跨流域调水工程水源区生态补偿理论框架

[目的]通过建立水源区生态补偿机制,改善水源区生态环境,促进水源区和受水区的可持续发展。[方法]在分析跨流域调水工程水源区生态补偿定义、必要性和原则的基础上,从跨流域调水工程水源区生态补偿行为主体确定、生态补偿量计算、生态补偿模式与途径选择等方面对水源区生态补偿理论框架进行研究。[结果]跨流域调水工程水源区生态补偿的核心在于回答"为什么要补偿?""谁给谁补偿?""补偿的内容是什么?""如何补偿?"等问题。水源区生态补偿的途径主要包括实物和资金补偿,项目和产业扶持,政策和技术支撑,智力服务等。[结论]跨流域调水工程生态补偿机制有助于协调水源区及受水区关系,推动生态保护共建机制,实现可持续发展,促进生态文明建设。     

基于SWAT模型的大通河流域径流模拟

【目的】采用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型模拟大通河流域径流,为大通河流域水资源规划与管理提供科学依据。【方法】根据大通河气象水文、地形、土地利用、土壤类型等基础数据,以相对误差(Re)、线性拟合系数(R2)以及纳什效率系数(Ens)作为模型评价标准,研究SWAT模型对大通河流域径流的模拟效果。【结果】大通河流域月径流SWAT模拟值与实测值吻合较好,模型校准期(1978-1982年)和验证期(1983-1986年)的线性拟合系数、月径流相对误差以及纳什效率系数分别为:0.70,0.95%,0.69和0.69,-13.96%,0.68,表明SWAT模型能够较好地模拟大通河流域的月流量过程。【结论】SWAT模型可用于大通河流域径流模拟。     

暴雨洪水管理模型SWMM的研究及应用进展

SWMM(Storm Water Management Model)是近几年发展迅速、影响较大的水文模型。SWMM主要被用于模型适应性的检验及模型参数的识别、城市暴雨洪水地表径流及其污染过程的模拟、城市低影响开发效果的模拟、与其他模型软件的耦合应用模拟等方面。文章从SWMM的发展历程、模型原理及国内外的最新应用进行了归纳与分析,最后对SWMM在中国应用中存在的问题进行了探讨。     

不同湍流模型对库区水温分布模拟的影响

【目的】探讨不同湍流模型对库区水温分布模拟的差异,为大型深水水库水温的准确模拟提供科学依据。【方法】以黄河上游李家峡水库为例,分别选取Smagorinsky、标准k-ε、混合k-ε等3种湍流模型,模拟预测李家峡水库升温期和高温期库区水温的分布,利用实测的水温资料,对比分析3种湍流模型水温模拟的精度,总结3种湍流模型模拟库区水温的分布规律。【结果】Smagorinsky模型、混合k-ε模型模拟的坝前垂向水温与实测水温吻合程度较高,标准k-ε模型的模拟结果与实测水温有一定差异;3种湍流模型模拟的发电引水口水温均高于实测水温,混合k-ε湍流模型模拟的5月水温与实测水温的最大误差为5.2%,Smagorinsky模型、标准k-ε模型模拟该月水温的相应误差为11.1%和8.2%,以混合k-ε湍流模型的误差最小、精度最高;升温期3种模型模拟的纵垂向水温均呈混合状态分布,高温期均呈弱分层状态分布,其中混合k-ε模型模拟水温在水下20m以内出现较为明显的温跃层,与实测水温更为接近。【结论】针对大型深水水库的水温模拟,宜采用混合k-ε湍流模型,其模拟精度高、水温分布更接近实测。     

微咸水膜下滴灌不同灌水量对水盐运移和棉花生长的影响

在新疆巴州水管处重点灌溉试验站进行了不同微咸水灌水量(分别为300mm,337mm,375mm和412.5mm)的棉田膜下滴灌试验,研究了不同微咸水灌水量对棉田不同水平位置和垂直深度处的土壤水盐运移影响,分析了在不同灌水量下棉花生长及产量的变化,以寻求适宜棉花生长的膜下滴灌灌溉制度。结果表明:在棉花生育期内,土壤0—40cm深度宽行土壤含水量随灌水量变化波动较小,窄行及膜间土壤含水量随灌水量变化波动较大,膜间土壤含水量较宽行窄行要小;棉花生育期内滴头下方0—20cm的土壤含盐量均有减小,20—40cm土层的土壤含盐量随灌水的波动较大,灌水量较小的土壤含盐量较大,375mm灌水量对棉花根区土壤盐分淋洗的效果最好;随着灌水量的增加,宽行0—40cm土壤盐分均有一定程度的累积,窄行土壤均表现为脱盐,而膜间土壤由脱盐转变为积盐;种植区总的脱盐率分别为-12.8%,-33.3%,89.0%和94.4%;微咸水灌水量较大的棉花株高和茎粗变化较快,叶片数越多,叶面积越大;在棉花生育期末不同灌水量处理对铃重影响较大,且灌水量越大棉花产量越大,籽棉产量分别为4 681.35,5 052.45,5 006.85,5 817.90kg/hm2。     

浑水颗粒级配对一维入渗规律及致密层形成特性的影响

为探明浑水不同泥沙颗粒级配对入渗规律及致密层形成特性的影响,通过室内土柱垂直入渗试验,选取4种不同物理性黏粒含量的泥沙（5.59%,9.87%,18.43%,39.43%）,研究落淤层厚度、湿润锋运移距离、累积入渗量随入渗时间变化特征,并测定落淤层和入渗结束后不同深度（0—1,1—2 cm土层）土壤的颗粒级配。结果表明：浑水泥沙中物理性黏粒含量越大,落淤层厚度越大;同一入渗时刻湿润锋运移距离和单位面积累积入渗量随物理性黏粒含量的增大而减小。落淤层厚度随时间变化符合幂函数关系（R² > 0.9）,拟合系数随着物理性黏粒含量的增大而减小,而拟合参数在0.50上下变化。不同物理性黏粒含量下落淤层与入渗泥沙颗粒组成相似,2 cm入渗深度处土壤颗粒组成与原土壤类似;1 cm入渗深度处土壤<2 mm细颗粒含量较原土壤变大,随着物理性黏粒含量的变大,各处理分别增加4.29%,4.92%,7.96%及16.30%。研究结果可为进一步探究浑水入渗形成致密层特性提供理论依据。     

陕西沣河水环境特征及污染构成解析

通过资料收集和现场监测,对沣河2001-2011年水污染时空变化特征和成因进行了分析;在沣河秦渡镇水文站断面进行了洪水期与非洪水期水质水量同步监测,分析比较了洪水期和非洪水期水质特征;分别采用构建的水文分割法和通用的平均浓度法对沣河非点源污染负荷及其比重进行了计算。结果表明：（1）沣河2001～2006年污染较严重,2007～2011年水质逐年好转;2001～2006年从上游到下游沣河水质沿程逐渐恶化,2007～2011年沣河流域水质污染情况为上游<下游<中游;沣河2001～2006年NH3-N平均浓度基本处于Ⅲ类水质以内,2007～2011年基本处于II类水质以内;沣河2005~2006年COD平均浓度处于IV类水质以内,2007～2011年处于II类水质以内;洪水期水质好于非洪水期水质。（2）水文分割法和平均浓度法计算结果符合良好,该法可用于有限资料条件下非点源污染负荷的估算。沣河非点源污染影响在2007年后明显增大,2009年（P=45%）沣河秦渡镇水文站以上流域NH3-N和TN非点源污染负荷在总负荷中所占比例分别为47.40%和50.78%。NH3-N和TN年内非点源污染负荷所占比重从枯水期到丰水期呈明显递增趋势。     

引调水工程水源地水量水质联合风险研究

【目的】分析引调水工程水源地水量水质联合风险,为引调水工程的顺利建设提供科学依据。【方法】利用水质综合指数评价法对水质进行评价,分别利用水质综合指数和污染最为严重的指标与水量数据进行Copula水量水质联合分布函数的构建,并以引沁入汾工程为例对引调水工程水量水质联合风险进行研究。【结果】引沁入汾工程水源地水质状况良好,总体均能达到水质功能区Ⅳ类水要求;通过水量与水质综合指数计算得到的联合风险可以看出:就整个调水时期而言,有利于调水的概率为99.29%,不利于调水的概率为2.01%;通过水量与污染最为严重的水质指标TN计算得到的联合风险可以看出:就整个调水时期而言,有利于调水的概率为32.16%,不利于调水的概率为69.16%。【结论】引沁入汾工程水源地适合作为该工程的取水源地,但以后需加强对TN的控制和治理。     

北洛河未来径流变化分析

【目的】分析北洛河流域未来径流变化趋势,为该流域水资源管理与可持续利用提供理论依据。【方法】基于美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料和北洛河流域7个气象站的历史降水及蒸发资料,采用逐步回归法建立统计降尺度模型,在BCC-CSM1.1的2种不同情景(RCP4.5和RCP8.5)下,模拟未来时段的降水、蒸发情况,结合TOPMODEL得出未来的模拟径流。【结果】2种情景下,未来4个时期年平均降水均高于基准期值(除了RCP8.5情景下的2030s),年平均蒸发量均高于基准期值(除了RCP4.5情景下的2040s);除了RCP4.5情景下2015-2020年的冬季径流平均值(0.98亿m3)略低于基准期值(1.06亿m3)外,2种情景下夏、秋季及RCP8.5情景下冬季的径流平均值均高于基准期值,最大值均出现在秋季。【结论】将统计降尺度方法和TOPMODEL结合起来可以很好地分析未来径流的变化情况。     

纳米碳对黄绵土Cu(Ⅱ)迁移影响的研究

重金属污染治理对改善环境污染具有重要意义,基于室内扰动土柱试验,以黄绵土为研究对象,初步研究了在黄绵土中均匀混合及在表层混合不同含量纳米碳材料对土壤中重金属Cu(Ⅱ)迁移过程的影响。结果表明:(1)相同平衡浓度,随着纳米碳含量的增加,Cu(Ⅱ)吸附量加大,采用Langmuir方程拟合Cu(Ⅱ)等温吸附曲线,最大吸附量(Sm)随着纳米碳含量增加而增大。(2)对于均匀混合纳米碳的黄绵土和仅表层混有纳米碳的黄绵土,Philip方程均能较好地描述Cu(NO3)2溶液累积入渗量变化过程,湿润锋推进过程遵循幂函数变化。(3)随着纳米碳含量增加,Cu(NO3)2溶液累积入渗量降低,纳米碳含量较低时(0.1%,0.5%,1%),两种纳米碳添加方式对土壤累积入渗量的影响差异不大,纳米碳含量较高时(5%),均匀添加纳米碳土壤的累积入渗量曲线则显著低于表层添加纳米碳的土壤。(4)相对于空白对照土壤,两种施碳方式均提高了土壤表层Cu(Ⅱ)含量,且表层Cu(Ⅱ)含量明显高于深层土壤。纳米碳含量为0.1%,0.5%,1%时,两种添加纳米碳方式之间表层土壤Cu(Ⅱ)含量无明显差异,当纳米碳含量上升到5%时,均匀添加纳米碳土柱的表层土壤Cu(Ⅱ)含量显著高于表层添加纳米碳土柱,随着土壤剖面加深,不同处理土壤剖面处Cu(Ⅱ)含量无明显差异。因此,纳米碳对重金属Cu(Ⅱ)有很好的吸附作用,且在土壤表层添加纳米碳是一种经济有效的施碳方式。