能所需要的一定水质最小水量 ,具有明显的时空变化特征。河流系统的生态用水包括河道系统 (包括排沙生态用水和水面蒸发生态用水 )和洪泛地系统两大系统的生态用水。东辽河流域河道系统生态需水量占年均径流量的 44 .43%。洪泛地生态用水量为 16 .87亿 m3,占全流域年均降水量的 2 8.0 2 %。必需采取有效措施进行河流水资源开发的有效调控。     

基于多种水文学方法的干旱区内陆河流健康流量重构

[目的]采用多种水文学方法重构叶尔羌河河流健康过程,以期为基于河流健康的生态调控提供科学依据。[方法]以新疆干旱内陆河流叶尔羌河为研究对象,选取卡群水文站1957—2015年逐月实测流量资料,基于叶尔羌河包括河流形态、水文条件、河流生态系统等河流修复目标,兼顾目标的功能需求性与可达性,将河流保护目标分为保守目标和最优目标,采用改进Tennant法、Texas法、月保证率法、河流输沙需水经验公式等水文学方法,重构叶尔羌河各时段健康流量过程。[结果](1)保守河流保护目标下枯水时段、平水时段和丰水时段的平均健康流量分别为4.93,13.35,80.49m~3/s,折算成水量依次为5.20×10~7,1.41×10~8,8.48×10~8 m~3。考虑输沙需水情况,年健康需水量为1.19×10~9 m~3。(2)最优河流保护目标下枯水时段、平水时段和丰水时段的健康流量分别为14.95,24.14,182.12m~3/s,折算成水量依次为1.56×10~8,2.54×10~8,1.92×10~9 m~3。考虑输沙需水情况,年健康需水量为2.33×10~9 m~3。[结论]通过对比相关文献、资料,认为基于多种水文学方法的干旱区内陆河流健康流量重构成果基本合理,可为后续河流健康的水资源调控界定和生态环境保护等方面提供科学指导。     

民勤地区供水和生态需水量分析

当今世界水环境污染和水资源短缺问题日益突出。如何进行水资源优化配置,将人类活动控制在生态、资源、环境允许范围内,核心问题是生态需水量的确定。通过对国内外生态需水量研究现状的分析,阐述了生态需水量的概念:在现状和未来时空间尺度上,一定的生态环境标准条件下,为维持流域或区域特定的天然生态环境功能必须保障蓄存和消耗的最小水量。对目前采取的各种生态需水量计算方法进行了总结,计算了民勤生态需水量。结果表明,为了使民勤生态系统不再恶化,每年需要补给2.406×108~2.414×108m3的水。如果考虑民勤地区人的生活用水和农业灌溉用水4.263×108~5.458×108m3,民勤地区的总需水量应为6.669~7.872亿m3。     

考虑生态的灌区水资源区间两阶段随机规划模型建立与应用

在传统农业水资源优化配置研究中,往往因经济效益忽视了农业水资源复合生态系统中生态子系统对其他子系统有较大的影响。因此,该文以建三江地区为研究对象,通过概率分布函数和离散区间数的结合,构建区间二阶段随机规划模型,以解决农业水资源优化配置过程中农作物水量配置、生态需水、水质污染治理补偿、来水不确定、经济效益等问题。以2011年建三江地区作物的种植灌溉情况和农用化肥使用情况进行研究分析,得到生态子系统中在来水水平分别为低、中、高时地表水水质治理成本分别为[1 400.24×10~6,2 372.42×10~6]元、[1 033.44×10~6,1 850.26×10~6]元、[526.84×10~6,1 437.95×10~6]元,地下水分别为[253.07×10~6,501.71×10~6]元、[174.13×10~6,308.27×10~6]元、[57.62×10~6,138.54×10~6]元。该模型量化分析农业水资源复合生态系统中影响因素,为决策者提供了合理的决策区间,有效平衡农业水资源子系统与生态子系统之间的关系,为农业水资源合理配置提供了科学的依据。     

成都市生态需水量研究

为了解成都市生态需水量变化规律,从城市生态需水量的概念出发,对生态需水量进行分类,总结出成都市生态需水量主要包括生态基流需水量、绿地需水量和环境卫生需水量。以2010年为计算水平年,经计算成都市生态需水总量达55.54亿m~3,其中河道内生态需水量每月基本保持稳定,河道外生态需水量与绿地需水量呈正相关关系;从生态需水量年内变化趋势来看,当年年末至翌年年初,需水量增加较快,而区外来水、区域降水与生态需水量变化趋势存在一定的时间差,在年初和年末水资源不能满足生态用水需求,可能存在缺水情况。     

基于成本视角的水质水量双向调节生态补偿量研究

[目的]以黄河流域陕西片区为实例进行水质水量双向调节的生态补偿量研究,为解决黄河流域上下游生态权益分配矛盾,实现流域区域间公平发展提供理论依据。[方法]同时考虑成本、价值和奖惩3个方面,以基本补偿标准为基础,采用水质改良系数法和水量贡献度法,构建基于水质水量的补偿标准测算模型开展研究。[结果]黄河流域陕西片区生态补偿量的基本补偿标准为13.74亿元;基于水质、水量调节值分别为-5.66和6.84亿元;2018年陕西省获得生态补偿金额为14.92亿元。[结论]相比以往的测算模型,该模型的测算结果更符合实际情况,同时也更适应于外部环境要素的变化。     

三江源地区林草生态系统水源涵养服务评估

[目的]分析青海省三江源地区生态工程实施前后生态系统水源涵养服务的变化情况,客观评估生态工程的效果。[方法]采用降水贮存量法估算三江源地区林草生态系统的水源涵养量。[结果]1997—2012年三江源地区林草生态系统水源涵养服务在波动中有所提升,平均水源涵养量为1.54×1010m~3/a,单位面积水源涵养量为430.67m~3/hm~2。三江源生态保护与建设工程实施后(2005—2012年)林草生态系统年平均水源涵养量比前期(1997—2004年)增加了15.60%。从空间格局而言,三江源地区林草生态系统涵养水源能力自东南向西北逐渐递减。单位面积水源涵养量澜沧江流域最高,其次为黄河流域,长江流域最低。真实气候条件和平均气候状况下,生态工程实施后的区域林草生态系统水源涵养量均比前期高。前期主要受到区域气候变化的影响,后期则叠加了生态工程的驱动作用。两种情况下,生态工程实施后三江源地区林草生态系统水源涵养量的线性变化趋势分别为1.94×10~9和4.64×10~8 m~3/10a。[结论]生态工程对三江源地区水源涵养服务提升的贡献率约为23.98%。     

策勒绿洲生态与灌溉用水对地下水埋深的影响

[目的]估测地下水资源变化动态并对其安全性进行识别,为策勒绿洲水资源管理及维护绿洲生态安全提供一定决策依据。[方法]分析策勒绿洲总用水需求,基于策勒河径流与地下水动态监测数据,计算绿洲用水缺口;最后,通过绿洲长期地下水位监测资料分析地下水位随时间变化规律。[结果]综合考虑生态用水背景下,策勒绿洲年均用水缺口5.20×10~6~1.15×10~7 m^3,当利用策勒绿洲地下水补足绿洲用水差额时,地下水平均埋深年均下降0.27~0.60m,在非枯水年状态下策勒绿洲地下水补给相对充足使得地下水平均水位无明显变化,只在地下水水位时空分布上有所改变,如2008—2014年绿洲地下水平均埋深虽有较大幅度波动,但基本维持在21m上下。[结论]短期来看策勒绿洲地下水埋深变化处于安全范围内,但为了保证绿洲健康可持续发展,并维持地下水埋深的稳定,当前应投入财力到水资源使用的监督和管理中去,将建设农业节水设施作为长期发展策略。     

新疆皮山县绿洲需水量变化与绿洲稳定性

[目的]探讨和评价新疆地区皮山县在水资源供需平衡状况和水资源约束条件下的绿洲稳定性,为该区域生态环境保护提供决策支持与科学依据。[方法]基于1998—2012年Landsat TM/ETM+遥感影像数据和基础地理数据,在RS技术的支持下对皮山县绿洲进行了土地利用信息提取,结合水文和气象数据(气温、降水数据)估算皮山县绿洲15a来的社会经济和自然生态系统综合需水量,并在此基础上进行分析。[结果]皮山县绿洲渠系利用系数低,耕地灌溉定额高,耕地耗水比例大,且社会经济耗水量不断增加。15a间皮山县绿洲需水量增加了2.73×108 m3,现状供给量存在很大的缺口。2010年缺水总量到达2.74×108m3,虽然2012年缺水有所缓解,但自然生态环境缺水量增加,占到水资源总缺水量的59.75%,供需表现出很大的不平衡性。[结论]从现有的绿洲面积看,水资源供给量存在较大的缺口,绿洲已处于极不稳定状态。     

北京市城市绿化用水的供需风险评估

北京市水资源短缺的问题已成为制约社会经济发展和影响社会稳定的重要因素之一,因此,如何协调北京市城市绿化与水资源的合理有效利用问题亟需得到解决。基于北京市城市绿化现状及水资源利用现状,采用尺度扩展法,计算了2012年北京市城市绿化的生态需水量,并结合北京市有效降雨利用量和实地调查数据,求得2012年北京市城市绿化的理论供水量和实际供水量。在此基础上,利用灰色马尔科夫链模型与熵值法对北京市城市绿化供水的3种来源(地表水、地下水、再生水)做出评估,得出2014年实际供水量预测值区间。2012年北京市理论供水量为5.07×10⁸ m³,实际供水量为6.86×10⁸ m³。2014年预测实际供水量区间为7.29×10⁸~7.93×10⁸ m³。评估结果表明,北京市仍存在城市绿化用水供需风险问题,并据此提出相关节水措施和建议,为保障北京城市供水安全与水资源可持续利用相关研究提供参考和借鉴。     

江西省2007-2011年水资源生态足迹和生态承载力动态特征

[目的]为定量评价江西省水资源可持续发展状态。[方法]以水资源生态足迹的基本原理和计算模型为基础,分析了江西省2007—2011年水资源生态足迹、生态承载力和水资源负载指数的动态变化。[结果]2007—2011年江西省水资源生态承载力整体上呈现增加的趋势,从2007年的2.029 12×108 hm2增加到2010年的4.151 51×108 hm2。总水资源生态足迹5a整体上呈现增加的趋势,从2007年的3.882 09×107 hm2增加到2011年的4.344 7×107 hm2。万元GDP生态足迹呈逐渐增加的势,水资源利用率有所降低。[结论]水资源生态足迹的变化与社会经济发展密切相关。应该充分调整产业结构,合理调度、利用水资源,促进江西省整个社会经济的持续发展。     

干旱内陆河流域平原区生态环境需水分析——以新疆自治区台兰河流域为例

从干旱区台兰河流域存在的环境问题出发,在确定流域平原区生态环境需水类型的基础上,构建了台兰河流域平原区生态环境需水定量模型,估算了流域平原区生态环境的规模。计算结果表明,台兰河平原区最大生态环境需水量为4.146×108m3,最小生态环境需水量为2.372×108m3,最适生态环境需水量为2.983×108m3,分别占台兰河平原区水资源总量(8.121×108m3)的51.05%,29.21%和36.73%。在不考虑河流输沙需水量的情况下,台兰河河流生态环境需水量平均为1.440×108m3。在考虑输沙需水量的情况下,河流生态环境需水量平均为2.604×108m3。明确了在确定流域生态环境需水量时,必须考虑研究区环境状况和生态保护目标,从而在不同区域和用水部门间进行调配,并针对流域不同的生态系统状况和对应生态系统类型确定了面向生态的水资源合理配置方案。     

石羊河流域水资源对武威市经济发展模式的影响

[目的]通过分析甘肃省武威市水资源消费量与产业结构之间的关系,为制定干旱区城市发展策略提供参考。[方法]利用IPAT模型的演化方程(IGT方程)以及优化建模软件LINGO 10.0。[结果]在1998—2004年无约束的水资源供给条件下,武威市经济增长严重依赖于水资源消费量。2005年开始实施限水措施后,其经济增长对水源消耗依赖程度开始大幅下降,2008年以后处于一种较为稳定的下降状态。通过水资源利用情景模拟,得出最有利于减缓水资源消费量的途径。武威市2015年的水资源消费量为1.67×109 m3,地区生产总值为4.40×1010元。[结论]在加速经济增长,合理调整产业结构,加强节水的弱控水条件下,最有利于实现武威市经济与水资源消费稳步发展。     

海河流域水土保持生态用水研究

 为确定海河流域不同类型区水土保持综合治理的减水减沙作用,并为估算生态用水提供依据,采用定性与定量相结合的方法,划分海河流域生态环境建设区;在分区的基础上,根据多年来小流域治理减水减沙作用的观测成果,分析、计算黄土丘陵沟壑区、土石山区、石质山区的减水减沙定额;以各分区水土流失综合治理的保存面积及规划治理面积为依据,计算出海河流域现状、2010年及2030年的水土保持生态用水分别为26.06亿、42.92亿及71.53亿m3。