实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动理论基本框架

在变化环境下,区域水资源系统演变规律正在发生深刻变化。解决新形势下出现的水问题单单依靠传统的实体水资源规划、调度和调控手段还不够。虚拟水概念和理论的提出拓展了水文水资源的认知范畴,丰富了水问题的解决手段。然而,如何搭建虚拟水理论与传统水文水资源认知体系的统一框架,认识自然-经济-社会连续系统中水资源演化的新规律,目前学界还没有成熟统一的看法。该文首先提出了实体水-虚拟水耦合流动效应的基本理论框架,指出实体水-虚拟水耦合流动是现代环境下自然-经济-社会水资源系统呈现的新特征。其次,从文明进步和生产力发展角度,论述了人类社会水文水资源系统的演化历史,将水文水资源系统演进大体分为三个阶段:早期的实体水"一维一元"自然循环阶段,近现代的实体水"二元"水循环阶段和当前的实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动阶段。最后,该文详细论述了实体水-虚拟水耦合流动过程的路径结构,并针对其流动过程和状态表征提出了定量表达方程,初步构建了实体水-虚拟水耦合流动基本理论框架。     

桂林市堰塘湿地农田水环境修复技术研究

从农田灌溉与水环境保护角度,论述了桂林市农田水环境现状并分析其面源污染的成因,提出利用南方堰塘湿地对农田水环境进行保护和修复是一项有效的技术措施.观测结果表明,南方水稻田废弃堰塘改造后的半人工湿地对农田排水中氮、磷元素的去除效率很高,分别达到了53.8%和61.1%,在水稻抽穗开花期湿地的去除效率最好,在返青和黄熟期湿...     

用DrainMOD模型模拟稻田排水与氮素流失

稻田排水伴随的氮素流失是造成当前农业面源污染的主要原因之一。DrainMOD排水模型和DrainMOD-N氮素运移模型是模拟田间尺度下土壤水氮运移的有效工具。该文将模型应用于湿润的水稻种植区,对湖北漳河灌区稻田排水和氮素流失过程进行了模拟。结果显示,水稻全生育期模拟排水总量、硝态氮和铵态氮流失总量与实测值吻合较好,相对误差分别为4.6%、16%和2.8%,但从各生育阶段分开的模拟结果来看,还存在较大的误差。经初步分析,观测资料有限,模型参数率定不充分是主要原因。研究总体表明,DrainMOD模型可以有效地描述稻田排水排氮过程,对提高水肥效率,预防面源污染具有重要意义。     

黄土高原典型区雨水资源化潜力模拟与评价

为充分利用雨水资源应对黄土高原水土流失和干旱缺水的问题,引入分布式水文模拟技术,构建具有物理成因机制的分布式雨水资源化潜力评估模型,解决雨水资源利用的核心问题--评价当地的雨水资源化潜力。通过研究黄土高原典型区域黄河河口镇至龙门段(河龙区间)的雨水资源情况,定量评估该区域雨水资源化潜力,结果表明:在气候变化和人类活动的双重背景下,20世纪80年代后,黄河流域河龙区间的地表径流量、土壤有效水增量和雨水资源化潜力呈现上升趋势;河龙区间大部分地区雨水资源呈增长趋势,雨水资源可基本满足现有条件下区域植被恢复的用水需求。气候变化对雨水资源化潜力起正影响作用,贡献率为63.4%,土地利用/覆盖变化则为负影响,贡献率为-36.6%。人类活动对区域雨水资源利用的影响不容忽视,应大力发展干旱半干旱区降雨-径流调控技术,提高雨水资源化利用率,以保障区域生态-经济协同可持续发展。     

漳河灌区水稻种植前后土壤养分变化研究

利用湖北漳河灌区典型试验区取样点上的土壤养分数据,运用经典统计学的有关理论分析了水稻种植前土壤养分的背景值。结果表明,试验区土壤氮元素供应较充分,土壤总氮和碱解氮的平均含量分别达到了1.140g/kg和107.980 mg/kg,但是试验区土壤磷元素相对缺乏,总磷和速效磷的含量分别仅有0.642 g/kg和16.619mg/kg,并且磷元素含量在区域内的变异性也很大。同时,对在区域内选取的3块典型田块的土壤养分在水稻种植前后的变化进行了对比分析,分析结果显示,土壤总氮和总磷在水稻种植后的含量平均降幅分别为26.28%和40.9%,统计学显著性检验证明氮元素减少不明显,而磷元素减少显著。结合地统计学的有关理论应用克里格空间插值,对取样点外区域土壤养分背景值进行了估计,并做出养分分布等值线图,为指导农户科学合理施肥,提高肥料利用效率和减轻农田面源污染提供参考。     

塘堰湿地减少农田面源污染的试验研究

为研究塘堰湿地对农田氮磷污染的去除效应和规律,在湖北省漳河灌区选取1座典型塘堰并进行改造,于2009年5-9月水稻生育期在塘堰采集水样进行氮磷浓度化验分析。结果表明,塘堰湿地对总氮、总磷整体去除率分别为45.88%、44.20%,取得了良好的降解作用。湿地3个处理单元的对比试验表明,优化了植物种植密度的单元,降解氮的能力显著增强,说明湿地植物对氮素的吸收是湿地去除农田面源污染中氮素的一个重要途径。单元Ⅲ(对湿地底泥进行了疏浚,回填新的底泥,然后重新调整种植密度)比单元Ⅱ(对湿地植物密度进行了优化)的磷的去除效果好,说明底泥对磷的吸附在湿地降解磷素中起重要作用。该研究为以后的湿地研究提供参考。     

基于URMOD模型的市区蒸散发模拟与遥感验证

为了描述城市区域水文过程,该文利用中国水利水电科学研究院水资源研究所开发的分布式水文模型Simulating Model for Urban Water Cycle （URMOD）,以北京市四环路以内区域为例对不同下垫面蒸散发量进行了模拟计算。结果表明,城市区透水区域和不透水区域的蒸散发规律有很大差别,模拟期2002－2005年,草地、林地和水面的年均蒸散发量分别为578.4、571.2和1?130.5?mm,而不透水区域的年均蒸散发为161.0～269.1?mm。将模拟蒸散发量和遥感反演数据进行对比,模拟月蒸散发数据系列与遥感反演结果吻合度很好。该模型可以有效模拟城市区实际蒸散发量。     

黄河流域小麦生产水足迹量化与评价

为准确评价区域不同时空尺度作物生产耗水量及耗水效率的动态变化及其分布规律,以黄河流域典型年为例,基于作物水分生产力模型Aqua Crop,考虑不同供水和灌溉方式,在5'空间尺度对流域内小麦生产水足迹进行了量化与评价。结果表明:流域小麦水足迹总量和单位生产水足迹年均值分别为2.19×10~(10)m~3和1.22 m~3/kg,蓝水足迹占65%,单位生产水足迹呈现上游向下游递减的趋势。传统地面灌农田小麦生产蓝、绿水足迹量分别为流域总量的92%和50%。流域灌溉条件下小麦生产水足迹(1.40 m~3/kg)高于雨养条件(1.12 m~3/kg);灌溉方式对小麦生产水足迹影响显著,其中微灌仅为1.67 m~3/kg,喷灌条件下高达2.07 m~3/kg。供水与灌溉方式对区域农作物生产水足迹的影响不可忽略,考虑不同供水与灌溉方式的作物生产水足迹量化与评价将成为农业水资源高效利用的重要基础。研究结果可为不同时空尺度农作物水足迹核算和区域农业节水策略制定提供参考。