黄河流域主要灌区灌溉需水与干旱的关系研究

为定量研究灌区灌溉需水与气象干旱的关系、合理组织抗旱水源,以黄河流域1956—2010年水文、气象、地下水以及作物参数等资料为基础,选取RDI干旱评估指标系统评估了黄河流域上、中、下游5个主要灌区的历史干旱情况,采用作物水量平衡方程计算了灌区灌溉需水量;采用灰色关联和相关分析方法,研究了主要灌区气象干旱与灌溉需水的关联程度,并建立了灌区灌溉需水量与RDI的定量关系。结果表明:RDI干旱评估指标可用于黄河流域灌区的气象干旱评估;黄河流域上、中、下游主要灌区灌溉需水量与RDI存在显著的关联关系,随着降水量增加(作物可利用的有效降水量增加),灌区灌溉需水量与RDI的灰色关联度和相关系数不断增大;主要灌区灌溉需水量对RDI变化的响应程度不一,干旱程度每增加一个等级(RDI指数减小0.5),上游青铜峡灌区、内蒙古河套灌区灌溉需水量平均增加约1.04亿m~3,中游汾河灌区、渭河灌区需水量增加约2.19亿m~3,下游引黄灌区需水量增加约6.22亿m~3。     

气候变化下我国主要农作物需水变化

全球气候变化不可避免的会给农业用水带来影响。利用全国93个气象站1960-2009年的气候资料,分析全国近50年4种主要粮食作物(玉米、小麦、大豆、水稻)的蓝水蒸散量及年蓝水需水量的分布和变化。结果表明:1960-2009年间全国平均温度上升1.1℃,1980s以后气候变暖加剧,增幅北方大于南方。农作物蓝水蒸散量有不同程度下降;1990s前蓝水蒸散量主要影响因子为降雨量,1990 s后为温度。气候变化使得东北、内蒙古农作物种植面积增加,农作物蓝水需水量上升。从蓝水蒸散量出发,调整地区间农作物种植结构可以缓解因气候变化给北方地区带来的农业水资源压力。     

气候变化背景下未来农业干旱变化趋势

选择我国主要江河流域区,利用1956~2007年计52年的天然径流和农业受旱率资料、VIC模型和水量平衡模型模拟的A1B情景下3种气候模式（NCAR、CSIRO、MPI）基准期1961~1990年、预测期2009~2060年水资源量系列,利用Matlab建立径流量与农业受旱率的关系模型,预测了我国未来农业受旱率并分析了未来干旱变化趋势。     

基于NDVI的华北平原农业干旱演变特征研究

针对华北平原农业干旱现象较为严重的问题,文章以归一化植被指数NDVI作为农业干旱指数,研究了华北平原1999-2019年的农业干旱演变特征,结果表明：1999-2019年NDVI时间序列处于上升趋势,干旱情况有所缓解。其中,最严重的干旱发生年份为2001年,该年份的1月NDVI值达到了最小值0.173。     

不同灌溉条件下的水稻需水规律及水分生产率分析

稻田需水量包括植株蒸腾、棵间蒸发、田间渗漏3部分。研究表明，水稻在充分供水条件下所形成的蒸腾量中包含了一部分无效蒸腾，无效蒸腾量的减少不会影响作物的生长发育，反而会有不同程度的增产和优质效应。节水灌溉技术的推广产生了明显的经济与社会效益。结合当地实际情况采用3种常见的灌溉方式探讨了不同灌溉方式下水稻的需水规律、灌概定额和生产率的差异，为水稻节水高效栽培提供理论与技术依据。     

气候变化下黑龙江省水稻灌溉需水量变化特征

基于黑龙江省8个典型站点60年(1956-2015)的历史气象资料,利用Penman-Monteith公式和水量平衡模型计算了黑龙江省水稻全生育期内,两种灌溉模式下(淹水和控制灌溉)的作物需水量(ETC)及灌溉需水量,并结合气象因素的变化特征,借助Mann-Kendall检验方法分析了ETC及灌溉需水量对气象因子的响应。结果表明:ETC方面,不同灌溉模式下同一站点ETC的变化趋势基本一致,其中安达和绥化站的ETC呈下降趋势,出现"蒸发悖论"现象,嫩江、尚志和孙吴站的ETC显著上升,其余各站无明显变化。灌溉需水量方面,只有尚志站点在两种灌溉模式下均显著增加,孙吴、富锦和嫩江站仅在控制灌溉模式下呈明显上升趋势,而其余站点并没有一致性规律。总体上,相对于淹水灌溉,控制灌溉模式下有效降雨量提高了20%,灌溉需水量降幅为44.9%~52.9%,有效减少了农业生产在气候变化条件下受到的不利影响。     

气候变化下华北平原井灌区粮食生产地下水保障能力

为了揭示华北平原粮食生产地下水保障程度,以石家庄平原井灌区为典型研究区,建立了地下水保障程度指标体系,利用水量平衡原理、统计降尺度和概率统计等研究方法,对该区未来50年的粮食生产地下水保障程度进行了分析评价,结果表明:1RCP26气候情景多年平均粮食作物灌溉需水量最高,其次为RCP、RCP45和RCP85;RCP45情景地下水可开采量最高,其次为RCP85、RCP26和RCP。2地下水保障程度对降水量的增减有较强敏感性,降水量每增加100 mm,RCP情景地下水保障程度上升3.6%,RCP26、RCP45和RCP85分别上升4%、4.6%和5.5%。3从RCP到RCP85情景地下水保障程度呈增大趋势,但增大程度有所不同,RCP26较RCP增大5%、RCP45增大8%、RCP85增大5%。因此,在温室气体排放量逐步增大的压力下,从粮食生产用水安全角度分析,选择RCP26~RCP45之间的发展模式较为合适。     

灌溉变化对华北平原地下水可持续利用的影响

针对华北平原地下水可持续利用问题,利用校准好的分布式水文MIKE SHE模型,考虑灌溉变化对地下水利用的影响,设定3种情景（现状保持型情景MS1、灌溉水量改变情景MS2和灌溉频率改变情景MS3）对华北平原未来20 a地下水利用进行预测。结果表明：(1)3种情景下华北平原未来20 a地下水水位均呈下降趋势,MS1、MS2和MS3下地下水水位年均降幅分别为0.335～1.648、0.298～1.588和0.303～1.607 m/a,东部沿海和京津地区出现了较严重的地下水降落漏斗问题,灌溉变化对地下水降落漏斗缓解效果并不显著。(2)灌溉变化在一定程度上能促进华北平原地下水水位和含水层储量恢复,且减少灌溉频率的作用大于降低灌溉水量的作用;相对于MS1, MS2和MS3可使含水层储量在20 a后分别恢复0.06 m和0.12 m。(3)采用灌溉变化无法彻底解决华北平原地下水水位和含水层持续消耗问题,须与其它措施结合,才能从长远角度保证华北平原地下水可持续利用。研究成果可为水资源规划与管理提供科学的依据和建议。     

干旱区膜下滴灌棉花需水规律及灌溉制度研究

对干旱区棉花需水规律及灌溉制度进行了试验研究,结果显示:在各个生育阶段,花铃期需水量最大,该期需水量占总需水量的50%以上;不同的滴灌带配置方式下棉花全生育期总需水量略有不同,一膜二带为422~468 mm、一膜三带为448~497 mm,一膜四带为453~497 mm;基于目前棉花栽培水平,棉花全生育期需灌水7~9次,其中6月份1~2次、7月份3~4次、8月份3次,灌水周期为8~12 d;基于经济效益和节水效果两方面考虑,灌溉定额可以设为一膜二带3 750 m~3/hm~2,一膜三带和一膜四带4 050 m~3/hm~2。生产中需因地、因时选用最佳的滴灌带配置方式,以达到最大经济效益和节水效果。     

黄淮海流域片种植结构变化对灌溉需水的影响与预测分析

中国面临的水危机表现之一为黄淮海流域片的灌溉用水危机。减少流域片高耗水作物种植,调整农业产业结构被认为是解决灌溉水危机的重要手段。本文分析了未来黄淮海流域片种植结构变化对区域灌溉需水的影响。结果表明,如果不采取提高灌溉水价等新的灌溉用水政策,流域片播种面积在全国总播种面积下降的情况下还会增加。种植结构调整引起流域片灌溉需水总量增长而不是减少。如果没有新的水资源管理办法,减少黄淮海流域片高耗水作物种植的政策可能会难以落到实处。     

气候变化对华北地区主要作物需水量的影响

在未来温度上升1～4℃的情景下，研究了气候变暖对我国华北地区主要作物需水量的影响。结果显示，气候变暖对不同作物需水量的影响程度不同。其中对冬小麦需水量的影响最大，对棉花的影响次之，对夏玉米的影响最小。当生长期内温度上升1～4℃时，冬小麦需水量将增加2.6%～28.2%，相当于11.8～153.0mm；夏玉米需水量将增加1.7%～18.1%，相当于7.2～84 1mm；棉花需水量将增加1.7%～18.3%，相当于7.9～96 2mm。说明冬小麦对未来气候变暖的适应能力很差，而夏玉米和棉花的适应能力相对较强。气候变化对作物需水量的影响存在一定地域性差异。其中对济南的作物需水量影响最大。当温度增加1～4℃时，冬小麦、夏玉米、棉花需水量将依次增加15.4～153.0mm、8.3～84.1mm、9.6～96.2mm。对太原的作物需水量影响最小。当温度上升1～4℃时，3种作物的需水量依次增加11.7～114.5mm、6.9～68.3mm、7.9～78.0mm，比济南分别低24%～２５％、17%～19%和18%～19%。按华北地区目前的种植结构估算，温度上升1～4℃将使整个地区冬小麦的需水增加14.7～191亿m 3；夏玉米的需水增加5.87～68.6亿m3；棉花的需水增加1.35～16.5亿m 3。未来气候变暖将使华北地区业已紧张的水资源供需矛盾将更加突出。     

华北典型灌区气候变化条件下地下水响应研究

基于MODFLOW模型,以华北平原人民胜利渠灌区为例,结合研究区水文地质条件,建立地下水运动数值模拟模型,通过参数校准和模型验证,表明建立的地下水运动模型能够合理地反映研究区2012-2013年的地下水运动状况,模拟结果表明该灌区地下水处于负均衡状态。基于模拟结果,进一步预测了气候情景(选取RCP4.5情景NorESM1-M模式)下灌区2030年地下水水位情况。结果表明与1997-2013年相比,2030年灌区地下水位持续下降,漏斗面积逐渐扩大。以此为基础,开展地下水开采量情景分析,将开采量分别增加和减少20%,预测2030年在不同开采量情景下地下水水位变化情况。最后根据预测结果初步提出地下水开采量减少20%的调控方案,以保证地下水水位有所上升,漏斗面积减少。     

华北地区缺水分析

本文以供需分析为基础，探讨我国华北地区未来３０年水资源供求问题。计算结果表明，节水、产业结构调整和污水资源化等措施很难完全抵消需水增长，南水北调是解决缺水的理想途径。     

气候变化对灌区农业需水量的影响研究

气候变暖不仅影响水资源量及其时空分布的变化,而且也会使农作物蒸发蒸腾量增加,从而加剧农业水资源供需矛盾。因此,研究气候变化对农业需水量的影响对保障农业用水安全具有重要的意义。本文利用陕西省宝鸡峡灌区11个气象站28 a的气象资料,分析了灌区气候变化特征;计算了主要作物需水量和农田灌溉需水量;利用单因素敏感性分析法研究了气候变化对农业需水量的影响。研究结果表明:灌区年平均气温显著上升,降水量持续下降,蒸发量明显增大,大部分地区相对湿度和风速显著下降,而日照时数有所增加;冬小麦、玉米、棉花和油菜生育期需水量明显增加;各气候因素对农田灌溉需水量影响顺序为:降水量>相对湿度>最高气温>日照时数>平均气温>风速,气温的上升、相对湿度的下降、降水量的减少以及日照时数的增大使作物需水量明显增大,而灌溉面积减小使农业需水量有减少的趋势。     

新疆北部气候变化及其对水资源的影响分析

利用新疆北部地区5个气象站1951~2006年月平均气温及月降水总量资料,用高桥浩一郎公式计算了新疆北部地区区域平均蒸发量及水资源总量。分析了近56年来新疆北部地区气候变化及水资源变化趋势,以及气候变化对水资源的影响。通过分析初步得出结论:①新疆北部地区气温从20世纪60年代以来基本上呈上升趋势,90年代以来气温明显高于平均值,为正距平;新疆北部地区降水自20世纪80年代初期开始出现增加趋势,90年代以后,降水持续增加,并且高于平均值;60年代中期至80年代末期,蒸发比平均值偏少,自80年代末期以来蒸发高于平均值,为高值期。②水资源总量自20世纪80年代初期至今呈增加趋势,90年代以来呈现出正距平。③降水与水资源总量之间存在明显正相关。在此基础上建立了降水变化对水资源总量影响的统计评估模型。     

未来气候变化对黑河流域作物需水影响分析

借助作物发育期积温阈值法和气候倾向率法,分析了作物发育期的物候变化,结合气温和物候期两个控制变量,分析了不同气候变化情景下的黑河流域典型作物需水量变化规律。结果表明:利用发育期积温阈值法和气候倾向率法分析作物物候期变化,与实际相符。小麦和玉米生育期整体表现为缩短的趋势,且全生育期长度缩短。小麦全生育期作物需水量非线性增加,即气温平均升高1℃,生育期开始时间提前2 d,生育期缩短2 d,需水量增加约为1.4 mm;玉米全生育期作物需水量非线性减少,即气温平均升高1℃,生育期开始时间提前3 d,生育期长度缩短4d,需水量减少近0.9 mm。     

变化环境对华北平原地下水可持续利用的影响研究

针对华北平原地下水利用中存在的问题,采用分布式水文MIKE SHE模型,考虑人类活动(农业节水措施和南水北调工程)和气候变化等变化环境的影响,通过设定4大类情景(每类情景中均设定了3类气候变化子情景)模拟了2019-2028年华北平原地下水的利用状况.结果 表明:农业节水措施和南水北调工程等人类活动对华北平原地下水水位...     

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。     

气候变化和人类活动影响下北京市需水量预测

气候变化和人类活动是影响陆面水文循环过程及水资源供需平衡最重要的两大驱动因素。采用综合、系统的方法构建了北京市需水量预测模型,并考虑了诸多因素及其相互关系,对不同用水部门的需水量进行了计算。结果表明:①2019～2030年期间,北京市总需水量将至少增长15.1%(最多增长33.8%),相应的缺水量为3.94亿～19.22亿m~3;②气候变化将在很大程度上影响北京市的水平衡,跨流域调水和水资源保护技术在缓解水资源短缺方面发挥着重要的作用;③鉴于模型采用的需水量计算方法具有普遍性、情景设计和分析过程具有可移植性,所建立的SD模型可以推广至其他特大城市进行需水量的预测及分析。