面向干旱区湖泊保护的水资源配置思路——以艾丁湖流域为例

以艾丁湖流域为例,探讨并提出面向干旱区湖泊保护的水资源配置思路和方法,包括流域耗水总量控制、入湖总水量控制、用水总量控制、缺水总量控制、地下水取水总量控制等多层次全视角下的水资源配置模型系统及多重循环迭代方法。结果表明:艾丁湖流域2020年生态缺水量为2.60亿m3,2030年生态缺水量达2.48亿m~3。规划近期通过区域内压减灌溉面积,减小地下水超采量;远期需实施外调水工程。2020年综合耗水率进一步增大,在保障经济高速发展的同时,为满足艾丁湖入湖水量的基本需求,湖泊生态补水量应为0.72亿m~3/年。2030年在外调水2.48亿m~3的情景下,入湖总水量为0.91亿m~3/年。研究成果拟为面向干旱区湖泊保护的水资源配置方案分析与比选提供计算思路。     

青海湖生态环境演变与稳定性

根据长系列水文模型模拟结果,对青海湖的环境演变进行了分析,利用一阶周期性自回归模型对青海湖水位变化趋势及其对湖泊生态的影响进行了预测。结果表明:青海湖多年平均亏缺水量为3.31亿m3,近10 a来增温幅度较大时期的亏缺水量为5.19亿m3;保持青海湖生态稳定的关键物种为青海湖裸鲤,盐度是决定青海湖裸鲤繁殖和生长的关键环境要素,其阈值为16.8‰;考虑气候变化的影响时,青海湖水位在未来30 a会继续下降,水位阈值为3 190.25 m,2030年水位最低,为3 191.35 m,此后水位开始小幅度回升并逐渐趋稳;不考虑气候变化的影响时,预计未来30 a内青海湖水位仍会持续下降,之后下降趋势开始变缓并趋于稳定,2100年左右稳定在3 192.25 m;两种预测结果都没有下降到青海湖生态稳定的水位阈值,因此未来青海湖生态系统的稳定性不受影响。     

青海湖湖滨湿地演变与驱动因素分析

为了更好地应对气候变化的影响,对暖湿化气候下青海湖湖滨湿地的演变现状及其驱动因子进行研究。通过遥感影像解译和水文分析计算结合实地调查,发现21世纪气候暖湿化进程下,青海湖水位升高2.1 m,入湖水量显著增加。2003—2016年的年均径流量比1956—2002年的年均径流量增加了6.0亿m3,湖面降水增加了3.8亿m3,从最低水位到现状水位的湖滨淹没区面积为222 km2。湖滨区的地下水位抬升,地势较低的河谷区沼泽草甸面积扩大11.7 km2,溢出泉恢复,间歇性河流增加了近30条,间歇性湖泊(泡沼)恢复到1980年初的水平。同时,湖水位上升淹没了约23 km2的湖滨沼泽和鸟岛部分区域,植被腐殖质、食物碎屑和鸟类沉积粪便进入湖泊,加之畜牧业和旅游业的发展,牲畜粪便和垃圾流入青海湖,导致水深和光照适宜的湖滨区爆发刚毛藻水华。     

太湖水质富营养化问题探讨

1 基本概况 太湖是我国第三大淡水湖,面积2338km~2,常水位3.0m时,蓄水量44.3亿m~3,洪水位4.5m时,蓄水量79.3亿m~3。换水周期较长,多年平均427天,丰水年251天,平水年492天,枯水年很大。该湖是典型的吞吐型湖泊,年吞吐量约53亿m~3。出入湖河流224条。其中入湖河流70多条,以苕溪、南溪及     

稳定同位素方法在湖泊水量平衡研究中的应用

介绍了稳定同位素质量平衡方法,根据青海湖各水体的实测稳定同位素值和相关的水文气象资料,利用稳定同位素方法计算的青海湖多年平均蒸发量和地下水入湖水量分别为40.9亿、6.40亿m3,与实测值40.5亿、6.03亿m3相比十分接近,结果表明利用稳定同位素方法估算湖泊水量各收支项的方法是可行的。     

陕西省渭河流域水资源供需形势分析

分析了陕西省渭河流域的水资源开发利用现状、供用水量的变化趋势以及流域水资源开发利用程度.对流域水资源供需平衡形势进行了分析,结果表明:不考虑跨流域调水时,2020年缺水量为24.96亿m3,2030年缺水量为31.09亿m3;考虑跨流域调水时,2020年缺水量为1.14亿m3;2030年缺水量为5.84亿m3.认为实施跨流域调水是解决渭河流域缺水问题的根本途径,而流域远期经济社会的发展还需要国家西线调水工程的支撑.     

南水北调东线南四湖人工湿地建设与规划

南水北调东线工程南四湖流域入湖河流和湖泊水体污染严重、湖滨湿地功能退化,南水北调工程要求2013年南四湖水质稳定达到III类水。为此山东省建设了新薛河入湖口人工湿地水质净化示范工程,工程运行结果表明,工艺出水达到了地表水Ⅲ类水质标准,改善了南四湖入湖河水水质,同时通过生态修复措施恢复了湖滨带湿地的生态功能,2009年当地政府规划了南四湖生态建设,为南四湖生态修复和水质恢复提供了保障。     

南四湖上级湖蓄水量不同计算方法差异分析

一、概述 南四湖由南阳、昭阳、独山和微山4个湖泊组成,其中以微山湖最大。1960年10月,二级坝枢纽建设后将南四湖分成上、下两级湖,上级湖水位36.5m时面积609km2,容积22.27亿m3;下级湖水位36.0m时面积67Ikm2,容积31.45亿m3。南四湖湖东区河道为山洪河道,源短流急;湖西区主要为平原坡水河道,洪水集流及入湖缓     

湖泊生态需水计算方法比较及实例应用

归纳湖泊生态需水的相关概念、分类和组成,利用CiteSpace软件分析近20年国内外相关研究进展,发现其主要集中在水文学角度与生态学角度2个方面,故从这2个角度总结湖泊生态需水计算方法。其中：水文学方法主要考虑湖泊长序列水文要素,具体有最低水位法、水量平衡法和换水周期法等;生态学方法多同时考虑湖泊生态和水文要素,具体有曲线相关法、生态演变分析法和功能法等。不同方法的主要原理、适用性各有不同。以太湖为例,选择最低水位法、换水周期法和生态演变分析法3种方法进行实际应用与结果比较,得到太湖生态需水分别为36.01亿、27.14亿和38.81亿m3。综合比较分析后,认为生态演变分析法在计算过程中同时考虑了水文与生物状况,计算结果最合理,故最终确定太湖湖泊最小生态需水为38.81亿m3。该研究为系统了解并合理选择湖泊生态需水计算方法,开展湖泊生态保护修复与高质量发展提供支持。     

入湖水量对艾比湖生态环境的影响

入湖水量的大小决定了艾比湖水面面积的大小，湖面面积的变化直接影响到湖滨植被、气候、土壤、湖泊水质的变化，入湖水量是艾比湖生态环境变化的核心。     

内蒙古高原浑善达克沙地典型湖泊萎缩机制

以内蒙古高原浑善达克沙地内骏马湖水下地形测绘数据为基础，构建湖泊结构特征曲线；基于遥感数据提 取 1991—2021 年骏马湖面积，反演出 30 年来其水位与容积的演化特征；建立其水量平衡方程，定量分析降水、蒸 发和地下水补给量等水量平衡要素的变化趋势及相互作用模式，识别出不同阶段湖泊萎缩的主控因素。计算结 果显示：骏马湖容量由 1991 年的 1?450 万 m3波动下降至 2021 年的 380 万 m3，年均变化率为?34 万 m3/a，降水量、 蒸发量和地下水补给量均呈现减少趋势，年均变化率分别为?10 万、?7 万和?5 万 m3/a。2006 年前，湖泊呈微弱的 负均衡状态；2006 年后，地下水补给量显著减少，导致湖泊水量负均衡加剧、萎缩速率加快。结果表明：2006 年前， 气候暖干化是导致湖泊萎缩的主要因素；2006 年至今，流域地下水资源大量开采导致湖泊水量失衡，人类活动成 为湖泊萎缩的主控因子。降低地下水资源开发利用量，提高水资源利用效率，可有效减缓浑善达克沙地湖泊群的 萎缩退化进度。     

不同回灌补源模式下石川河富平地下水库数值模拟

石川河富平地区地下水长期处于采补失衡状态,大范围含水层被疏干,形成区域性降落漏斗,针对拟建的石川河富平地下水库,设置5种开采回灌方案,建立地下水流数值模型模拟不同方案下地下水库水位和蓄水库容变化情况。结果表明：各回灌方案在消除降落漏斗的同时,均能较好地恢复地下水水位,且不超过地下水库的调蓄上限水位;回灌量相同、回灌方式不同时,逐日回灌方式的水位恢复效果优于灌期+非灌期回灌方式,较2018年地下水水位平均抬升13.55 m,蓄水库容增加2.99×10⁸ m³;回灌量不同时,较大回灌量对地下水水位的影响大于回灌方式,即泾惠渠水源回灌时,水位抬升程度最大,为19.77 m,蓄水库容相应增加4.36×10⁸ m³。模拟结果可为地下水库的调蓄与运行提供参考。     

SWAT-MODFLOW 耦合模型 在地下水量均衡分析中的应用

利用地下水-地表水半松散耦合数值模拟方法, 选取北京市苏密怀地区为典型地区, 以长时间序列 SWAT 模型获取的平原区地下水补给量和山区对平原区地下水补给量作为传递变量, 分别代替 MODFLOW 模型中降雨入 渗补给量和山前侧向补给量的研究思路, 建立半松散式 SWAT2MODFLOW 耦合模型, 利用地下水位校验耦合模型 并对苏密怀地区地下水水量平衡进行分析。结果表明: 该方法可以提高地下水模型的精度, 耦合模型较传统算法计 算得到的降雨入渗补给量减少了 01 54 亿 m3 / a, 反映出当下垫面条件发生变化和包气带厚度增加时, 含水层的降水补给量减少。本研究为水资源的准确评价提供技术支持。     

Assessment of lake–groundwater interactions and anthropogenic stresses,using numerical groundwater flow model,for a Rift lake catchment in central Ethiopia

A steady-state groundwater flow model (MODFLOW) was used to study lake and groundwater interactions in a complex rift volcanic catchment. It also was used to assess the effects of water pumping from wells, and of variable recharge rates associated with climate and lake level changes, on the dynamics of the volcanic aquifers surrounding Lake Awassa. The model simulations were made after first developing a reasonable conceptual model, on the basis of conventional hydrogeological mapping, pumping test and hydrometeorological data analyses, and from ancillary information obtained from hydrochemical and isotope techniques. The model results indicated that the lakes and Rift aquifers are fed by large groundwater inputs that originate in the highlands. The lakes and rivers have important roles in recharging the aquifers in some locations. Lake Awassa receives a major groundwater inflow from its southern and eastern shorelines, while substantial water leakage from the lake occurs along the northern shoreline. The annual groundwater outflow from the catchment is estimated to 52.5 × 10⁶ m³. Scenario analyses revealed that increasing the current pumping rate from wells by fourfold will substantially reduce the groundwater level substantially, although the regional flow pattern would remain the same. There appears to be no immediate danger to the Rift aquatic environment from the current water pumping rate. Drying the small Lake Shalo and associated swamps, however, will cause a large change in the water balance of the larger Lake Awassa. Slight changes in groundwater recharge can cause large differences in groundwater levels for most of the Rift caldera floor far from the lake shores. This study provides a reasonable foundation for developing detailed transient predictive models, which can then readily be used as a decision support tool for development and implementation of sustainable water resources practices.     

会仙湿地岩溶地下水数值模拟

以会仙岩溶湿地的核心区域为研究对象, 基于研究区的地质条件和水文地质条件, 概化出水文地质概念模型, 运用 Visual MODFLOW 软件对会仙湿地地下水的分布特征进行数值模拟, 经模型识别与验证, 其模拟水位与观测水位取得较好的拟合效果。结果表明: 研究区地下水总体呈自北向南递减趋势流动, 北部补给区地下水位最高, 西南部排泄区地下水位最低, 南北地下水位平均差值为 7.34 m; 水位动态变化受降雨强度影响较大, 呈现出明显的季节性变化规律; 南部分水塘、睦洞湖等排泄带水源补给充足, 地下水位变幅不超过 1 m, 北部补给区的水位变幅在 3 m 以上; 经水均衡计算, 模拟期的地下水总补给量为 44 272. 92 万 m3 / a, 其中降雨入渗补给量占 76.85% , 地下水的总排泄量为 42 723. 06 万 m3 / a, 地下水开采量与蒸发量分别占 33. 86% 、36. 63% ; 研究区在模拟期内总体处于正均衡状态, 但处于负均衡的枯水月份占到 2/ 3, 湿地的退化直接影响其防洪调蓄和保水、蓄水能力, 使“ 旱期过旱、涝期过涝” 现象极为显著。     

马海盆地鱼卡河下游流域地下水均衡估算

鱼卡河下游位于柴达木盆地北部边缘的马海盆地,地下水是当地重要水源之一。通过搜集气象、水文资料及查阅相关文献,结合野外实地考查与试验,在掌握其水文地质基本特征的基础上,计算了其地下水系统2000~2013年的地下水均衡量。结果表明:对于流域内的地下水系统而言,河流渗漏补给是其主要补给源,约占总补给量的77.8%,而潜水蒸发是其主要排泄方式,约占整个系统排泄量的85.6%。流域内地下水年均补给总量为10 260.5万m~3/a,年均排泄总量为108 96.6万m~3/a,地下水均衡差为636.1万m~3/a,地下水位呈59 mm/a的下降趋势。研究结果对流域地下水资源量计算、地下水环境以及生态环境保护等均具有一定的参考价值。     

阜阳市农灌区浅层地下水安全开采量评价

针对阜阳市农灌区水文地质条件和浅层地下水运动特点,建立区域浅层地下水多年调节计算模型,通过调节地下水开采量使调节计算末期地下水位埋深能够恢复到起调埋深,达到多年水均衡,得到阜阳市浅层地下水安全开采系数与安全开采量。1956—2010年长系列的计算结果表明,阜阳市多年平均浅层地下水总补给量为17.856亿m3,安全开采系数为0.469,安全开采量为8.374亿m3;结合以农灌区为主的阜阳市用水过程特点,采用等比例法对浅层地下水安全开采量进行年内分配,确定了阜阳市浅层地下水的年内逐月安全开采过程。     

塔里木盆地绿洲耗水分析

应用散耗性水文模型的模拟结果，对塔里木盆地的喀什噶尔河、叶尔羌河、阿克苏河、开都孔雀河、和田河的大型绿洲的耗水进行了综合分析。取得了包括绿洲年耗水水平、绿洲耗水的年内分布、绿洲各类土地的耗水、社会经济与自然生态系统耗水比例、农田土壤耗水平衡与耗水组成、地下水补给与消耗的组成及潜水蒸发的分类等的初步定量结果。深化了绿洲耗水的认识并为绿洲水资源配置提供依据。     

Estimation of Groundwater Recharge from the Rainfall and Irrigation in an Arid Environment Using Inverse Modeling Approach and RS

Quantifying recharge from agricultural areas is important to sustain long-term groundwater use, make intelligent groundwater allocation decisions, and develop on-farm water management strategies. The scarcity of data in many arid regions, especially in the Middle East, has necessitated the use of combined mathematical models and field observations to estimate groundwater recharge. This study was designed to assess the recharge contribution to groundwater from rainfall and irrigation return flow in the Mosian plain, west of Iran. The Inverse modeling approach and remote sensing technology (RS) were used to quantify the groundwater recharge. The recharge for steady–state conditions was estimated using the Recharge Package of MODFLOW. The land-use map for the research area was produced using remote sensing and satellite images technology. According to results, groundwater recharge from the rainfall and irrigation return flow was at the rate of 0.15 mm/day. The recharge to the groundwater from rainfall was about 0.08 mm/day (10.8 % of total rainfall). The average of groundwater recharge contribution in the study area was about 0.39 mm/day that include 15.2 % of the total water used in the irrigated fields. We can conclude that irrigation water is the most important resource of groundwater recharge in this area, consequently, it should be integrated into relevant hydrological models as the main source of groundwater recharge.