疏勒河流域水源供给服务时空变化研究

水源供给服务功能对于理解和调节生态系统服务功能至关重要。以疏勒河流域气候、土壤、DEM、水文、土地利用/覆盖变化和统计数据等为基础,运用RS和GIS技术,结合InVEST模型首先对疏勒河流域1980—2020年土地利用与覆被变化进行时空动态分析;其次对流域水源供给功能数量、时空分布特征进行定量评估研究;最后对产水区模拟结果进行模型校验。结果表明：疏勒河流域土地利用类型中未利用地、草地为主、建设用地、水域趋于大幅扩张,林地面积趋于缩减;疏勒河流域1980、2000、2020年流域总产水量分别为1.9458×10⁹、2.1660×10⁹、5.2109×10⁹m³,近40年产水量净增3.2651×10⁹m³,增加1.68倍;水源供给量在近40年内呈现先减少后增大的趋势,水源供给空间分布特点与产水量高值区均主要集中于流域中上游。研究对于定量评估疏勒河流域产水量和流域高质量发展具有重要实践意义。     

黄河上游典型小流域汭河水资源优化配置研究

针对汭河流域供水能力不足及流域辖区内用水部门用水量分配存在矛盾,进行水资源优化配置。以流域生活、工业、农业、生态等用水部门的用水总效益目标最大、余水量最大为目标,建立了多目标规划模型,采用多目标遗传优化算法求解,利用Topsis法对结果进行综合评价后求出最优的配置方案。结果表明：2020、2030年用水保证率(50%)下配置水量与预测水量相比工业用水量减少了528.336×10⁴、457.095×10⁴m³,生活用水量减少262.652×10⁴、342.059×10⁴m³,林牧渔畜用水量增加53.538×10⁴、84.098×10⁴m³生态用水量增加-7.905×10⁴、10.398×10⁴m³,农业减少641.047×10⁴、300.292×10⁴m³。通过优...     

鄱阳湖冲淤演变及水文生态效应

根据1956—2020年出入湖输沙过程等实测资料,定量研究了湖区水沙运动特征和湖盆由淤积向冲刷转变的演变过程及水文生态效应。利用1998年、2010年和2020年进行的三次典型断面测量成果、遥感影像和现场调查勘测资料分析计算后发现：（1）2000年以前鄱阳湖以淤积为主。（2）2001—2010年有淤有冲,中部主湖区12个典型断面滩槽平均淤高0.51 m;入江水道滩槽平均下切0.35 m、泥沙冲刷量达19 121×10⁴ m³。（3）2011—2020年湖盆全面冲刷,中部主湖区滩槽平均下切0.35 m;入江水道滩槽平均下切1.39 m、泥沙量为9 608×10⁴ m³。（4）湖区采砂加剧了河床侵蚀,2000—2010年通江水道采砂量为9 348×10⁴ m³,相当于自然冲刷量的45%;2011—2020年采砂量为8 157×10⁴ m³,相当于自然冲刷量的85%。（5）入江水道侵蚀,使1—3月湖水位全面降低,直接改...     

基于SWAT的沁河流域水源涵养能力分析及预测

水源涵养能力是生态系统服务功能的重要体现,为探究变化环境下的流域水源涵养状况,支撑流域生态保护和经济发展,构建沁河流域SWAT(soil and water assessment tool)模型,基于元胞自动机马尔科夫（celluar automata-Markov,CA-Markov）模型预测未来2030年土地利用状况,结合第六次国际耦合模式比较计划(coupled model intercomparison project phase 6,CMIP6)气象数据,模拟流域未来降水、蒸发和径流,依据水量平衡原理,分析历史和未来年份流域水源涵养能力的时空变化特征。时间维度上：2010—2016年沁河流域水源涵养能力呈波动上升趋势,多年平均水源涵养量为49 mm,多年平均水源涵养率为8%;2024—2030年水源涵养能力呈波动下降趋势,多年平均水源涵养量为51 mm,多年平均水源涵养率为10%。空间维度上：2010、2015和2025年流域水源涵养能力呈现从上游到下游递增的趋势,2030年则呈现从上游到下游递减的趋势。整体来看,流域多年平均水源涵养量不足100 mm,且各年份均有子流域的水...     

柳河彰武水文站近53年水沙演变特征分析

结合柳河干流彰武水文站1967—2020年实测水沙数据,对其近53年输沙演变特征进行分析,并结合非线性趋势显著性检验方法对其变化趋势进行检验。结果表明：彰武水文站近53年水沙均呈现递减变化,年径流和年输沙量线性倾向率分别为-0.107×10⁸ m³/10 a和-35.900×10⁴ t/10 a。夏季径流和输沙量递减较为明显,其递减趋势通过90%的显著性检验水平,冬季径流量和输沙量有所增加。研究成果对于变化环境下柳河水沙影响具有参考价值。     

基于需水过程线的多级泵站扬水灌区供需水量优化调度

为了改善红寺堡扬水系统供需水量在时间维度上存在的不协调问题,以需水过程线和泵站设计流量线为比较对象,构建扬水系统内泵站供需水流量优化调节模型,分析不同时段的灌溉面积、高效节水面积比重和灌溉定额等因素引起的需水流量与泵站设计流量关系。基于需水过程线多级泵站扬水灌区供需水量优化调度模型包括流量平衡模型、需水过程线模型和流量调节模型,对红寺堡扬水灌区4种工况进行模拟。结果表明：在高效节水面积占比为60%时,随着灌溉面积从6.02×10⁴ hm²增加到6.77×10⁴ hm²,红三泵站控制灌域内调蓄水量从1.47×10⁶ m³增加到8.49×10⁶ m³,其他3座泵站调蓄规模保持不变;在高效节水面积占比为80%时,红一泵站和红三泵站不调蓄,红四泵站和红五泵站的调蓄规模分别为3.08×10⁶ m³和0.47×10⁶ m³。此模型构建与应...     

2000—2021年郑州市土地利用变化及对综合径流系数的影响

洪涝灾害是中国各大城市水安全的突出问题,土地利用变化对洪涝灾害形成过程具有较大影响作用,综合径流系数是响应洪涝水文过程的一个重要因素,因此,研究土地利用变化及其对综合径流系数的影响具有重要意义。基于郑州市2000—2021年3期Landsat遥感影像土地利用分类数据,分析郑州市土地利用时空演变特征,计算区域综合径流系数和城市地面硬化率,研究结果表明：(1)2000—2021年郑州市土地利用变化剧烈,其中建设用地面积增加了1 425.97 km²,林草地、耕地面积分别减少了777.25、810.88 km²;(2)2000—2021年郑州市土地利用转换面积总占比43.39%,转换类型主要为耕地、林草地和建设用地的相互转换,2000—2014年土地转换类型主要为耕地、林草地转换为建设用地,林草地转换为耕地,2014—2021年主要为耕地向林草地和建设用地的转换、林草地和建设用地向耕地的转换;(3)2000—2021年郑州市城市地面硬化率由12.32%增加至31.14%,综合径流系数由0.24上升到0.40。     

河道型水库沉积物有机碳空间分布特征及其埋藏效应

【目的】河流筑坝对有机碳具有重要的拦截作用,影响内陆水体碳循环。目前,河道型水库沉积物有机碳空间分布特征和自生有机碳埋藏通量仍不明确。【方法】采用沉积物柱芯法、沉积物物理化学参数和碳同位素二元混合模型,对河道型水库(银盘水库)沉积物有机碳埋藏开展了调研。【结果】结果显示：银盘水库沉积物有机碳含量变化范围为0.99%～1.32%,库中和坝前沉积柱有机碳含量均值分别为1.12%和1.16%;内源有机碳与总磷呈现显著正相关;有机碳埋藏速率变化范围为98.7～348.9 g C·m^-2·a^-1,平均值为223.8 g C·m^-2·a^-1,有机碳埋藏通量和内源有机碳埋藏通量分别为2.5×10⁹ g C·a^-1和1.8×10⁹ g C·a^-1;内源有机碳对沉积物总有机碳的贡献比例为69.0%～75.2%,平均值为71.5%。【结论】结果表明：河道型水库沉积柱有机碳含量从库中到坝前没有明显变化;水库内源有机质的生成与营养盐输入...     

生态建设对黄土高原丘陵沟壑区流域坡沟系统植被覆盖和侵蚀的影响

生态建设显著改变了黄土高原的下垫面状况和水动力格局,深刻影响了坡沟系统的侵蚀和泥沙来源。以黄土高原丘陵沟壑区高西沟流域为研究对象,基于Landsat TM和Landsat OLI影像,利用遥感解译和地理信息系统方法,分析了高西沟流域沟间地、沟谷地的NDVI和土地利用时空变化特征,并在此基础上研究了流域沟间地和沟谷地土壤侵蚀量的变化。结果表明：2000—2018年沟间地和沟谷地NDVI均有所增加,低等级NDVI(<0.2)面积减少,较低等级NDVI(0.2～0.4)和中等级NDVI(0.4～0.6)面积增加;沟间地和沟谷地林草地面积均有所增加,流域土地利用结构变化主要为耕地向林草地转化;沟间地平均植被覆盖度由57%增加至71%,沟谷地平均植被覆盖度由60%增加至71%;流域土壤侵蚀面积由3.81 km²下降到1.77 km²,减少了38%,年土壤侵蚀量由3.64×10⁴ t下降至1.39×10⁴ t,降低了62%;沟间地年土壤侵蚀量减少了68%,沟谷地年土壤侵蚀量减少了47%。     

基于系统动力学模型的天津市水资源承载力模拟分析

为研究天津市水资源供需远景发展情况,根据天津市水资源供需和发展现状,结合系统动力学方法和层次分析法建立了天津市水资源可持续发展系统动力学模型。将2012—2019年的历史数据与系统动力学方法的模拟数据进行比较,相对误差绝对值基本小于10%,所构建的模型具有较高的可信度,可用于预测天津市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上,通过设定现状延续型(S₁)、综合节水型(S₂)、开源治污型(S₃)和综合发展型(S₄)4种不同情景,利用所构建的系统动力学模型预测了2020—2035年水资源供需平衡情况。结果表明：2035年现状延续型情景下天津市总需水量可达41.58×10⁸ m³,2035年S₁～S₄情景的水资源承载系数分别为0.178 2、0.397 3、0.481 5和0.728 1,分析得到2025年南水北调东线供水将大幅缓解天津市水资源超载现状;在4种发展情景中,综合发展型方案对缓解水资源供需不平衡的效果最优,未来...     

总量红线约束下江西省“以水定产”方案初探

梳理江西省工业发展及用水现状，测算了规划年各设区市工业用水需求，根据“四水四定”原则提出总量控制红线约束下不同节水水平江西省规划水平年工业发展规模初步方案。高、中、低用水效率方案下江西省2025年和2030年工业需水量分别为59.2～61.8亿m³和64.8～70.1亿m³，缺水量分别达到4.81～7.43亿m³和4.08～9.42亿m³；红线约束下2025年和2030年工业增加值分别为11 839.5～12 363.3亿元和15 586.7～16 873.5亿元，与常规预测值相比分别减少了1 092～1 615.7亿元和1 132.7～2 419.5亿元。用水总量控制红线一定程度上制约了江西省工业经济的快速发展，为此提出了水资源刚性约束下未来江西省工业发展相关措施和建议。     

基于InVEST模型的太湖流域水源涵养能力评价及其变化特征分析

将InVEST(integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs)模型中的产水量模型应用于太湖流域,定量评价太湖流域的水源涵养能力及其变化特征。结果表明:总产水量变化上,1990—2010年太湖流域生态系统总产水量波动性明显;空间分布上,南部地区单位面积的产水量较高,山区丘陵地带产水量比平原地带高。流域水源涵养能力分异性特征明显,降水量较土地利用/覆被更显著地驱动产水量的变化。     

基于Louvain算法的供水管网分区研究及应用

针对A市供水系统产销差较大问题开展了研究，采用Louvain算法对管网进行实用优化分区，由此得到了12个独立性较高的区块。通过压力控制，区块化后管网平均压力降低了4.04 mH₂O,漏失水量减少了约5.6×10⁴ m³/d。此外，区块化提高了检漏效率，漏失水量减小了约4.7×10⁴ m³/d,使得综合平均漏失率减小了约7.0%,每年节省了制水成本3 083.28万元。达到了均衡水压、漏损控制，保障供水管网系统稳定、高效运行等目的。     

基于改进模型的辽东湾东岸营口海域海底地下水排泄量计算

海底地下水排泄(SGD)是全球水循环的重要组成部分,也是向海洋输送营养盐等各类化学物质的必要途径之一。以辽东湾东部营口海域为研究对象,以天然镭同位素(²²⁴Ra、²²⁸Ra)作为示踪剂,建立镭质量平衡模型并加以改进,进而探讨再循环海水(RSGD)对研究区内水体刷新时间、SGD及携带氮磷营养盐通量的影响程度。结果表明:利用镭质量平衡模型计算水体刷新时间为9 d,改进后的镭质量平衡模型计算出的水体刷新时间为14.35~18.11 d;传统模型下SGD通量为(3.01~3.51)×10⁸ m³/d。改进模型评估的SGD通量为(3.55~4.39)×10⁸ m³/d,改进模型评估的水体刷新时间与SGD均明显高于初始模型,其中水体刷新时间增加了59.44%~101.22%;SGD通量增加了17.94%~25.07%。在此基础上,地下水向海输入的氮、磷营养盐通量在考虑RSGD的情况下分别为1.73×10⁸、1.52×10⁹ mol/d。研究结果证明了RSGD对SGD和营养盐通量存在较大影响,为营口海域生态环境评估提供了基础数据。     

总量红线约束下江西省“以水定人定城”方案初探

在用水总量控制红线趋紧和用水需求增长的背景下,水成为经济发展的约束资源。为落实水资源刚性约束制度,推动用水方式由粗放向节约集约转变,基于已有统计资料,分析了江西人口与水资源开发利用的现状,总结梳理了节水成效及存在的矛盾制约;以水资源承载能力为基础,以首要保证生活用水为原则,分析测算得出2025年、2030年生活可配置用水总量指标分别为29.84亿m³、33.29亿m³;合理制定了总量控制红线约束下以水定人定城方案,其中2025年、2030年人口规模分别为4 552.86万、4 587.11万,城镇建设用地面积分别为3 685.22km²、3 849.54km²,均在水资源可承载能力范围内。     

气候变化背景下黑河流域水文及水资源特征

研究黑河流域在气候变化影响下的水文及水资源特征，是未来探究该流域水文、水资源变化趋势的重要科学依据。基于气候变化背景下黑河流域不同时间尺度的水文与水资源统计年鉴及观测数据，对其降水量、径流量、水资源量及用水量进行定量分析。结果表明：2005—2018年，流域内年平均降水量为141.1 mm,降水相对变率存在着较大差异，且季、月降水量分布不均。2000—2009年流域内各水文站径流量均显著上升，其中扎马什克站多年平均径流增加量达0.38×10⁸m³,且下游径流量高于上游。流域内水资源量和用水量也在2005—2018年明显改变，其水资源总量、地下水资源与用水量均明显上升且年增加量分别为0.04×10⁸m³、0.46×10⁸m³与0.35×10⁸m³,但用水量在各行业分布不均，14年间流域内农田灌溉用水占总用水量达82.49%,直到近年来人为调控下才有所改观，其生态环境用水比例才得以从3.12%上升至5.05%并有持续...     

基于高分一号遥感影像的广州市南沙区土地利用变化特征分析

土地利用类型能够反映区域经济、社会和生态效益，为深入了解南沙区土地利用构成以及土地利用变化情况，选择2016、2017、2022年高分一号PMS数据进行预处理，利用监督分类的支持向量机算法进行遥感影像解译。根据实地查勘进行结果修正，修正后的土地利用产品总体精度高于90%且Kappa系数高于0.85,构建了2017—2021年南沙区土地利用转移矩阵，并结合2025年土地利用规划进行对比分析。2017年南沙区主要土地利用类型为水域，占比为40%。至2021年，不透水面增加10%(14.39 km²),主要来源于耕地(8.06 km²)和水域(7.48 km²)的转移；水域减少3%(10.63 km²),其中转为不透水面占总减少面积的70%;耕地和林草地则有小规模的减少。黄阁镇和南沙街的城市化建设进程最快、不透水面积明显增大，东涌镇和大岗镇的耕地存在小规模的减少，万顷沙镇和龙穴街大量水域受到不透水面的侵占。对比2025年南沙区城市总体规划，除珠江街和万顷沙镇外，南沙区其他镇街规划的下垫面建设内容基本完成；...     

基于流域水循环视角的黄河水源涵养区水源涵养量评价方法

【目的】水资源是黄河流域经济社会发展的刚性约束，科学评估水源涵养区的水源涵养量，对流域生态环境保护与高质量发展具有重要意义。【方法】针对当前水源涵养量评价存在的不足，从流域水循环角度出发，辨识了多要素对水源涵养功能的影响机制，提出了契合黄河流域特点的水源涵养量评价目标、原则与方法。在此基础上，构建了以分布式水文模型为核心的评价工具，对黄河水源涵养区的水源涵养量进行了评价。【结果】主要研究结论如下：(1)植被的水源涵养功能体现在汛期调蓄洪水、坦化洪水过程，在枯水期增加基流和水资源供给量；土壤的蓄水能力/调节库容即其水源涵养能力，与土壤层厚度、有效蓄水量成正比，并且在一定时期内存在多个“蓄满—释放—再蓄满”过程；含水层的调蓄能力即其水源涵养能力，与含水层厚度、储水/释水能力成正比；不同资源开发利用方式对水循环过程施加影响，进而将这种影响传递到水源上。(2)黄河水源涵养区水源评价，应以提升全流域水安全综合保障能力为目标，统筹全流域生态安全、防洪安全以及供水与能源安全需求；应同时考虑平水时段的“滞留”、汛期时段的“调峰”、枯水时段的“产水”三项功能。(3)黄河水源涵养区1960—2018年多年...     

浅谈丰水地区典型区域节水型社会达标建设的实践与思考

通过节水型社会的达标建设，嘉兴市南湖区人均年用水量由2016年的313.1 m³下降到2021年的226.0 m³，下降27.82%；万元地区生产总值用水量从2016年的39.5 m³下降到2021年的21.5 m³，下降45.57%；万元工业增加值用水量从2016年21.5 m³下降到2021年的8.2 m³，下降61.86%；农田灌溉亩均用水量从2016年的467.2 m³下降到2021年的436.0 m³，下降6.68%。显然，节水型社会的建设对实现水资源高效利用，推进可持续发展具有重要意义。以嘉兴市南湖区为例，介绍其节水型社会达标建设的典型经验和主要做法，结合国内外节水技术研究现状，为推动丰水地区县域节水型社会达标建设提供借鉴和参考。     

城市雨水管网集蓄雨水径流资源潜能分析

城市雨水管网具有可观的集蓄空间，在不影响城市雨洪排水的前提下，利用管网进行雨水的动态蓄存，可作为一般雨水集蓄设施的替代方案。以西安市某高校校内雨水排水系统为研究案例，基于SWMM构建区域雨水排水模型，按照不同原则设置3种阻水方案，计算不同降雨条件下各方案存蓄的雨水水量。结果表明，3种方案不发生漫溢的临界降雨量均为8 mm,此时雨水蓄存量分别为2 367、2 325、1 989 m³,分别占管网总容积的88.61%、87.04%、74.46%。进一步分析2011至2020年西安市雨水管网集蓄雨水资源的潜能，最大年平均蓄存雨水量可达4.11×10⁷ m³,占年平均降水量的12.13%,蓄存能力可观。