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。     

引汉济淮济黄与灌溉华北平原问题

长江水利资源不仅为本流域的水利措施提供了可能性,而且还有多余的水量可以引到邻近缺水的淮河与黄河流域的华北平原。长江流域可能发展的最大灌溉面积达31,000,000公顷。假如流域内所有灌溉面积都为水稻田,每公顷的平均毛灌溉定额约为10000公方,则全流域每年总的灌溉需水量将达310立方公里。长江流域现有11,000,000公顷灌溉面积的耗水量是110立方公里。这样,除现有灌溉需水量外,尚缺310—110=200立方公里。     

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。     

黄河流域灌溉发展规划分析

在分析黄河流域灌溉、节水现状的基础上,结合流域水土资源条件和粮食安全需求等,提出了黄河流域灌溉节水、灌溉发展以及流域灌溉发展重点布局等。黄河流域现状有效灌溉面积570.4万hm2,工程措施节水灌溉面积251.3万hm2。流域灌溉发展的首要任务是实施灌区节水与续建配套工程,规划到2030年完成灌区节水改造517.3万hm2,农田节水率由现状的48.5%达到89.2%。结合灌区续建配套、黑山峡生态灌区以及部分浅山丘陵区灌溉发展等,规划到2030年,流域有效灌溉面积达到658.8万hm2。     

淮河流域近60年来干旱灾害特征分析

频繁发生的干旱灾害严重制约了淮河流域社会经济和农业的可持续快速发展。通过对淮河流域1949年-2010年期间干旱灾害的统计分析,探讨了流域各县区不同季节旱灾发生频次和易旱季节分布,以及不同程度旱灾的发生频次和易旱地区分布,绘制了流域易旱季节分布图和易旱地区分布图。研究结果表明:淮河流域易发春夏旱、夏旱、夏秋旱和春旱,发生频次依次降低;流域易发中度干旱和轻度干旱,严重干旱和特大干旱发生频次相对较少。研究成果可为淮河流域旱情监测、预测及预警提供基础资料,为防旱抗旱减灾和粮食生产安全提供参考。     

黄河流域农业灌溉发展规模研究

对黄河流域农业灌溉发展情况进行调查,研究了不同水平年农业灌溉发展情况。结果表明:流域现状设计规模大于6 667 hm2的灌区共有87处,设计规模大于6.67万hm2的特大型灌区共有16处;基准年农田灌溉定额为6 510m3/hm2,林牧灌溉定额为5 130 m3/hm2;预测2020年灌溉定额农田为5 685 m3/hm2、林牧为4 410 m3/hm2,2030年灌溉定额农田为5 385 m3/hm2、林牧为4 305 m3/hm2;基准年农业可供水量272.3亿m3、缺水91.5亿m3,2020年农业可供水量268.1亿m3、缺水78.0亿m3,2030年农业可供水量276.4亿m3、缺水70.1亿m3;基准年农田有效灌溉面积为517.7万hm2,预测2020年达到558.9万hm2、2030年达到579.9万hm2;基准年林牧灌溉面积52.7万hm2,2020年达到63.9万hm2,2030年达到78.9万hm2。     

应对干旱的黄河干流骨干水库群联合调度研究

黄河流域水资源贫乏,干旱枯水年份水资源供需矛盾尖锐,农田灌溉缺水问题突出,科学调度黄河干流梯级水库群对于有序应对黄河干旱、提高水库群抗旱减灾效果具有重要作用。针对黄河流域农业旱情形势及旱情分布,分析干旱枯水年份黄河来水与农业旱情需水间的响应关系,构建了以流域综合缺水量最小为目标的黄河干流骨干水库群联合调度模型。选取黄河流域发生重旱的1994年作为典型年进行调度分析,提出了汛期(7—10月)、凌汛期(12月—次年2月)、用水高峰期(3—6月)黄河干流骨干水库群的蓄补水量方案,全年黄河干流骨干水库群联合补水量为37.8亿m~3,通过判别供水重要性,保证了农业用水户作物灌溉关键期供水,减轻了农业缺水程度,控制上中下游农业缺水率基本在25%左右,减轻了流域旱情。结果表明:通过黄河干流骨干水库群联合调度,减轻了黄河上中下游不同地区的缺水程度,实现了黄河上中下游地区缺水均衡,提高了流域抗旱能力。     

基于水文模型的滦河流域综合干旱指数研究

土壤墒情是判定流域干旱的一个重要指标,其测定具有片面性且无法预测,而水文模型可有效模拟整个流域的土壤含水量。以滦河滦县水文站以上流域作为研究区域,基于垂向混合产流模型模拟流域土壤含水量,构建土壤相对湿润度干旱指数,并运用主成分分析法将土壤相对湿润度、降水距平百分数以及相对湿润度3种干旱指数进行综合,构建综合干旱指数,定量评估研究流域不同时间尺度(年、月、季尺度)发生干旱的频率。结果表明,综合干旱指数可用于滦河流域的干旱评估,与已发生的干旱事件具有较好的吻合度;1960—1989年滦河流域发生连续3月特旱的频率最大、为18.23%,发生连续5月中旱的频率最高、为17.26%,发生连续7月轻旱的情况较多、为9.24%;滦河流域冬季发生干旱的频率最高、为37.8%,夏季发生干旱频率较低、为22.6%,冬季发生重旱和中旱的频率较高、分别为6.0%和11.3%,春季发生特旱的频率最大、为3.5%,夏季出现轻旱的频次最高、为18.1%,研究成果对滦河地区干旱预测预警具有重要的参考价值。     

黄河流域(片)水资源综合规划的关键技术

黄河流域(片)水资源综合规划面临水资源供需严重不平衡、流域间水量调入与调出情况复杂、黄河干流主要断面最小控制流量的确定存在技术困难等问题。剖析了黄河天然径流量的确定、规划区需水量预测、黄河输沙需水量研究、黄河水资源配置后效性评价4方面存在的问题及解决思路,认为:用分布式水文模型对水文系列进行一致性修正是可行的;需水量的预测应根据规划区国民经济发展水平和格局,制订科学的第二、第三产业用水和节水指标体系及农业灌溉用水定额;黄河输沙需水量应根据不同水平年不同频率的来沙量预测、不同来水来沙条件下河道的动力平衡机制等来分析计算;水资源配置后效性评价的关键是评价指标的选取、指标权重的确定和评价方法的选择。     

粗估本世纪末我国的用水量

为了预测我国本世纪末的总用水量,我们按人口12亿、灌溉面积9亿亩、国民经济总产值12000亿美元的水平,参照国外一些国家用水情况,粗略估算如下:农业用水:根据灌溉面积9亿亩的目标估算,如果地表水灌溉为6.5亿亩,每亩用水量以700立米计算,共需水量为4550亿立米;井