基于SWAT的金塔河流域综合干旱指数构建及其适用性分析

[目的]基于SWAT模型,构建资料缺失条件下的综合干旱指数,为干旱特性的多角度分析提供支持.[方法]以甘肃省金塔河流域为研究对象,依据1981-2017年水文气象资料建立流域SWAT水文模型,通过SWAT-CUP对模型参数进行率定与验证,将模拟的土壤湿度、蒸散发数据与实测降雨、径流数据相结合,运用嵌套Archimede...     

基于统计降尺度模型的河西走廊未来气温和降水的时空变化

【目的】预测未来大气环流模式HadCM3下,河西走廊在人口较快增长、温室气体高排放情景(A2)和区域可持续发展、温室气体低排放情景(B2)下气温和降水的变化趋势。【方法】选取河西走廊14个气象站的日平均气温、日最低气温、日最高气温和日降水量作为预报量,以全球大气NCEP再分析资料作为预报因子,采用统计降尺度模型(SDSM)预测研究区未来气温和降水的变化。【结果】SDSM对河西走廊气温和降水模拟的解释方差分别为0.54~0.85和0.09~0.64。2070-2099年A2情景下,河西走廊日平均气温、日最低气温、日最高气温分别增加4.8,2.4和5.4℃,B2情景下分别增加3.5,2.0和4.0℃;河西走廊西部部分地区2070-2099年A2情景年降水量增加20.0%,B2情景增加6.7%,而中东部地区2070-2099年A2情景年降水量减少22.0%,B2情景年降水量减少15.4%。未来河西走廊极端最低气温和极端最高气温均有所增加,极端降水事件发生的频率有所减小。【结论】SDSM对气温的模拟效果明显优于降水;河西走廊未来A2、B2情景下日最低气温、日最高气温、日平均气温总体呈上升趋势,其中日最低气温的增幅小于日最高气温和日平均气温的增幅;河西走廊未来降水量的变化趋势具有区域特征,西部部分地区呈增加趋势,而中东部地区呈减少趋势。     

农作物优化灌溉制度及水资源分配模型的研究进展

阐述了国内外优化灌溉制度及灌溉水资源在单一作物和多作物间优化分配模型的研究进展,分析 了目前水资源优化分配模型研究中存在的仅考虑经济效益而忽略生态环境效益、农业用水效率较低、模型中指数 取值研究不足等问题,提出了今后在农作物水资源优化分配模型的相应研究中,应考虑多目标规划模型及生态影 响目标,并运用决策支持系统来进行水资源优化,发展多作物优化组合及优化配水模型,从而为确定区域节水模式 和水资源承载能力及生态环境改良提供更有力的科学依据。     

石羊河流域参考作物蒸发蒸腾量空间分布规律的研究

根据甘肃省石羊河流域及周边的17个站近50年的观测资料,应用1998年FAO灌溉排水丛书第56分册最新推荐的Penman-Monteith公式计算各站历年参考作物蒸发蒸腾量ET0,分析了海拔高度与ET0的相关性.石羊河流域ET0值空间变化比较大,从山区到绿洲平原ET0多年平均值呈递增趋势.同时借助地理信息系统软件MapGIS6.5和Arcyiew3.1建立了石羊河流域参考作物蒸发蒸腾量的空间分布式模型,本研究只考虑了海拔高度对参考作物蒸发蒸腾量的空间分布的影响,暂未对坡地上的辐射及温度进行校正.     

甘肃省民勤县天然植被生态需水研究

【目的】研究干旱地区天然植被的生态需水量,为区域生态用水与经济用水的合理配置提供参考。【方法】针对西北干旱地区水资源短缺、降雨量少、植被退化、盖度降低等现状,以甘肃省民勤县为例,采用联合国粮农组织(FAO)提出的干旱区受破坏非完全覆盖的天然植被生态需水计算方法,计算植被生态需水定额,扣除有效降雨后得到生态缺水定额,再结合遥感解译的不同类型植被的生态植被面积,获得植被生态需水量和生态缺水量。【结果】民勤县植被适宜和最小的生态需水量在枯水年分别为7 652.0万和4 045.3万m3,平水年分别为7 554.9万和3 994.0万m3,丰水年分别为6 546.3万和3 460.8万m3。植被适宜和最小的生态缺水量在枯水年分别为6 040.3万和2 433.7万m3,平水年分别为5 714.6万和2 153.8万m3,丰水年分别为4 220.4万和1 331.4万m3。【结论】利用FAO提出的生态需水计算方法可以得到植被生长期各月生态需水量,计算结果与利用热脉冲法所得结果差异较小,说明该方法计算结果可靠,可以推广应用于其他干旱区。     

基于"量-质-域-流"四维指标体系的水资源荷载状况评价——以黑河流域三地市为例

随着社会经济用水不断增加,水资源供需矛盾加剧,水资源系统出现荷载不均衡现象,制约了区域发展,危及生态环境良性循环。本文从水资源系统的负荷需求和承载能力出发,基于“量、质、域、流”四个维度构建水资源荷载均衡评价指标体系,采用指标规范化的正态云模型,评价2015年黑河流域张掖市、酒泉市、阿拉善盟水资源配置方案的荷载均衡状况,并依据负荷与承载能力评分二维坐标,分出低负荷-高承载能力、低负荷-低承载能力、高负荷-高承载能力和高负荷-低承载能力四个分区。评价结果表明：2015年三地水资源荷载状况均为Ⅳ级,张掖市综合评分为3.697,酒泉市为3.657,阿拉善盟为3.901,三地均处于高负荷-低承载能力区域;三地在水质维度上处于低负荷-高承载能力区间,水质维度评分均处于Ⅱ级,酒泉市水质评分优于张掖市,张掖市水质评分优于阿拉善盟;在水量、水域、水流维度上均处于高负荷-低承载能力区间,水量方面三地处于Ⅳ级,张掖市优于酒泉市,酒泉市优于阿拉善盟;水域方面张掖和阿拉善盟评分均处于Ⅴ级,酒泉评分处于Ⅳ级;水流方面三地均处于Ⅴ级。需要采取调控手段在水量、水域、水流方面上进行“增强承载”和“卸荷”。     

石羊河流域水文气象要素变化的奇异谱分析

面对全球变暖的大趋势,气候变化对水文水资源系统的影响逐渐得到重视。为了研究石羊河流域水文气候的变化规律,采用奇异谱分析方法对流域产流区1959-2008年气温、降雨和径流的月序列的周期与趋势变化进行分析,结果表明:石羊河流域近50年来气温序列存在一年、半年以及109个月三种振荡周期,气温变化趋势不显著;降雨序列主要存在一年、半年、4月以及156月四种振荡周期,降雨量的变化有较明显的增加趋势;径流序列主要存在一年、半年、41月以及65月四种振荡周期,径流量变化整体处于波动减小的趋势中。该结果对石羊河流域气候变化与同期径流变化的趋势给出了明确的物理理解,为未来趋势的预测以及流域水资源管理决策的制定有一定的参考意义。     

石羊河流域气候变化对参考作物蒸发蒸腾量的影响

根据甘肃省气象局石羊河流域的6个气象站近50年的观测资料，应用1998年FAO最新推荐的Penman-Monteith公式计算了50年各月参考作物蒸发蒸腾量ET₀，分析了ET₀的月际变化和年际变化特征，除武威与肃南站ET₀呈逐年显著减少趋势外，其他各站的ET₀值均表现为逐年增加趋势，各个站ET₀ 20世纪90年代较80年代均有明显增加，说明气候变化对ET₀的影响较大；并分析了平均气温、平均最高气温、年日照时数、平均风速、平均相对湿度、年降水量、年蒸发量、海拔高度与ET₀的相关性，各站ET₀与平均相对湿度相关性最好；石羊河流域ET₀空间变化也较大，从山区到绿洲平原ET₀多年平均值呈递增趋势。     

泾惠渠灌区作物种植结构变化对灌溉需水量的影响

研究种植结构变化对灌区作物需水量和灌溉需水量的影响,能够为作物生育期的灌溉用水管理和农业水资源规划提供基础数据。依据泾惠渠灌区实测降水和蒸发蒸腾等气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算灌区主要作物需水量;通过频率计算和配线法确定灌区丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根据1988—2014年Landsat卫星遥感影像提取的泾惠渠灌区不同历史时期农业种植结构数据,计算典型水文年份灌区总灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年际和月际变化。结果表明,随着泾惠渠灌区农业种植结构的变化,灌区总的作物需水量和灌溉需水量都呈现显著下降趋势。但泾惠渠灌区在1988—2005年间,单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不变,随后均呈小幅下降趋势。各月份作物总需水量和总灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈现显著下降趋势;但在此期间,灌区单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趋势,而6月份呈显著增加趋势外,其余各月份基本保持不变。灌区总的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由农作物种植面积大量减少所致,种植结构的变化对其影响较小,但灌区种植结构调整后的作物需水量状况更符合区域有效降水特点。     

标准化地下水指数法分析黑河中游地下水时空演变规律

地下水干旱威胁区域社会经济发展和生态环境健康。基于河西走廊黑河流域中游地区1985—2010年23眼井的月地下水位数据,选择4种不同的分布函数构建标准化地下水指数(standardized groundwater index,SGI),采用K-S检验(kolmogorov-smirnov test)和AIC准则(Akaike information criterion)进行分布函数的优选,对K-S检验未通过的井使用非参数法构建SGI,分析地下水时空演变规律。结果表明:1)不同拟合函数对参数化SGI拟合结果有强烈影响。2)研究区的最佳拟合函数为Beta分布(18眼井),其次为广义极值分布(3眼井),另有2眼井未通过K-S检验,使用非参数法构建SGI。3)张掖区SGI指数变化趋势总体上呈先下降后回升趋势(13眼井),临泽和高台区呈持续下降趋势(10眼井)。地下水指数的构建可为地下水资源的监测、管理及预报提供依据。