基于生态需水的水资源分析——以贵州省盐津河流域为例

[目的]探究中国西南湿润地区流域生态需水量计算方法,为流域水资源配置提供科学的数据参考。[方法]选择贵州省盐津河流域为研究对象,采用彭曼法、Kristensen-Jensen模型、MIKE SHE分布式水文模型(DHI)、环境功能设定法等方法从农田系统、林草系统、水生态系统计算流域最小及满意需水量,并结合水资源状况对盐津河水资源配置提出建议。[结果]盐津河总生态需水量为1.39×10~7~2.04×10~7m~3,流域内农田用水较多的是4,7和8月,林草系统不存在缺水现象,河道内枯水期及丰水期水量差距较大,可利用水量为3.84×10~7~9.17×10~7 m~3,在保证枯水期生态水量同时,取水时间主要在5—8月。[结论]河道取水应注意考虑农田作物用水规律,在预留农业用水时需要考虑作物类型及种植面积,严格遵循降雨及生态用水规律,建立蓄水设施,保证全年的生产生态用水。     

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。     

黑河中游河道生态环境需水量研究

在黑河流域水资源开发利用过程中,人们只重视河流的经济效益而忽略了河流系统的生态环境需求,导致严重的生态环境问题随之而生.为了减少水资源开发利用过程中的生态环境问题,提出河道生态环境需水量的概念和计算方法,计算结果显示:黑河流域河道生态环境需水量为10.44亿m3/a,其中莺落峡生态环境需水量为4.755亿m3/a,约占河流地表水资源来水量的30%,正义峡生态环境需水量为3.06亿m3/a,约占河流地表水资源来水量的30%.考虑到其他因素.实际的生态环境需水量可能比计算结果要大.研究结果表明:黑河流域水资源利用率非常高,如何调控水资源开发利用,减少潜在生态环境问题是当务之急.     

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。     

汾河中下游河道生态需水量研究

汾河中下游流域地处我国黄土高原干旱、半干旱地区,水资源短缺与生态环境矛盾十分突出,从水资源开发利用中的生态环境问题出发,构建了适合汾河中下游生态需水量计算模型。河流生态需水量是一个随着时段、河段的不同而发生变化的动态值,把汾河中下游以水文站分成5段,分别计算了不同水文频率年各河段生态需水量,把河道生态需水量分为河道蒸发、渗漏、自净、输沙需水量和基础流量,并根据它们之间的相互关系,界定了总生态需水量。结果表明,汾河中下游20%,50%,70%和95%水文频率年河道生态需水量分别为6.17×108m3,3.78×108m3,2.37×108m3,1.59×108m3;占流域代表年径流量的百分比分别为55.43%,61.97%,61.27%,88.15%,且占多年平均流量的百分比分别为73.68%,45.10%,28.27%,18.92%。要实现汾河流域的可持续管理,必需采取切实有效的措施进行水资源开发调控,分时段分河段地进行水资源的合理利用。     

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%.     

南方暖湿地区河流生态环境需水量估算

以广东省鹤山市沙坪河生态环境需水为研究对象,从河流水资源规划、开发利用过程中涉及到的生态环境需水问题出发,提出了暖湿地区河流生态环境需水量计算的方法,并计算了各项生态环境需水的数量和比例。其中:基本生态环境需水量0.79 m3/s;水面蒸发需水量0.05 m2/s;输沙需水量0.70 m3/s;稀释净化污染物需水量1.10 m3/s;水土保持需水量1.00 m3/s。沙坪河生态环境需水总量3.64 m3/s,总生态环境需水量约占地表径流总量的38.6%,成果可用于水资源规划与开发利用。     

桂林市桃花江流域生态环境需水量分析

流域生态环境需水量是生态系统的一项指标,是指在一般情况下流域生态系统本身能够通过自我调节来保证并维持生态环境的质量平衡以及其他基本功能正常的最小需水量。流域生态环境需水量按照河道的范围可以划分为两个部分,即河道内生态环境需水量和河道外生态环境需水量,因此在计算的过程中要分别确定这两个方面需水量的计算范围和计算公式。研究以桂林市桃花江流域生态环境为例,对相关的概念进行相应的介绍,并以科学的理论公式（主要是面积定额法和Tennant法）对该流域实际的生态环境需水量进行计算。通过计算分析,桃花江流域河道内、外生态环境需水量分别为0.901亿m³和0.146亿m³,分别占流域年均径流量的26.8%和4.3%。因此,应通过科学管理及提高利用效率等方式,将该流域范围内工业及生活用水总量控制在年均径流量的68%以下,以保证桃花江流域的生态环境安全。     

石羊河流域河流系统生态环境需水量概算

通过探讨流域生态环境需水量概念及分析方法,概算了石羊河流域河流基础生态环境需水量、河流输沙需水量、流域湖泊湿地生态环境需水量和下游地下水合理补给需水量。结果表明:石羊河流域河流系统基础生态环境需水量为2.458 6×108m3,约占流域地表水资源来水量的16.93%;输沙需水量为5.30×108m3;流域湖泊湿地需水量为1.53×108m3,下游地下水补给需水量为1.758 6×108m3。生态环境需水量整合后,适宜的生态需水量约占水资源总量的36.49%~48.60%。     

青海共和盆地生态需水研究与计算

 针对水资源合理配置研究中生态需水所处的位置与研究意义,在总结前人研究成果的基础上,以青海共和盆地为例,对生态需水进行初步计算,得出:共和盆地河道外生态需水量为0.053亿m3,主要为人工林地所用,河道内生态需水量为3.523亿m3,共和盆地生态需水量共计3.576亿m3,占共和盆地总水资源量的54.79%。因此,生态需水在区域水资源可利用量中占有较大比重,应将其作为重要部分纳入研究区水资源配置中,对水资源进行重新分配;同时,研究区的生态环境建设措施应以恢复退化草场和改造乔木纯林为乔灌结合林为主。     

黄河中游河道生态环境需水量研究

河流生态环境需水量作为维持河流生态系统功能的重要因素已成为当前研究的热点问题之一.本文在探讨河流系统生态环境需水量内涵的基础上,系统阐述了生态环境需水各分项的计算方法,并以黄河中游为例,针对该区的实际情况,采用蒙大拿法、最小月平均流量法、最大月平均含沙量法等计算研究区主要支流的生态环境需水量.计算结果表明,黄河中游生态环境需水量为47.356亿m3,输沙需水量为40.666亿m3,水面蒸发需水量为10.314亿m3.窟野河、无定河、汾河、泾河、北洛河、渭河、伊洛河和沁河的河道生态环境需水总量分别为2.071亿m3、3.393亿m3、10.143亿m3、8.699亿m3、3.575亿m3、34.601亿m3、6.481亿m3和2.505亿m3.由于黄河中游并非一个独立的河流系统,与上、下游有着密切的水利联系,难以确定黄河中游河道生态环境需水总量,有待进一步探讨和研究.     

Human and climatic drivers of land and water use from 1997 to 2019 in Tarim River basin,China

Climate and human activities change spatial and temporal distribution of water and land use. The Tarim River, the largest inland river in China, faced a long-term exploitation of land and water over a rapid economic development. We analyzed land and water use from 1997 to 2019 in Tarim River Basin by Landsat images, and data on hydrology, climate, population, economy and PM_2.5 (air particulate matter ≤2.5 μm). Agricultural land expanded the fastest (4–11%), followed by natural vegetation (15–16%) and water area (4–5%) with population and economic increase. Air quality (PM_2.5 μg m⁻³) improved in upper (62–27) and middle (48–17) reaches. The water area in lower increase 5% because of ecological water delivery since 2000. Land use in the lower reach was dominated by agriculture, where the downstream runoff consumption increased by 6.8 times. The average annual air temperature and precipitation gradually increased by 0.5 °C and 51 mm in source and 0.9 °C and 30 mm in main reaches. The average annual water consumption in upper and middle reaches was 4 × 10⁹ m³, accounting for 87% of input runoff in the main reach. Water consumption in middle reach increased by 33 times in 2009–2017. The industry structure was changing from primary to secondary and tertiary industry. To sum up, implementation of water saving strategies and ecological water delivery restored local ecology. Sustainable strategies should be applied facing industrialization. Furthermore, changing the industry structure and restoring the degraded farmlands to grasslands or forests would keep sustainability of Tarim River Basin.     

沈阳市傍河地下水源地与浑河之间水量交换的数值模拟研究

科学评价河流对地下水资源的补给量是傍河型水源地管理的基础。以沈阳市浑河河段傍河水源地为例,采用Feflow6.1和Mike11软件分别建立地下水流数值模型和浑河的一维河流数值模型,然后将两者通过Feflow的界面管理器(IFM)利用插件Ifmmike11-2.0进行耦合。耦合模型将河流与地下水含水层之间的补排关系进行了更合理的概化,计算得出浑河对沈阳傍河水源地的补给量约为5.39×10⁵m³/d,约占地下水含水层总补给量的46.5%。该耦合模型实现了河流与地下水水量交换的定量分析,可为研究区水资源的合理开发和规划提供依据。     

协同调控水-农业-生态的干旱区多水源优化配置

干旱区农业发展往往以挤占生态用水和超采地下水为代价,考虑水-农业-生态互馈关系的水资源优化配置有助于平衡利益冲突。该研究以地下水均衡、经济效益和生态用水满足度为调控目标,构建基于水-农业-生态协同调控的多水源优化配置模型,并推求协调发展度计算式,提出了结合NSGA-Ⅱ算法和协调发展度的协同优化算法,分析石羊河流域水、农业和生态之间的权衡和协同关系,确定水-农业-生态协同提升下的水资源配置方案以及适宜的农业和生态用水比例。结果表明,现状条件下,六河子系统的水资源优化配置方案的经济效益可提升1.9%,实现地下水正均衡0.59亿m³;全流域农业和生态用水比例为90%: 10%,渠井用水比为67%: 33%。平水年保障蔡旗来水为3.48亿m³/a时,能够以牺牲中游1.6%的经济效益实现生态用水满足度和地下水均衡量分别较基准情景提升4.8%和18.6%。研究为协同调控复杂的水-农业-生态关系提供了一种有效方法,可为干旱区流域水资源规划与管理提供参考。     

长江源区沱沱河流域1961-2011年径流特征及其对降水的滞后效应

[目的]分析51 a来长江源区沱沱河流域径流量在降水的年代、年代际、季节等时间尺度上的变化,以及径流对降水的滞后效应,为流域水资源管理和利用提供理论依据。[方法]利用1961-2011年长江源区沱沱河流域沱沱河水文站和气象站的径流量和降水数据,在此基础上结合累积距平、变差系数、集中度、集中期等统计方法开展分析研究。[结果]沱沱河流域51 a来年际及四季径流量均呈增加趋势,其中年际、春季、夏季增加显著,气候倾向率分别为1.00×10⁸ m³/10 a,6.00×10⁶ m³/10 a,6.30×10⁷ m³/10 a;径流量和降雨量主要集中在5-10月,尤其集中在7月下旬至8月中旬之间。径流量与降水之间存在极显著的相关性;径流对降水均具有滞后效应,多年平均滞后时间为10 d左右,且滞后天数随着时间的推移呈扩大趋势。[结论]近51 a来研究区径流量和降水量的变化趋势均呈增加趋势,径流对降水具有10 d左右的滞后效应。     

基于GIS技术的北京通州区灌区生态需水研究

生态需水是区域需水的重要组成部分，灌区生态需水是维持灌溉农业持续发展的基础。在对降水、地表水和地下水分析的基础上，利用地理信息系统(GIS)技术对北京市通州区生态系统进行了分类，确定了不同生态系统的生态需水量。结果表明：2003年通州区生态需水量为45.33×10⁶ m³/a，生态、生活和生产需水量是可供水资源量的1.23倍，用水矛盾较为突出。在采用节水、开发新水源和区外引水等措施后，2010年和2020年研究区的生态、生活和生产需水基本可以得到满足，实现区域水资源的供需平衡。该文研究结果为通州区水资源的合理配置提供了科学依据。     

陕北多沙粗沙区乡村聚落土壤侵蚀及防治对策

通过定位观测和实地调查,对陕北多沙粗沙区已建乡村聚落的水力侵蚀,新建窑洞(房)过程中的弃土侵蚀及窑洞坍塌形成的侵蚀进行了研究。(1)观测期间(200406—200410),乡村聚落的平均水力侵蚀强度为5 434.3 t/km2,已达到强度级侵蚀,其中户间道路为7 348.0 t/km2,户间空地为6 873.2 t/km2,院落为2 081.7 t/km2;(2)新建1孔(间)窑洞或平房,平均弃土34.9 m3,相当于动土量的23.6%;延安以北丘陵区近20 a新建窑(房)平均每年弃土7.96×107m3,弃土年流失量约为5.17×106m3(7.76×106t/a);(3)在调查的102孔(间)塌窑所形成的松散堆积体中,平均每孔(间)窑(房)年流失泥沙46.3 m3。延安以北丘陵区因塌窑每年流失泥沙1.25×107m3(1.87×107t/a)。研究表明乡村聚落发展带来了较严重的土壤侵蚀,应加强研究与防治。