孔雀河流域水资源需求预测分析

孔雀河流域是典型的干旱内陆河流域,水资源是其经济发展和生态环境建设最主要的制约因素。该文基于现状年2005年的社会经济数据,运用定额法预测了2015年研究区的各行业需水量,进而确定水资源供需平衡关系。研究表明:(1)到2015年,流域总需水量及工业、农业、生活、生态环境的需水量均呈明显的增加趋势,其中工业需水量的增加比例达到了近90%,增加额为2.865亿m3,而相比2005年农业灌溉用水增加了2.93亿m3,农业灌溉用水量增加了近35.8%,生态用水增加约0.5亿m3。(2)到2015年流域农业用水占水资源总量的61%以上,与2005年相比减少9%,工业需水占水资源总量的18%,增幅明显,而生态需水占19%,与2005年相比减少6个百分点。(3)流域2015年供需差额将达5.701亿m3,缺水程度为30.5%,供需矛盾将进一步激化。为此,研究提出了解决该区域水资源供需矛盾的对策和建议,为区域水资源的合理开发和优化配置以及社会经济的可持续发展提供决策参考。     

开都河-孔雀河流域相对资源承载力时空演变特征分析

以干旱区开都河-孔雀河流域为例,利用改进的相对资源承载力模型,计算2000-2011年该流域的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力,探讨流域内6个县市相对资源承载力的时空演变过程及差异特征。研究表明:1)以巴音郭楞蒙古族自治州(简称巴州)为参照区域,经济资源和土地资源是承载开都河-孔雀河流域可持续发展的主要资源,而水资源对于开都河-孔雀河流域人口和经济的承载能力相对较弱。2)近十年来开都河-孔雀河流域相对资源人口承载状态为非常富余,人口富余度由2000年的7.4%演变为2011年的2.8%;经济承载状态由严重超载转变为超载,经济超载度由2000年的5.1%演变为2011年的2.4%,其中受库尔勒市的经济严重超载度的影响作用巨大。3)从时间和空间的角度分析,开都河-孔雀河流域各县市的相对资源综合经济承载状态具有一定的稳定性,人口承载力呈现出各自的差异变化。4)依据相对资源承载力的匹配类型,将开都河-孔雀河流域6个县、市分为四类区域,并基于不同县、市的发展实际提出相应的可持续发展策略,为协调开都河-孔雀河流域的人口流动与经济布局提供决策参考,为整个塔里木河流域的绿洲可持续发展提供借鉴指导。     

基于人工鱼群算法的浐灞河流域水资源优化配置研究

【目的】建立以经济、社会和环境效益相对最优为目标的水资源优化配置模型,为实现水资源的协调发展提供支持。【方法】以浐灞河流域为研究对象,采用人工鱼群算法建立水资源优化配置模型并进行求解。【结果】利用建立的水资源优化配置模型,对浐灞河流域各规划水平年(75%保证率)3种不同效益权重组合下的水资源进行了优化配置,配置后相对最优的结果是:研究区2020年可供水量为25 210.8万m3,较配置前增加了2 603.8万m3,缺水率较配置前降低了9.12%;2030年可供水量为28 168.8万m3,较配置前增加了1 911.8万m3,缺水率较配置前降低了6.07%。【结论】通过不同权重组合下的效益计算,选择经济、社会和环境效益权重分别为0.40,0.25和0.35时的水资源优化配置结果,作为浐灞河流域水资源开发利用与社会经济和生态环境保护协调发展的最佳方案。     

王圪堵水库初始水权研究

【目的】建立基于水资源系统的模拟模型,研究王圪堵水库的初始水权分配。【方法】以区域水资源条件为基础,在符合水量宏观转化关系的基础上,对流域水资源系统进行网络图概化,以系统的模拟技术和水量平衡为基础,采用计算机语言编制水资源系统模拟模型;以王圪堵水库为研究对象,利用水库坝址处的长系列来水量、可供水量以及各用户的需水量资料,利用建立的模拟模型对水库初始水权及动态调整进行分析。【结果】利用建立的水资源系统的模拟模型进行长系列的模拟计算,可知当来水量最大为39 963万m3时,王圪堵水库可调整水量为9 572.2万m3;当来水量最小为27 325万m3时,王圪堵水库可调整水量为-2 348.4万m3。在50%,75%和95%代表年,河道生态和工业的初始水权分别为11 980和8 797万m3;在50%,75%和95%代表年,农业灌溉的初始水权分别为5 195,4 919和3 111万m3。【结论】建立的水资源系统模拟模型可以按照来水量以及各用户的实际需水量对水权进行动态调整,能够快速方便地解决水权分配问题。     

开都河——孔雀河灌区社会经济可持续发展对策

通过加强对开都河-孔雀河灌区水利管理,使灌区实现了社会经济和生态环境的协调发展的经验介绍,提出还应采取深化水管单位管理体制、运行机制的整体改革,促进水管事业的可持续发展;加快水利工程建设;改革水价格机制;加大投入力度与节水力度;调整农业种植结构,提高农业灌溉效率;偿试水资源使用权有偿转让;进行人事分配制度改革等措施,促进灌区社会经济可持续发展,实现水资源优化配置及高效利用,使开都河-孔雀河灌区和塔里木河下游生态系统逐步改善.     

基于流域粮食安全的农业水资源安全阈值研究

农业水资源安全阈值是指在保证流域粮食安全的条件下，流域粮食生产所需的农业水资源最低标准。本考以流域为单元，研究粮食安全条件下的农业水资源安全阈值，主要研究水稻、小麦、玉米和豆类等粮食作物。从口粮标准入手，推算流域粮食总需求量，再根据各类粮食作物的需水量和有效降雨量，最终得到流域内粮食完全自给条件下的实际灌溉需水量，其最小值即为农业水资源安全阈值。     

基于黄河健康生命的流域水资源合理配置方案评价研究

【目的】考虑人类活动作用下的水资源演变背景,针对黄河以基于供需严重不平衡条件下的缺水配置和输沙要求,计算拟定了以维持河流健康生命、保持干流主要断面最小控制流量为特征描述的4种不同配置方案,即方案1:按流域内各省(区)缺水比例大致相当进行配置;方案2:在方案1的基础上考虑了黄河水资源供需矛盾尖锐的情况,适当减少了入海水量,相应增加了河道外可配置水量;方案3:在方案1的基础上进行了同比例折减;方案4:偏重于考虑目前实际耗用的黄河地表径流量情况,适当考虑了2020年水平年的需求预测,并对这4种方案进行评价。【方法】针对4种配置方案,建立了相对独立可行的指标体系,以流域水资源禀赋为先天条件,以流域水资源开发利用水平为后天基础,运用投影寻踪分类评价模型,将高维数据转换到低维子空间,利用实数编码的加速遗传算法对投影指标函数和模型参数进行了优化,获得了指标体系最佳投影方向即权重和投影值,从而揭示了高维数据的结构特征,并同时运用模糊物元、灰色关联方法和综合集结方法进行了分析。【结果】从水资源合理配置的角度考虑,以第2方案为优。【结论】该模型简单、高效、可行,最大限度地避免了模糊综合评判等方法中对权重的人为干扰。     

基于博弈论的水资源保护补偿机制研究

【目的】建立基于博弈论的水资源保护补偿机制,为制定科学的补偿政策提供支持。【方法】运用博弈理论,建立基于政府参与协商调节的流域水资源保护补偿博弈模型,利用遗传算法对模型进行求解,并以泉州市晋江流域为例,对模型进行验证。【结果】该模型的建立及应用,晋江上游地区可获得5.418亿元的经济补偿,用于保护水资源;下游地区可解决2.8亿m3的缺水,创造52.674亿元的经济效益。【结论】所建立的流域水资源保护补偿博弈模型有效解决了流域上下游补偿中的利益冲突,调动了上游地区保护水资源的积极性,实现了整个流域利益的最大化,可为合理制定补偿政策提供一定的指导。     

大通河流域上游径流变化特征与突变分析

【目的】分析大通河流域上游径流变化特征,明晰其演变规律,为大通河流域水资源规划与管理提供科学依据。【方法】利用累积距平、滑动平均、R/S法、Cramer法和小波分析法等方法,对大通河上游流域径流的年内年际变化特征、趋势、突变状况及周期进行分析,并针对径流变化的成因进行了探讨。【结果】大通河上游流域径流量存在以下特点:(1)径流量年内分配不均,81.6%~87.2%的径流量主要集中在汛期;年际变化波动频繁,1956-2010年经历了"丰-枯-丰-枯"4个循环交替;(2)近半个世纪以来,大通河流域上游径流呈减少趋势,尕日得和尕大滩站径流年均递减系数分别为0.010 2和0.006亿m3/年,两站Hurst指数分别为0.70和0.58,表明径流减少趋势具有正持续性;(3)大通河上游径流在1989年出现突变,原因是1989年汛期发生大面积集中降水,因此突变不具有持续性;(4)大通河上游流域年径流量在6,18及30年左右时间尺度上周期振荡明显;(5)气候变化是大通河上游流域径流减少的主要原因,而人类活动(主要是外调水工程)直接导致了上游径流的减少。【结论】受人类活动和气候变化影响,大通河流域上游径流量已经发生明显变化,在大通河流域水资源开发利用和管理中应引起重视。     

太原市水资源合理配置研究

【目的】探讨太原市水资源的合理配置方案,使有限的水资源得到合理利用,促进经济与社会的可持续发展。【方法】以区域经济发展与水环境保护相协调为目标,建立水资源多目标优化配置模型,并利用大系统分解协调方法,针对不同水平年(2010,2020,2030年),进行太原市水资源优化配置研究。【结果】在现有供水工程、常规节水方案条件下,太原市水资源供需矛盾日益加剧,在50%和75%水文年份,太原市缺水率分别由2010年的不足1%和7.7%均上升为2030年的35%以上;采用高节水方案时,在50%和75%水文年份,到2030年太原市缺水率为26%~31%。【结论】要深度解决太原市缺水问题,应实行开源节流与污染治理并举的措施,在进一步加大节水力度的基础上,增大污水处理回用和引黄力度。     

辽宁省汤河流域水资源合理配置研究

针对汤河流域水资源供需现状,同时考虑"引兰入汤"及"引细入汤"输水工程运行供水后的流域水资源供需变化情况,预测了2020年流域水资源的供需状况,并以流域供水净效益、流域总缺水量和流域协调发展指数为目标建立了流域水资源配置的多目标模型,采用多目标总体遗传算法求解。所得水资源优化配置方案,为汤河流域水资源的可持续开发和综合规划决策提供了合理的理论支持和依据。     

伊犁河伊宁市段夏季水环境特征分析

【目的】研究伊犁河河段水质特征,为其水环境污染防控提供科学依据。【方法】分别采用单因子评价法、内梅罗指数法、水质质量指数以及主成分分析法4种方法,对伊宁城市河段南北断面的水环境质量进行评价。【结果】该河流段水体综合水质状况良好,主要污染因子为总氮、总磷、化学需氧量,表现为有机污染。该河段不存在重金属污染状况。主成分分析法结果表明,A5断面水质在该河段中水质最差,整体水域表现为河段北面污染高于南面,上游断面水质好于下游断面。【结论】伊犁河伊宁河段夏季水体污染原因与生活污水、农业活动及工业污水有关。     

干旱区内陆河流域典型灌区土地利用变化与耗水量研究

【目的】以阿克苏河灌区为例,研究干旱区内陆河流域土地利用变化与耗水量的关系,为干旱区土地资源开发与保护提供科学依据。【方法】基于2000~2014年TM遥感影像,运用GIS技术和土地利用模型,结合灌溉用水量和土壤含水量的变化趋势,分析近15 a阿克苏河灌区土地利用/覆被变化现状以及耕地扩张与灌区耗水量的关系。【结果】阿克苏河灌区土地利用变化明显,灌区耕地面积以159.8 km²/年的速度增加,以塔河灌区耕地增加最为明显;随着灌区耕地面积的急剧增加,灌区内耗水量加大;灌区内土壤含水量减少,平原荒漠区的一些浅根系荒漠植物因干旱胁迫死亡,中、低覆盖草地面积大幅下降,灌区外围荒漠化风险加大。【结论】在全球变暖背景下,耕地面积的不断扩大,是导致灌区耗水量增加的主要原因。     

基于模糊集分析法的浑河流域汛期分期研究

【目的】基于模糊集分析法对辽河支流浑河流域的汛期分期进行研究,为浑河流域洪水资源的合理利用提供参考。【方法】利用模糊集分析方法,以浑河流域沈阳站为代表站,用其1956-2000年45年的汛期旬径流量实测资料对浑河流域的汛期分期进行研究,并用45年的实测资料对汛期分期结果的合理性进行分析。【结果】6月上旬-7月上旬是浑河流域的前汛期,7月中旬-8月下旬是其主汛期,9月上旬-9月下旬是其后汛期。基于45年实测资料的分析表明,该汛期划分是合理且可靠的。【结论】将模糊集方法应用于浑河流域汛期分期是可行的。     

沱江流域农业面源污染排放特征解析

【目的】为了准确把握沱江流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和关键污染物,对沱江流域农业面源污染排放特征进行分析,旨在为开展流域污染防治提供理论依据。【方法】应用历史资料宏观统计方法对沱江流域25个县（市、区）2012年农业面源污染情况进行初步宏观统计分析,运用排污系数法估算污染物排放量,污染评价与源解析采用等标负荷法,通过聚类分析划分污染类型。【结果】沱江流域农业面源污染物化学需氧量（COD）、总氮（TN）和总磷（TP）绝对排放（流失）总量分别为52.56×10⁴、4.10×10⁴和0.55×10⁴ t,表现出COD较多、TN和TP相对较少的特征,各流段与流域特征保持一致。流域中游各污染物绝对排放量较高,上游其次,下游最少。其中仁寿县各污染物绝对排放量为全流域最高,同时简阳市、雁江区和安岳县各污染物绝对排放量也较高,均位于流域中游。通过等标负荷评价发现全流域污染物等标排放总量为79 468.23 m³,其中TN等标排放量最高（34 151.65 m³）,占流域等标排放总量的42.98%,TP和COD相对较少,TP仅占流域等标排放总量的28.98%,流域各流段污染物等标排放量也表现为TN＞TP、COD,且流域不同县（市、区）等标排污系数也均以TN最高。全流域各污染源中畜禽养殖业源等标排放总量最高（44 898.96 m³）,占流域等标排放总量的56.50%,农村生活源等标排放总量仅次于畜禽养殖业源,水产养殖业源等标排放总量最低（1 311.91 m³）,流域各流段也以畜禽养殖业源等标排放量最高;沱江流域中游污染物等标排放量最高（56 095.43 m³）,上、下游等标排放量分别为12 817.43、10 555.37 m³,中游与上、下游差异较大,其中位于流域中游的仁寿县各污染物等标排放量最高（11 309.51 m³）,位于下游的自流井区与之相反。基于等标负荷评价及聚类分析结果确定沱江流域主要有畜禽养殖业源严重污染型、畜禽养殖业源主导型、畜禽养殖业源-农村生活源复合主导型和农村生活源主导型4种污染类型。【结论】畜禽养殖业源是沱江流域首要污染来源,总氮为首要污染物。沱江流域农业面源污染属于生产生活复合污染型,流域中游农业面源污染程度最严重,是沱江流域农业面源污染重点防治区域。     

典型内陆盆地生态系统服务价值对土地利用变化的响应

[目的]研究塔里木河流域1990～2018年间土地利用变化下生态系统服务价值时空演变趋势,为干旱区土地资源的可持续发展提供科学依据.[方法]基于1990、2000、2010和2018年4期Landsat TM遥感影像,提取土地利用数据并采用修正后生态系统服务价值系数、空间相关性分析等方法,以典型内陆盆地塔里木河流域为研...     

不同类型养殖大水域主要理化因子动态变化分析

[目的]了解邕江(河流养殖水域)和西津水库莲塘库区(半封闭、微流水养殖水域)的水质情况,为合理利用开发大水域养殖提供理论依据.[方法]2009年9月~2010年9月,定期定点采集邕江和西津水库莲塘库区水质样本,测定采样点水深、透明度(SD)、水温、pH值、流速及水样溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、氨态氨(NH4+-N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)、总氮(TN)、总磷(TP)等主要理化因子.[结果]邕江和西津水库莲塘库区水体COD、TP、TN、NH4+-N、NO2--N的季节变化特点均是:春季>冬季、夏季>秋季,而DO的季节变化趋势为:冬季>春季、秋季>夏季.根据Kaiser正交旋转因子荷载矩阵分析,得知邕江养殖水域水质监测工作重点应为水温、pH值、TP和TN,西津水库养殖水域水质监测工作重点应为水温、COD、NH+4-N、NO2--N、TP和TN.而模糊评价结果表明,邕江养鱼江段水质为中度富营养化,西津水库莲塘库区水质处在轻度营养化与中度富营养化之间.[结论]网箱养殖对河流水域和半封闭微流水域水质主要理化因子均有明显影响,但影响程度不一.邕江和西津水库莲塘库区水域若持续发展水产养殖,则应降低养殖密度以避免水体高度富营养化.     

Analysis of Water Resources Supply and Demand and Security of Water Resources Development in Irrigation Regions of the Middle Reaches of the Heihe River Basin, Northwest China

Based on the data for meteorology, hydrology, soil, planting, vegetation, and socio-economic development of the irrigation region in the middle reaches of the Heihe River basin, Northwest China, the model of balance of water supply and demand in the region was established, and the security of water resource was assessed, from which the results that the effects of unified management of water resources in the Heihe River basin between Gansu Province and Inner Mongolia on regional hydrology are significant with a decrease in water supply diverted from Heihe River and an increase in groundwater extracted. In addition, it was found that the groundwater level has been steadily decreasing due to over pumping and decrease in recharges. In present year （2003）, the volume of potential groundwater in the irrigation districts is far small because of the groundwater overdraft; even in the particular regions, there is no availability of groundwater resources for use. By 2003, water supply is not sufficient to meet the water demand in the different irrigation districts, the sustainable development and utilization of water resources are not secured, and the water supply crisis occurs in Pingchuan irrigation district. Achieving water security for the sustainable development of society, agriculture, economy, industry, and livelihoods while maintaining or improving the abilities of the management and planning of water resources, determining of the reasonable percentage between water supply and groundwater utilization and water saving in agricultural irrigation are taken into account. If this does not occur, it is feared that the present performance of water development and planning may further aggravate the problem of scarcities of water resources and further damage the fragile ecological system.     

黑河中游典型灌区水资源供需平衡及其安全评估

 结合黑河干流高崖水文站至平川大桥水文站区域的气象、水文、土壤、植被、种植结构、经济发展等资料建立黑河中游典型灌区水资源供需平衡模式，并对其进行安全评估。结果表明，黑河分水对中游典型灌区的影响主要表现在地表水利用量减少、地下水开采量增加、地下水水位逐年下降。现状年地下水开潜力很小，甚至有些灌区开采潜力严重不足，超采严重。现状年各灌区水资源供需平衡都已经接近安全警戒线，平川灌区已经超过安全警戒线，若今后在水资源管理、地表水和地下水统一调度、农业节水等方面没有重大突破，黑河流域水资源和生态环境安全问题将更加复杂化。     

基于高原河流生态系统健康的服务功能

【目的】在保证河流生态系统健康的前提下,对位于青藏高原的河流生态服务功能进行评估,为河流的合理规划和开发利用奠定基础。【方法】在界定了高原河流生态系统健康和服务功能内涵的基础上,构建具有高原特色的河流健康评价指标体系和服务功能评价指标体系,并将河流健康评价等级划分为“优”、“良”、“中等”、“差”和“极差”5个标准。在分析河流健康与其服务功能关系的基础上,构建了基于河流生态系统健康的服务功能评价模型,并将模型在位于青藏高原的巴河上进行实例验证。【结果】对巴河的生态系统健康和服务功能价值进行评估,在考虑河流健康指标后巴河的总服务功能价值较不考虑河流健康时减少了2.844×10⁸元/年。【结论】河流生态系统的健康与其服务功能密切相关。河流健康才能保障河流向人类提供所需的服务功能,水资源的开发利用应在确保河流健康的范围内进行。