北三河流域水资源供需平衡对降水变化的敏感性

分析不同区域水资源供需平衡对降水变化的敏感性,并结合考虑云水资源和降水效率的空间分布,有助于常态化人工增雨作业地点的确定,对实现空陆水资源的统筹利用具有重要意义。以北三河流域为研究区域,基于新安江模型和彭曼-蒙特斯公式分析了研究区需水量对降水变化的响应,并探讨了不同计算单元水资源供需平衡对降水变化的敏感性。结果表明：当降水量增加时,流域平水年产水量增加的比例大于枯水年与特枯年,农田灌溉需水量随降水量的增加大致呈线性减小趋势;在不考虑外调水和地下水超采的情况下,自然降水情景的流域资源性缺水量分别为35.46亿m³(降水频率p=50%)、43.17亿m³(p=75%)和46.30亿m³(p=95%),缺水峰值分别出现在5月、7月和8月;各单元缺水量对降水变化的敏感性主要由产水变化主导,空间上呈由北向南逐渐递减的趋势,当平水年降水量增加20%时,北部地区缺水量相对减少率达到150%以上,中部介于30%～50%,南部则小于15%。     

种植业节水避旱技术与结构调整研究应用

1.项目研究背景唐山市属于典型的资源型缺水地区,农业用水占到全市用水总量的70%以上,水的有效利用率低,水资源浪费比较严重,其中作物种植结构不尽合理是导致用水效率低的重要原因之一。因此,如何通过调整作物品种、面积,提高作物需水和降水的耦合程度,提高降水利用率,成为缓解唐山水资源紧缺的重要工作。     

黑龙江黑河市小麦和大豆的灌溉计划

以黑河市典型农作物大豆和小麦为研究对象,利用气象数据和相关研究成果,计算了黑河地区大豆和小麦的需水规律和需水量,并和降水分布和有效降水量进行对比。研究发现在小麦生长阶段内,小麦需水量和降水量基本同步,但是6月-7月份亏水量约72 mm。在大豆整个生育期内,各月有效降水量均不能满足大豆的需水量,6月份缺水量最大为88 mm,生育期内共缺水量182 mm。考虑到当地矮杆作物灌水技术一般采用喷灌,建议灌水定额采用40 mm,小麦需在6月份喷灌一次,大豆在整个生育期内喷灌4~5次,以实现小麦和大豆的高产稳产。     

汾河灌区主要作物需水量及灌溉水量分析

灌溉农业对我国粮食安全具有重要意义,为保证粮食生产,灌溉计划应与灌区现状相适应。本文利用太原气象站和介休气象站1951—2014年的气象数据,根据Penman-Monteith公式计算参考作物日蒸散发量,并结合作物系数,得到不同生长阶段冬小麦和春玉米的需水量;同时计算不同阶段的有效降水量,分析不同阶段的水分亏缺量。分析结果表明:冬小麦生育期总缺水量约为300 mm,开花灌浆期的缺水量占一半,建议生育期灌水3～4次,尤其要保证灌浆期的灌溉水量。春玉米生育期总缺水量约220 mm,拔节期和灌浆期的缺水量约占总量的一半,建议生育期灌溉2～3次。     

基于单位象元尺度的黑龙港流域农用地下水资源供需分析

水资源匮乏和土地资源相对贫瘠是黑龙港流域最为严重的资源环境问题,基于对研究区遥感图像进行监督分类后得到的农业种植结构的分析,并运用作物缺水量和地下水资源供需短缺量、供需比的计算模型,开展了单位象元尺度的农业水资源供需平衡研究。结果表明,研究区冬小麦、水果和蔬菜分布较多的区域缺水最为严重,缺水量2 400m3/hm2以上的达到1.45万km2,占总面积的42.2%。据此,提出了区域水土资源优化配置方案,即在水资源短缺、土壤盐渍化或沙化地区,以种植耐干旱和耐盐咸的作物为主;在水资源丰沛、土壤有机质含量高和保蓄能力强的地区,以种植对水土资源要求高的作物为主。     

黄土高原农业水资源有效管理技术研究

通过对黄土高原农业水资源状况及干旱发生规律的分析 ,认为黄土高原主要作物生长需水关键期恰好处于土壤水分的低值槽期 ,降水的高峰值又和土壤水分蒸发期同步 ,加之土壤水分变化幅度较大 ,贮水效率低 ,表现出土壤水分稳定性亏缺的常住性。黄土高原农田水分供需状况因作物种类和地区分布不同而异。通过大量的调查 ,提出黄土高原地区水资源高效开发利用的技术策略     

云水资源利用对北三河流域农田灌溉需水影响分析

为探究不同降水频率、不同增雨情景下的农田灌溉用水差异,采用Penman-Monteith公式构建农田灌溉需水预测模型,研究北三河流域11个计算分区在95%、75%、50%等3种降水频率,及未增雨、增雨5%、增雨10%、增雨15%等4种情景下的灌溉需水变化。研究结果表明:北三河流域云水资源丰富且降水效率不高,故存在巨大的开发潜力;4—9月作物需水量较大;作物种植结构与种植面积影响农田灌溉需水量;北三河流域农田灌溉需水量夏季最多,春秋次之,冬季最少。云水资源与农田灌溉结合应用,同时优化作物种植结构,效益可观;枯水年、特枯水年夏季适宜对北三河全流域增雨,春秋两季适宜对河北潮白河山区、河北蓟运河山区、唐山平原区、天津平原区等局部地区增雨。云水资源的利用为灌溉用水提供了新的来源渠道,同时也为水资源的优化配置提供了新思路。     

土壤水资源评价的研究

在简述土壤水资源研究现状的基础上，以河北王瞳试验区为例，探讨土壤水资源的评价内容与方法。提出用土壤水资源年补给量、作物生长期土壤水资源可利用量等指标进行土壤水资源量的评价。结果表明：研究区冬小麦生长期土壤水资源可利用量约为330～415mm；夏玉米为460～580mm；棉花为630～680mm.特别干旱的1997年(降水量仅235.9mm)降水几乎不对地下水产生补给，不灌溉地区土壤水年补给量近似等于降水量减去作物截留；在裸地地区近似为降水量。     

黄土高原农业水资源有效管理技术研究

通过对黄土高原农业水资源状况及干旱发生规律的分析，认为黄土高原主要作物生长需水关键期恰好处于土壤水分的低值槽期，降水的高峰值又和土壤水分蒸发期同步，加之土壤水分变化幅度较大，贮水效率低，表现出土壤水分稳定性亏缺的常住性。黄土高原农田水分供需状况因作物种类和地区分布不同而异。通过大量的调查，提出黄土高原地区水资源高效开发利用的技术策略。     

河北省 5 个县域冬小麦-夏玉米连作灌溉需水特性分析

利用河北平原区5个县域及周边的雨量站、气象站和农气站资料,综合考虑降水、土壤和作物特性,提出修正的SCS-CN模型用于计算作物有效降水量,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算作物需水量,探讨研究区不同水文年份作物灌溉需水量的时空分布特性。结果表明,研究区冬小麦-夏玉米连作多年平均作物有效降水量、作物需水量和灌溉需水量分别为389、736和347mm,丰水年、平水年和枯水年冬小麦-夏玉米连作灌溉需水量分别为321、382和423mm。冬小麦生育期灌溉需水量271～350mm,返青-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-成熟期灌溉需水量各占全生育期的26%、26%和29%;夏玉米全生育期灌溉需水量0～49mm,抽雄期和成熟期分别占全生育期的52%和48%。作物有效降水量空间分布,石家庄3县西高东低,邯郸2县西低东高;作物需水量石家庄3县高于邯郸2县;研究区灌溉需水量空间分布不均,大致呈带状分布。     

山西省小麦、玉米依靠降雨满足作物需水程度的分析

选择山西省播种面积较大、产量较高的小麦、玉米两种主要粮食作物，分析了全省及11个分区有效灌溉面积上作物全生育期降雨有效利用量，与相应作物需水量作比较，分析了全省及各分区水地作物依靠降雨满足其需水要求的程度。结果表明：全省平水年有效降雨量满足作物需水要求的程度，小麦为31％、尚缺水69％，玉米为50％、缺水50％；干旱年满足程度则更低。降水总体上远不能满足作物耗水需要，且缺口很大。     

冬小麦储水灌溉节水增产效果分析

储水灌溉是利用土壤水库调蓄作用，把地面水以较大灌水定额通过灌溉储存在土壤中的一种灌水方法。可以做到以丰补欠，秋冬水春夏用，汛期水非汛期用，提高水源利用率，达到节水增产目的。同时可以减少农田灌溉高峰期用水量，缓解工农业和作物间争水矛盾。本文以冬小麦储水灌溉试验为例，分析了储水灌溉节水增产效果及其机理，并给出了当地冬小麦储水灌溉适宜灌水时间、灌水定额及管理要求。     

2004年河北省的降水特性

结合防汛水情工作的实际，从水文水资源角度系统、客观又有所侧重地分析了2004年河北省降水的时空分布特性、关键性降水出现时机及落区对我省水库蓄水的影响、大中型水库洼淀汛末蓄水状况，不仅探讨了风调雨顺之年的基本特征，而且有助于探索洪水资源化的实现途径。还为及时了解掌握2004年水资源动态变化的新情况，以便合理安排今冬明春生产、生活及生态用水提供了科学依据。     

德州地区主要作物不同生育期需水、降水吻合性及种植结构优化探讨

分析了德州地区主要作物不同生育期需水量与降雨量的吻合性,提出了适合当地气候条件的主要作物及栽培模式,并根据德州地区目前作物种植结构及水资源现状,提出了作物种植结构调整建议。目前水资源亏缺条件下若将春棉花种植面积提高9.3%,冬小麦和夏玉米种植面积减少9.3%,该地区水资源供需可实现平衡。     

基于耗水平衡分析的区域水资源管理

传统的供水管理和需水管理难以满足水资源可持续利用的要求,从耗水管理角度出发,以区域耗水平衡为理念,采用SWAT模型对河北省馆陶县基于蒸腾蒸发(ET)的水资源管理进行了分析,模拟了小白龙灌溉、低压管灌和喷灌3种不同节水灌溉方式下分别对应的6种作物种植结构调整模式(共18套水资源管理方案)的区域耗水水平。研究结果表明,低压管灌和喷灌两种节水灌溉方式对于减少区域ET量的作用与其所减少的取水量相比差距较大,真实节水效果并不十分显著。影响区域ET的主要因素是降水,区域ET量在湿润年份明显要高于干旱年份。这一规律并不随着灌溉方式和作物种植结构调整而发生根本性变化。灌溉对冬小麦生育期ET量的影响要显著高于对玉米生育期ET量的影响,减少冬小麦种植面积可以有效降低区域ET量。因此,馆陶县实现区域耗水平衡的最佳灌溉管理方案是灌溉方式为喷灌、冬小麦种植面积减少20%且全部改种为棉花。研究结果可为区域水资源管理和水资源高效利用提供参考。     

1958—2017年滇中引水工程受水区降水时空变化

为了对滇中引水工程水资源进行科学调度和合理配置,开展滇中引水工程受水区降水时空分布研究。基于受水区内8个雨量站的60 a降水数据,采用云模型、Mann-Kendall检验、小波分析和协同克里金插值法探究受水区降水序列的时空分布特征。结果表明:年内降水量主要集中在6—8月,12月至次年2月降水量少;夏季降水时间分布不均匀,且8月份稳定性最差,冬季降水量小但降水均匀。年际降水量以9.92 mm/(10 a)减少,年降水量存在突变性和周期性波动,突变点集中在1982—1992年,在研究时段内降水量经历了3个周期的丰-枯变化;降水量在空间上分布不均匀,春、夏和秋季降水量在空间上呈现出“南多北少、西多东少”,而冬季降水空间分布规律较差。 综上所述,滇中引水工程受水区应当注意防汛抗旱、监测区域泥石流以及预防夏季干旱。     

宝鸡地区降水特征分析

基于宝鸡地区1961-2013年的逐月降水实测资料,利用累计距平法、模比系数差积曲线法、趋势法等对宝鸡地区的降水特征进行分析。结果表明:年际降水量分配不均匀,20世纪70、90年代降水量偏多,80年代降水相对偏少,20世纪末期之后降水量表现为显著减少期。年降水量呈减少的趋势,其减少量主要集中在春、秋季,而夏季降水量呈增加的趋势,冬季降水量呈微小的增加趋势。春、秋季的干旱化可能会更严重,夏季的干旱程度会相对减弱,而冬季基本一直处于干燥期。年内各季节降水分配极其不均匀,汛期的降水量占全年的63.27%,容易形成极旱或极涝的现象。年降水量呈现丰枯交替的规律,总的枯水期比丰水期大,且容易发生异常干旱现象。     

六安市近45年来降水量空间分布研究

为了进一步探明六安市降水量空间分布的特征,主要采用基于Arc GIS的Kriging插值法,对六安市近45年来的逐日降水量数据进行处理,得到各季节、年均和汛期多年平均降水量的空间分布图表,并分析了降水量的空间分布特征及其特异性原因。结果表明:六安市秋冬两季各地降水量差异不大,春季降水量从南向北、从西向东分别受到纬度和地形的影响,逐渐减少,夏季降水量受地形影响从西南向东北骤减,西南山区两县降水量较多,达到600 mm;年降水量整体上由西南向东北减少,即越靠近大别山腹地降水量越大,达到1 370 mm,南北相差达470mm,但在山区和平原地带内部变化不大;汛期降水也是自西南向东北递减,但降水集中系数却在南部地区自西向东递减,降低至0.56,然后向北部地区突增,达到0.67。说明六安市北部年内降水量变率大,这是受到地形与雨带的进退速度和时间等因素的综合影响。     

旱涝交替下驮英灌区年内水资源优化调控研究

针对旱涝频发下区域水资源分配不均问题,基于某时段可供水量是否满足用户层理想需水量,提出旱涝交替下年内水资源优化调控方法。以驮英灌区为研究对象,建立水资源优化调控模型,通过2030规划水平年驮英灌区供水侧供水能力分析及需水侧水资源需求预测,分析远期水资源供需平衡情况,研究年内尺度的水资源优化调控方案。结果表明,规划水平年总缺水1 692万m³,年缺水率较调控前降低37.7%,生活用水得到充分保证,有效缓解了水资源短缺和分配不均局面。研究成果可为驮英灌区旱涝交替水资源优化调控提供决策方案,且该方法可供旱涝频发区域水资源优化调控参考。