变化环境下径流演变的研究方法进展

气候变化和人类活动的双重影响使流域天然径流序列发生时空演变。对变化环境背景下径流序列演变规律、驱动因素的研究及在不同气候模式下对未来径流的预估对流域水资源管理和长期规划具有重要意义。为此对当前变化环境下径流演变趋势检验、径流变化归因分析及未来径流趋势预估的相关研究方法进行了全面的回顾,并进行综合对比分析。结果表明：采用多种检验方法组合优于单一检验,其结果更为可靠;气候变化和人类活动影响程度在不同流域、不同时期差异较大;未来径流预估结果的不确定性源于气候模式、水文模型和降尺度方法等多个方面。研究结果可为变化环境下径流演变及其驱动因素的研究提供新思路和科学参考。     

基于遥感的新疆水资源适应性利用配置-调控模型研究框架

水资源适应性利用是一种适应环境变化且保障水系统良性循环的水资源利用方式,研究面向环境变化的水资源适应性利用对保障地区水安全,实现人水和谐具有重要意义。将遥感技术与和谐论理论方法相结合,建立了新疆水资源适应性利用配置-调控模型的研究框架,该模型是以人水和谐度最大为目标,以水资源-经济社会-生态环境多维临界阈值及互馈关系方程、水循环方程等边界条件为约束的面向水资源适应性利用的多维临界和谐配置-调控模型。为了实现该模型的应用,需开展基于遥感的新疆水资源-经济社会-生态环境互馈关系及演变规律、水资源适应性变化机理与适应性利用原理、水资源适应性利用理论应用规则及量化方法、基于遥感的新疆水资源适应性利用配置-调控模型、塔里木河流域水资源适应性利用配置-调控模型应用研究的相关工作。围绕上述内容,阐述了实现该模型的3个关键问题及具体的研究方法,包括遥感技术在配置调控模型中的应用;水资源适应性利用规则定量化及如何嵌入模型中;水资源适应性利用配置-调控模型如何构建。研究成果为水资源适应性利用理论方法及应用研究提供参考。     

未来气候变化下拉萨河流域径流变化趋势研究

【目的】气候变化引起水文循环的变化,主要表现为降水、径流等的显著改变。【方法】基于拉萨河流域分布式径流模型,应用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的4个气候模式数据,分析未来气候变化情景下拉萨河的径流变化。【结果】结果显示：SSP1-2.6情景模式下,拉萨河上中下游年径流深均呈减少趋势,约减少42%,但月径流量年内分配比例较实测月径流分配比例变化不大;SSP2-4.5情景模式下,总体上呈增加趋势,约增加1.5%,中上游径流深呈减少趋势,约减少1%～7%,下游支流呈增加趋势,约增加1%～37%;SSP5-8.5情景模式下,总体上呈增加趋势,约增加10%,下游支流增加趋势更加显著,约增加17%。【结论】结果表明：在CMIP6未来气候情景模式下,径流变化较为显著且不同情景模式差异较大;未来径流深变化趋势与未来降水变化趋势较为一致;拉萨河流域未来不同气候情景模式下径流深时空分布存在差异。通过对CMIP6未来气候模式进行模拟,分析拉萨河流域径流变化特征,为区域水文水资源配置、水资源利用等提供参考依据。     

变化环境下考虑物理机制的SD需水预测研究

随着气候变化与人类活动作用的加剧,流域水资源受变化环境的影响愈加显著。研究变化环境下的流域水资源系统变化特征及需水预测对支撑流域水资源管理与合理配置具有重要的指导意义。基于系统动力学原理,耦合了考虑物理机制的需水预测方法,建立水资源系统模型,以黄河流域为例,分析了多因子驱动及多要素胁迫作用下黄河流域水资源系统变化特征,采用MPI气候模式预估的未来气温、降水结果及未来流域5种不同的经济社会发展情形,预测了黄河流域2017—2030年的水资源供需演变趋势。结果表明:①黄河流域的生活需水量随着流域人口及人均用水需求的增加不断增长。随着产业结构调整,工业需水量呈现缓慢减少态势,生态及三产需水量逐年增加,农业灌溉需水量呈下降趋势;②在加强流域水资源管理力度、增加节水技术投资的前提下,保障流域经济、社会协调发展,注重发展经济的同时兼顾流域生态环境保护,满足黄河流域下一阶段的经济社会可持续发展的要求;③为保障黄河流域水资源可持续发展,实现黄河流域生态保护和高质量发展,需要调整流域水资源管理策略,提高节水程度,促进流域产业结构优化。     

水资源适应性利用理论及其在治水实践中的应用前景

水系统受气候变化和人类活动的影响,一直在不断地变化,因此水资源的开发利用也应适应这种变化,而不能按照固定的控制阈值或约束条件来进行。当然,也不是被动的、随意的去适应。在对水系统及其与环境变化关系剖析的基础上,分析了水资源适应性利用的原理与模式;基于对环境变化下水资源适应性利用机理的认识,提出水资源适应性利用理论的框架体系,阐述了其基本理念和关键内容;基于对我国现代治水实践的分析,分析了其暗含的水资源适应性利用理论的内容,以及我国治水实践中存在的问题及应用水资源适应性利用理论解决这些问题的可能途径。研究认为,水资源适应性利用理论对水资源合理开发、综合利用、科学管理具有重要的指导作用,为环境变化下水资源利用研究与实践奠定理论基础。     

南水北调中线水源区水文特征分析及其 水资源适应性利用的思考

南水北调中线调水工程是为了解决华北地区缺水问题而采取的特大型调水工程,水源区地理特征是调水水量和水质的重要基础。然而,从目前的研究现状看,对水源区边界、面积、河流长度等主要特征参数和水资源特征系统梳理不足,水资源利用仍存在一些问题。基于此,从地理学的角度,借助地理信息技术和统计学方法,结合实地调研,对南水北调中线水源区主要特征参数进行系统梳理;分析和总结水资源特征、水资源开发利用演变过程以及存在的问题;基于水资源适应性利用理论,结合南水北调中线水源区实际,提出其水资源适应性利用的研究思路和战略措施建议。研究成果对保障南水北调中线可持续调水、支撑水源区水资源开发利用和协同管理提供技术支撑。     

1994—2021年陕西省水资源分布演变特征

研究陕西省和城市水资源分布演变特征可为研究区水资源管理提供依据。运用经验模态分解（EMD）方法、M-K检验法、小波变换、空间自相关分析方法,探究1994—2021年研究区不同尺度下水资源的时空演变规律。结果表明：全省尺度下陕西省水资源总量和地表水资源量呈现先减少后增大的不显著增长趋势,水资源趋势变化突变点主要出现在2004年前后,主要存在6和16 a的周期,地下水资源量呈现下降趋势,存在3个周期。分区尺度下,陕北地区演变特征较为独特,其余地区与全省水资源变化特征相似。城市尺度下,延安市水资源演变规律较为独特,关中地区不同城市水资源演变规律呈现东西差异。陕西省水资源分布存在空间集聚特征,陕南地区城市间出现热点集聚,关中地区北部及陕北地区出现冷点集聚,且集聚程度呈增加趋势。研究结果可为陕西省水资源安全及黄河流域生态保护与高质量发展提供科学依据。     

人类活动影响下长江流域水资源演变趋势及对策

目前,长江流域总体水资源开发利用程度较低,人类活动影响下对长江流域水资源演变趋势的研究还处于起步阶段。在分析土地利用变化、河道外取用水、废污水排放和水库调节可能对流域水资源演变趋势产生影响的基础上,详细研究了河道外取用水影响下干流主要控制站下泄水量的演变趋势和水库调节影响下主要控制站径流量年内分配过程的演变趋势。据此提出了应对人类活动影响的对策措施和开展分阶段深入研究的建议。     

流域年平均流量和枯水径流对森林恢复的响应——以鄱阳湖九剧水流域为例

正(项目批准号:31660234)当前,管理者已充分意识到森林在缓解温室效应和保持水土方面的积极作用,为此大力增加森林覆盖率已成为国家应对全球变化的重要战略之一。森林恢复对水资源会产生什么影响?一些研究表明,虽然水资源对森林变化的响应趋势大致可以预测,但是在不同的气候和流域特性等条件下,森林恢复对     

辽西北地区水资源量趋势分析

文章从降水量、径流量、水资源总量、降水-产水量关系等方面对53年来水资源变化情况进行了分析,得出了随着气候变暖、下垫面的演变、用水量的增加,辽西北地区有限的水资源呈衰减趋势的结论.     

基于层次分析法的阿克苏地区水资源可持续开发利用评价

根据阿克苏地区水资源开发利用现状,建立水资源可持续开发利用评价的指标体系。运用层次分析法对该指标体系中的各因子进行分析,确定了评价体系中各因子的具体权重,得到了各个因子影响水资源可持续开发利用的重要性排序,并提出了相应的建议措施,为阿克苏地区水资源可持续开发利用提供借鉴和参考。     

变化环境下水资源脆弱性及其适应性调控研究——以海河流域为例

依据国内外最新研究进展,提出了变化环境下新的内涵的水资源脆弱性与适应性管理的新概念与定义并建立了耦合环境变化对水资源影响的暴露度、水旱灾害、敏感性和抗压性的水资源脆弱性评价模型,对海河流域水资源脆弱性现状和未来气候变化影响最不利情景下的海河流域水资源脆弱性进行了定量分析研究。针对水资源脆弱性的适应性调控设置了用水总量调控、用水效率调控、水功能区达标调控、生态需水调控和综合调控五个不同方案进行分析研究。分析结果表明:从海河流域各级分区的减少水资源脆弱性目标看,单项调控最为敏感的是水功能区达标调控,其次是水资源利用效率、用水总量与生态用水控制,在所有适应性调控方案中,综合调控方案最优。     

长江三角洲地区气候变化背景下城市化发展与水安全问题

全球变暖等气候变化背景下,城市化的高速发展给长江三角洲地区水文和水资源带来了较大的影响,该区域的水安全问题成为人们关注的热点。通过对该地区水文水资源变化气候背景的分析,选择区域内的典型城市,以遥感和GIS作支持,开展以城市化发展为标志的下垫面变化对降雨、径流及暴雨洪水的影响研究,分析了城市化发展对河网水系与水环境的影响。在此基础上,从保证城市水安全的角度,对水资源持续利用与优化配置进行了分析和探讨,以寻求地区城市化发展下的水资源利用与保护的对策措施,从而为保障地区水安全以及经济持续发展提供支持。     

新疆农六师所在地水资源承载能力研究

分析新疆农六师所在地现状水资源开发利用情况及存在的问题,构建了水资源优化配置模型,通过不同方案长系列逐月调节计算和对比分析,选取中方案为水资源配置推荐方案。同时,采用双指针计算模型计算农六师高、中、低三种需水方案的水资源承载能力,指出现状年105团当地水资源已经处于超载状态,到2030年农六师的经济中心五家渠市也将处于水资源超载边缘,超载度为0.97。最后,探讨了如何提高农六师所在地水资源承载能力的途径,为农六师实现跨越式可持续发展提出建议。     

城市水资源开发利用趋势和策略探讨

详细讨论了我国城市水资源开发利用趋势和问题,认为城市供水将是未来水资源开发利用的重点,生活和生态环境用水将迅速增加,水资源短缺将促进高效用水和部分农业用水向城市转移,水资源开发利用方式也将发生相应变化,供水安全、水源地安全和城市防洪排涝安全将日益重要.将全国分为六大区,根据各分区自然条件、水资源和社会经济状况,讨论了各分区城市水资源开发利用策略,提出了解决各分区城市水资源问题的出路.     

西北干旱区水资源开发利用现状及对策

西北干旱地区是我国西部大开发战略的重点建设区域之一，而水资源的合理开发利用是干旱区振兴流域经济的重要保证．也是促使生态经济系统向良性方向发展的关键因素。本文在分析我国西北干旱区水资源基本特征以及水资源开发利用现状的基础上，重点讨论了该区水资源开发利用存在的问题，得出干旱区生态环境建设与社会经济发展必须以水资源合理开发利用为核心的结论，同时提出了切实可行的水资源可持续开发利用的基本对策。     

Hydrological Environmental Responses of LID and Approach for Rainfall Pattern Selection in Precipitation Data-Lacked Region

Global climate change and urbanization development have changed the hydrological environment dramatically. Flood control, non-point source pollution control, and comprehensive utilization of water resources are facing new challenges. On the basis of the Storm Water Management Model (SWMM), an approach for design rainfall pattern selection in precipitation data-lacked region containing model establishing, response analysis and design rainfall pattern screening was put forward. And the responses of the hydrologic, hydraulic and environmental of 2-commercial community mode are explored by using a simulation analysis under different rainfall patterns in this study. Based on the worst principle, the Chicago rainfall pattern was selected for the above-mentioned evaluation indexes at different reoccurrence periods. Results showed that, (1) in traditional development (TD), the values of surface runoff, peak flow and depth of outlet, and total pollution loading were at their maximum at the Chicago rainfall pattern; and in low-impact development (LID), the reduction rates of surface runoff and total pollution loading were at their minimum at the Huff4 rainfall pattern, and the reduction rate of peak flow was at its minimum at the P&C rainfall pattern; then design storm patterns at different simulation targets were obtained. (2) For the Chicago rainfall pattern, the reduction rates of various evaluation indexes decreased while the reoccurrence period increased, and the reduction rate of peak flow was more sensitive to high reoccurrence period rainfall than surface runoff. (3) After the setting of LID measures, the control effect of storm water and non-point source pollution gathered better results from the increase of permeable area and the change of microtopography, as well as from the physical and biological action. This study will provide a reference for the selection of design storm pattern at different simulation targets in regions with deficient rainfall data.     

Optimal water allocation at different levels of climate change to minimize water shortage in arid regions (Case Study: Zayandeh-Rud River Basin,Iran)

Climate change is one of the most important factors influencing the future of the world's environment. The most important impacts of climate change are changes in water supply and demand in different regions of the world. In this study, different climate change patterns in two RCP4.5 and RCP8.5 emission scenarios (RCP: Representative Concentration Pathway), were adopted for the Zayandeh-Rud River Basin, Iran, through weighting of GCMs (General Circulation Models). These climate change patterns are including ideal, medium, and critical patterns. Using the LARS-WG model (Long Ashton Research Station Weather Generator), the outputs of the GCMs were downscaled statistically and the daily temperature and precipitation time series were generated from 2020 to 2044. Then, based on this information, the inflow volume into the Zayandeh-Rud Reservoir was predicted by the IHACRES model (Identification of unit Hydrograph and Component flows from Rainfall, Evaporation and Streamflow) and the agricultural water demand was also estimated based on future evapotranspiration. Finally, using GAMS (General Algebraic Modeling System) software, water resources in this basin were allocated based on the basic management scenario (B) and the water demand management scenario (D). The results showed that the average monthly temperature will increase by 0.6 to 1.3 °C under different climate change patterns. On the other hand, on the annual basis, precipitation will decrease by 6.5 to 31% and inflow volume to the Zayandeh-Rud Reservoir will decrease by 21 to 38%. The results also showed that the water shortages based on the baseline management scenario (B) will be between 334 and 805 MCM (Million Cubic Meters). These range of values varies between 252 and 787 MCM in the water demand management scenario (D). In general, the water shortage can be reduced in the Zayandeh-Rud River Basin with water demand control, but complete resolution of this problem in this region requires more integrated strategies based on a sustainable development, such as a fundamental change in the cropping pattern, prevention of population growth and industrial development.