基于全球陆面数据同化系统蒸散量的GSAC模型率定

在识别缺资料流域水文模型参数时,目前常采用的区域化方法存在相似流域间降雨径流关系差别较大、模型参数与流域属性间的相关性不明显、在大范围缺资料地区难于选取参考流域等问题。本文从全球陆面数据同化系统(GLDAS)获取流域蒸散量数据,提出利用GLDAS蒸散量率定GSAC模型的方法。首先,通过合并网格建立GSAC模型模拟的蒸散量与GLDAS蒸散量在时间和空间方面的对应关系;其次,基于纳什效率系数的定义构建了一个模型率定指标,以评价GSAC模型模拟的蒸散量对GLDAS蒸散量的拟合效果;最后,依据GLDAS蒸散量与GSAC模型模拟蒸散量之间的拟合关系率定GSAC模型。呼兰河流域应用结果表明,GLDAS提供的蒸散量能够较好反映流域实际蒸散量的变化情况,为率定GSAC模型提供了一种有效的输入数据;在率定期与验证期,利用GLDAS蒸散量率定的GSAC模型对流量模拟的纳什效率系数分别为0.81和0.77,与利用流量数据率定的GSAC模型模拟结果相近。     

清漳河流域土地利用方式变化对径流的影响研究

土地利用方式的变化是影响流域径流的重要因素,利用基于GIS技术的分布式水文模型SWAT,以清漳河流域为研究对象,分析了不同土地利用方式对流域径流的影响。结果表明:率定后的模型适用于清漳河流域,模型率定期和验证期径流模拟的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.88和0.78,相关系数R2分别为0.90和0.79,相对误差Re分别为1.92%和-4.79%。不同的土地利用方式对流域径流有较大的影响作用,同草地和林地相比,城市用地与耕地均有增加地表径流的作用,但耕地相对于城市用地作用较弱;林地与草地均具有涵养水源的作用,但同林地相比,草地涵养水源的作用较差。为减少流域水土流失,应注意采取退耕还林还草,退草还林政策。     

气候与土地覆被变化下的水文响应模拟——以太行山八一水库流域为例

太行山区是华北平原的重要水源地,但近年来山区来水的逐渐减少已成为该地区水资源缺乏的重要原因之一。利用分布式水文模型SWAT,根据野外实际调查及室内实验获得了模型所需的水文地质参数,通过模型校准和验证,建立了太行山八一水库流域的水文模型,Nash-Sutteclife模型效率系数等评价结果显示,SWAT模型在该流域具有很好的适用性。结合该区历史气候与土地覆被变化趋势,分别假定了25种气候情景和4种土地覆被情景,模拟结果表明,气温降低和降水增加的情景下,流域的径流量明显增加,并且随着土地覆被的好转,径流量逐渐减少,蒸发量增加。从水文角度探查了太行山区径流变化的原因。     

土地利用/覆被数据精度对流域水文过程模拟的影响研究

土地利用/覆被是水文过程模拟的关键参数,影响截留、入渗、蒸散发和地下水补给等过程,最终影响河道径流量。【目的】更好地了解不同精度的土地利用/覆被数据对水文过程模拟的影响。【方法】将黑河上游祁连山区3种具有不同分辨率、不同分类精度的土地利用/覆被数据(NLULC,NLULC-1km以及MICLULC)分别输入SWAT水文模型中模拟黑河上游出山径流量,分析了模型率定前和率定后的模拟效果。【结果】将空间分辨率更高、土地利用/覆被分类较少的土地利用/覆被数据输入SWAT模型,能够减少模型校准的复杂度和工作量;模型校准后,分类程度越详细的土地利用/覆被数据对应的SWAT模型径流模拟效果越差;水文模型的校准过程会导致土地利用/覆被数据的空间分辨率对径流模拟的影响变小。【结论】在利用SWAT模型进行径流模拟时,输入分辨率高且分类较少的土地利用/覆被数据能够使模型模拟效果更好。     

基于HWSD的GSAC模型网格化产流参数估计与校正

针对基于网格的萨克拉门托模型(GSAC)产流参数难以估计的问题,提出利用世界和谐土壤数据库(HWSD)土壤属性数据估计和校正该模型产流参数的方法。首先,采用HWSD土粒百分含量和土壤质地分类数据估算流域各网格顶层(T层)与底层(S层)土壤的凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等土壤水分常数;再采用一个气候指数和HWSD的T层张力水容量、田间持水量及凋萎系数推求GSAC模型上层厚度,继而利用上层厚度将流域各网格的HWSD土壤水分常数转换为GSAC模型上、下层土壤水分常数;最后利用GSAC模型上层厚度与转换了的土壤水分常数估计流域各网格的产流参数;在估计产流参数的同时,采用12个系数对这些产流参数进行校正,所有的校正系数通过自由搜索(FS)算法率定GSAC模型确定。呼兰河流域的应用结果表明:基于HWSD土壤属性数据估计GSAC模型网格化产流参数的方法简便易行,利用校正产流参数驱动的GSAC模型在率定期与验证期的纳什效率系数(NSEC)分别为0.81和0.83,与不校正产流参数情况相比,校正产流参数的GSAC模型能够取得更高的模拟精度。     

不同土地利用/覆被类型情景下清漳河流域的水文响应

清漳河流域属于水资源短缺的山区流域,为提供流域内合理土地利用优化方案和水资源调控理论依据。故以清漳河流域为研究区域构建基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,评价流域土地利用/覆被变化的水文响应。SWAT模型在清漳河流域具有良好的适用性,模型可以较好的模拟流域内的地表径流过程;在不同土地利用/覆被类型配置情境下,探讨地表径流及其CN值变化,分析出单一土地利用类型的产流能力,结果耕地草地林地;受近年城镇化的发展和退耕还林还草的政策影响,相对1980年土地利用/覆被情景,退耕还林情景的综合产流能力减小,城镇化情景的综合产流能力增加。     

隔坡集流梯田工程的研究与规划

针对黄土高原丘陵沟壑区坡改梯及退耕还草还林中存在的一些问题,提出建立一个新的"隔坡集流梯田工程".该工程将梯田建设与林草、水利工程相结合,利用隔坡面汇集储存前期降水,用于补充水平田面作物需水关键期的灌溉,隔坡坡面进行退耕还草还林,从而解决黄土丘陵沟壑区干旱缺水、雨水资源利用率低等造成的作物产量低下、波动大等问题.     

隔坡集流梯田工程系统的研究与规

针对黄土高原丘陵沟壑区坡改梯及退耕还草还林中存在的一些问题，提出建立一个新的“隔坡集流梯田工程系统”。该工程系统将梯田建设与林草、水利工程相结合，利用隔坡面汇集储存前期降水，用于补充水平田面作物需水关键期之灌溉，隔坡坡面进行退耕还草还林，从而解决黄土丘陵沟壑区干旱缺水、雨水资源利用率低等造成的作物产量低下、波动大等问题。     

基于LU-SWAT模型的土地利用/覆被变化对水文过程的影响研究——以黑河上游为例

【目的】揭示内陆河流域集水区土地利用/覆被变化对水文过程的影响及其成因。【方法】基于能够逐年调用土地利用/覆被数据的LU-SWAT模型,并结合控制变量法研究了黑河流域集水区黑河上游1990—2009年土地利用/覆被变化对地表径流、侧向流、蒸散发量、地下径流以及总产水量的影响。【结果】LU-SWAT模型对于黑河上游月、年出山径流模拟结果较好,其月径流模拟的纳什系数为0.93,相关性系数为0.94;其年径流模拟的纳什系数为0.83,相关性系数为0.86。此外,其对各个水文要素的模拟结果符合西北干旱区内陆河流域集水区的水文特征;1990—2001年黑河上游土地利用变化主要表现在林地的减少,而2002—2009年土地利用的变化除了林地和草地的增加之外,还表现在裸地的大面积减少;1990—2001年黑河上游地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势,而地下径流呈减少趋势,2002—2009年流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量减少,而地下径流量增加。在黑河上游,干旱条件下各水文要素对于土地利用覆被变化的响应更明显。【结论】1990—2001年林地的减少可能是流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势而地下径流呈减少趋势的主要原因。2002—2009年裸地的大面积减少可能是流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量减少而地下径流量增加的主要原因。     

土地利用数据精度对泾河上游区径流模拟影响研究

作为SWAT模型基础数据之一的土地利用数据的空间精度的不同会对模型模拟产生一定的影响。为了更好地了解土地利用数据空间精度对模型模拟的具体影响,以泾川三站以上的泾河流域为研究区域。选用3种常见的不同空间分辨率、分类系统的土地利用数据集(Land 1、Land 2、Land 3)构建SWAT模型,选用模型评价指标ENS、R2,模拟泾川三站1980-1990年共11年的月径流量。其中,率定期为1980-1988年,验证期为1989-1990年,分析比较各数据集对应的模型模拟结果。研究结果表明:①3种土地利用/覆被数据集均在泾河上游区的适用性良好,就模拟结果来说,Land 2数据集的模拟效果最好,率定期(1980-1988年)的ENS、R2分别为0.73、0.74;验证期(1989-1990年)分别为0.55、0.73;②水文响应单元HRUs划分的个数可能跟输入模型的土地利用/覆被数据集的空间精度有关,且输入数据空间精度越高,划分的HRUs数量越多;③输入土地利用数据的分类精度对模型敏感性参数的影响高于空间分辨率对模型敏感性参数的影响;④输入土地利用数据的精度与模拟结果之间的关系并不是随数据精度高低而变化的简单线性关系;水文响应单元HRUs的划分数量对于模型模拟结果的影响大于土地利用分类精度对模型模拟结果的影响。研究成果对于研究区土地利用数据的选用有较高的研究意义。     

灌区用水者协会的水权探讨

建立灌区用水者协会的水权制度，对明晰用水者协会的产权制度的有着重要的作用。在对水权、区域水权、初试水权论述的基础上，对灌区用水者协会的水权进行了探讨。用水者协会的水权是农业水权中的灌溉水权，是由其所辖灌溉工程决定的、灌区管理单位（或供水公司）移交（或转移）的灌溉水的权利，包括占有权、支配权、使用权和收益权。用水者协会的水权的特征主要表现为水的所有权为国家所有，其占有权、支配权、使用权和收益权为用水者协会集体所有，协会水权经灌溉工程产权移交后产生，并具有初试水权的特性。灌区用水者协会的水权量一般用水量、水权面积表示。     

关于农业用水转化的认识

为了提高对农业用水转化的认识，在总结农业用水转化的必然 性和可行性的基础上，讨论了农业用水标准，对农业用水转化潜力进行了分析估算，并对农业用水转化机制和对策提出了建议。     

关于水资源市场配置的理论探讨—

完全竞争市场可以通过价格的调节作用确保水资源配置实现帕累托最优。但这种最优状态可能由于无法解决“公平与效率”相互矛盾的难题而导致配置公平的缺失。为了实现二者的兼顾,政府有必要对水资源的市场配置进行干预。     

基于水足迹理论的连云港市水资源安全评价

基于水足迹理论,建立了区域水资源安全评价指标体系,将其应用于区域水资源安全评价的研究中。以连云港市为例,计算了连云港市2008年的人均水足迹、水资源匮乏度、水资源压力、虚拟水赤字等评价指标,真实客观地分析了连云港市的水资源安全现状,从降低水足迹角度提出了应对水紧缺状态的建议。     

白石水库水源富营养化评价及供水可靠性分析

本文在对白石水库水源富营养化进行评价的基础上,对水库供水可靠性进行了分析.从现状水质评价结果看,白石水库的水质满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的Ⅲ类用水水质要求,可以作为集中式生活饮用水水源地和工业用水水源地.经过水量调节计算,可知白石水库供水水质是可靠的.     

基于生态和环境用水安全的调入水规模研究

为实现调水工程受水区可持续发展,以二元水循环规律为基础,从受水区生态和环境用水水量和水质两方面对调水的规模进行了研究,并建立了与其水资源开发利用系数、污水排放率和区域外与区域内用水比例k相关的生态和环境水安全调入水规模计算模型.以郑州市2010年和2020年不同频率年接受南水北调水为例进行计算和综合评价.结果是:①20...     

辽宁省中部地区用水现状及节水措施探析

本文通过对辽宁省中部地区城市的用水现状初步分析,提出了用水存在的主要问题,并对节水措施进行了阐述,旨在为进一步提高城市用水水平及效率提供科学依据.     

关于发展水权市场的思考

随着人口的持续增长和经济的高速发展，传统的水资源分配体制已不能满足日益增长的用水需求。通过发展水权市场，采取水权交易的方式来重新配置水资源正是缓解我国目前水资源短缺问题的有效途径之一。通过对“东阳－义乌”水权有偿转让的典型剖析，论述了发展水权市场的历史必然性及其重要意义，同时指出在发展水权市场过程中要注意的几个问题。     

政府干预与市场行为对实现节水农业的作用

水资源危机是制约我国农业可持续发展的最主要因素．节水农业是克服我国水资源短缺问题,实现可持续农业发展的必然选择。运用局部均衡原理分析,在一个通过市场配置水资源的区域内推广节水农业是可以实现水资源配置的帕累托最优。但现实对理论的挑战给节水农业的推广带来3个必须思考的问题：即如何确定最优供水量;如何消除节水农业准入门槛;如何利用价格杠杆自动调节农户采用节水技术。通过对以上问题的讨论,认为政府干预与市场行为的结合是节水农业实现的有效途径．即：通过政府财政补贴消除农民的节水农业准入门槛;设立累进水价,通过市场行为自动调节农民对水资源的使用。     

大冷养殖场取水水源可靠性分析

按照有利于促进区域水资源合理配置,满足项目对水量的要求,为解决建设项目生产、生活用水问题,拟在大冷养殖场项目建设地点建地下水自备水源地,本文对论证区域取水水源及取水可靠性进行了分析.