宁夏引黄灌区末段区域农业水资源配置研究

为探索农业水资源配置的新模式,以"自然—人工"二元水循环理论为基础,以宁夏引黄灌区末段区域(石嘴山市)为研究区,分析农田水循环过程,提出"引沟济渠"农田灌溉水源调配新思路。以农田灌溉水质要求、灌溉水量需求以及水资源管理用水红线为约束,借助MATLAB优化工具进行模拟计算,结果表明:在满足农田灌溉水质的前提下,取用惠农渠水4.83亿m~3、第五排水沟水0.92亿m~3、唐徕渠水0.82亿m~3、第三排水沟水0.31亿m~3,可节约黄河水1.23亿m~3;在上游排水沟水质较差情况下水质是主要约束条件,在上游排水沟水质较好情况下排水量是主要约束条件;实施"引沟济渠"模式应本着"差水控量,好水用尽"的原则,充分利用上游排水沟的来水。该农业水资源利用模式可节约渠灌水,做到"一水多用、多水联用",为干旱区灌区水资源配置提供借鉴。     

快速城市化条件下基于SLEUTH-SWAT模型的济南市水文响应分析

为更好地反映快速城市化未来长期的区域水文响应,以济南市为例,利用2000年、2005年、2010年、2015年土地利用、道路演变等数据,驱动SLEUTH模型对快速城市化进行了模拟和合理预测,生成了2020年、2030年土地利用数据。以此作为输入数据,运用SWAT模型定量分析了快速城市化和气候变化对径流、蒸发等水文要素的影响。结果表明:未来济南市仍有大量耕地转化为城市用地,2030年城市面积将达到640 km~2。不考虑气候变化,总径流和地表径流将分别增加4%和12.5%,蒸发和下渗分别减少0.78%和2.51%,核心城市化子流域地表径流将增加40%以上。依据年降雨量选取了平水、极丰和极枯三种降水情景,极枯和极丰情景下2030年济南市地表径流深分别为15.02 mm和101.44 mm,极丰情景下重点城区径流深可达300 mm以上。建议未来济南市核心城区加强防洪管理,重点防范城市内涝及洪水灾害。     

水害损失函数与洪涝损失评估

建立简便有效的洪涝灾害损失评价方法对灾害损失进行及时准确的评估,对于防洪减灾和洪水管理十分必要。洪涝损失一般可借助损失函数来描述。本文从洪涝灾害损失作用机理出发,分析了洪涝损失呈S形曲线,通过数学推导构建了基于双曲正切函数的洪涝损失模型,阐述了函数选择的依据,明确了参数的物理意义和定值方法。将汛期降水量作为自变量引入模型,构建了基于实物量的长江三角洲洪涝损失函数,以规避价值量和损失率函数参数确定的主观性。基于实测数据和数值分析方法,拟合汛期降水量与实物量损失关系曲线,确定参数,保证了关键参数确定的客观性。通过建立受灾面积与总损失的线性回归方程,估算了2009—2012年洪涝损失,实例说明了所建立的损失函数评估洪涝损失的可行性。     

基于多源遥感数据和水量平衡原理的灌溉用水量分析

农业灌溉水量估算和区域农业用水的校核是用水统计、监管的难点。现行基于典型调查和定额推算的方法依赖统计人员经验,易受人为因素干扰,准确性难以控制;采用基于水量平衡的灌溉用水推算方法时,区域蓄水变量和耗水量等要素仅依靠传统地面监测条件难以获取。遥感技术能够解决水量平衡方程中区域蓄水变量和蒸散发的估算问题,可以提高水量平衡方法在计算灌溉用水中应用的可行性,但大多数遥感产品存在区域适用性和精度的问题,需要将多种产品结合,通过相互校验和组合控制误差;此外,遥感产品与水量平衡要素之间还存在一定程度的概念差异,需要进行匹配与转换。本文构建了一种基于多源遥感数据和水量平衡原理的灌溉用水分析方法,利用区域水量平衡方程检验多源遥感数据的一致性和可靠性,建立遥感数据与水量平衡要素的对应关系,选取合理的区域蒸散发数据,再利用田间水量平衡将总蒸散发分解为降水蒸散发和灌溉蒸散发,推算得到灌溉耗水量和灌溉用水量的合理范围。应用本文提出的方法进行山东省济南市2012—2015年灌溉用水分析,并与济南市水资源公报统计的农业用水进行对比,结果表明:在降水量接近多年平均的2012、2013、2015年,二者结果较为接近;在干旱的2014年,本文的分析结果与公报结果相差较大。结合同期农田作物长势、区域地下水位变化分析,认为该年份存在较大的灌溉用水,本文结果比较合理。本文方法可为校核区域灌溉用水统计数据的合理性提供技术支撑。     

内陆干旱区河谷林生态需水研究

研究了干旱区河谷林生态需水的概况,并以新疆阿尔泰山前平原布尔津河出山口以下河段的河谷林为例,采用参考作物法,计算了研究区内河谷林生态需水量。计算结果表明：该区域的生态需水总量为0．8亿m2,其中6-7月份河谷林需水量较大,月需水量约为全年的25％。这些成果可为流域生态保护与水资源合理配置提供重要的基础数据。     

中国农业水价承受能力研究

针对我国农业水价偏低、调价困难、现有承受能力方法评估不完善等问题,且地方政府调价需系统科学的依据,明确各区域农业水价承受能力底数,研究改进了以往水费支出系数的经验性取值,筛选各区域现状高水费支出系数作为承受能力水费支出系数平均值,结合指数分析法和计量经济学法,综合考虑降水量、单位面积产值等影响因素,构建其与水费支出系数关系模型,最终计算给出分区域分不同作物的农业水价承受能力和调价空间。结果表明：粮食作物水费支出系数在2.620%～12.950%之间,水价承受能力在0.058～0.521元/m³之间,经济作物水费支出系数在5%左右,水价承受能力在0.178～4.329元/m³之间。研究表明：东北、西北和华北地区的水费支出系数和农业水价承受能力总体高于西南和华南地区;黄河流域粮食作物和经济作物水价承受能力要高于长江流域,但该流域调价空间较长江流域略低,尤其粮食作物,调价空间有限,各区域经济作物均具有充分的调价空间。     

东南沿海平原河网区域水质水量模型研究

为探究东南沿海平原河网区域水质改善的可行方案,针对温岭市金清水系污染来源复杂的问题,开展水质水量模型研究。采取"流域分区-用户定位-排污计算"的污染负荷计算思路,建立水质水量耦合模型,以河网主要污染物氨氮为评价指标,提出重点断面的水质改善目标以及对应的污染控制方案与引水方案。结果表明:实施削减氨氮污染物入河量至1 023 t的污染控制方案与向南官河引水10 m3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到V类水标准;实施削减氨氮污染物入河量至728 t的污染控制方案与向南官河引水20 m~3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到Ⅳ类水标准。研究成果为温岭市金清水系面向众多污染源的精细化、精准化污染治理提供参考,为类似区域的水质改善提供借鉴。