鄂尔多斯市水权转换与节水型社会建设

鄂尔多斯市位于内蒙古自治区西南部,西、北、东为黄河环绕，面积8．7万km^2,辖7旗1区，人口150万,境内毛乌素沙地、库布其沙漠占总面积的48％,丘陵沟壑区、干旱硬梁区占总面积的48％，自然条件恶劣,年降雨量150～300mm，年蒸发量2000～3000mm。十年九旱，水资源匮乏,时空分布不均是鄂尔多斯市水资源的主要特征。[第一段]     

鄱阳湖水面蒸发量的计算与变化趋势分析

利用器测折算法与气候模式法，分别计算鄱阳湖周围康山、棠荫、都昌、星子、湖口5站的单站水面蒸发量，以5站两种方法计算值的平均值代表鄱阳湖大湖面的水面蒸发量，求得鄱阳湖1955-2004年各月的水面蒸发量和蒸发水量，结果为：多年平均年蒸发量1081．2mm，年蒸发水量27．06亿m^3。对年、月水面蒸发量在近50a来的变化趋势进行了分析，表明除5月份外，其他各月蒸发量和年蒸发量均呈逐渐减少趋势，年蒸发量平均每年减小2．79mm，年蒸发水量平均增加2．01亿m^3，对湖区水资源持续利用和湖泊环境将产生明显影响。对水面蒸发量递减原因进行了初步探讨。     

基于SEBAL模型的河套灌区永济灌域蒸散发估算及其变化特征

蒸散发是水文循环和能量循环中的关键环节，蒸散发的准确估算对农业用水调度和水资源的管理至关重要。为探索基于遥感技术建立快捷估算区域蒸散发的方法，选取河套灌区永济灌域为研究区，利用Landsat遥感影像和土地利用分类结果，基于SEBAL模型，对永济灌域2019年生长季的日蒸散量进行估算，分析研究区蒸散发时空变化特征以及不同土地类型蒸散发的差异。结果表明：(1)SEBAL模型估算结果与FAO P-M公式相比，决定系数R²为0.94,均方根误差RMSE为0.43 mm/d,相对误差MRE为8.62%,模型反演精度较高，可以为研究区提供合理的蒸散发估算；(2)永济灌域生长季内日均蒸散量呈单峰变化趋势，最大值为7月的4.56 mm/d,最小值为10月的1.87 mm/d,并存在明显的空间分布差异；(3)不同土地利用类型的日蒸散量大小依次为：水体>耕地>城乡用地>草地>荒地。基于SEBAL模型估算区域的蒸散量，可为灌区水资源的节约利用提供参考。     

辽东半岛北纬40°区域水文特性分析

辽东半岛北纬40°区域，是大连市的重要水资源地．该区域水资源的利用程度，直接影响着大连市社会经济的发展．为此，分析了该区域的降水、径流、蒸发等水文特性，以利于水资源的更好开发和利用．降水量特性为：年内主要集中在6～9月，年际变化较明显，地域分布自东向西递减．径流量特性为：年内分配集中在6～9月，年际变化相当明显，地域分布自东向西．蒸发量特性为：多年平均700～900mm，东、西部偏大．     

山东省滨州市蒸发动态变化趋势分析

根据山东省滨州市蒸发变化特征,选取2处水文站1971—2021年蒸发观测资料,运用小波分析法、MannKendall检验法对序列资料进行了周期、趋势、突变的分析。结果表明,山东省滨州市多年平均蒸发量为977.1 mm;年均蒸发量随时间变化趋势下降,在1994年之后下降趋势显著;蒸发序列中28 a的时间尺度是一个主要的震荡周期,年蒸发量变化在这一时间尺度平均周期约为17 a。     

景泰川灌区水循环要素变化特征研究

为了深入研究景泰川灌区变化环境下水资源形成及水循环演化规律,实现高扬程引黄灌区水资源高效合理利用与生态环境保护,研究选用Mann-Kendall趋势检验法和非参数Mann-Kendall突变检测法对景泰川灌区1960-2008年的降水量、蒸发量等水循环要素进行时间变化特征分析。结果表明:灌区多年平均降水量为185. 49mm,49 a中,多年降水量的正负距平幅度大致相同,降水偏多与偏少期呈周期性交替出现;蒸发量多年平均值为2 554. 25 mm,其中有31a蒸发量低于此值;灌区夏季降水量占全年降水量的57. 4%,为四季最大,其次是秋季、春季,冬季的降水量为最小;夏春两季蒸发量分别占全年蒸发量的40%和33%,为主要蒸发集中时间,秋季的蒸发量次之,冬季蒸发量仅占全年的8%,为全年最少;在研究时段内,灌区年降水量没有发生突变现象;年蒸发量1972年出现降低的突变,1974年开始剧降,下降幅度大约为481. 4 mm。     

气候变暖影响下黄河源区潜在蒸发量预测不确定性研究

蒸发是连接地表能量平衡和水量平衡的重要纽带,高寒区蒸发量对气候变暖尤为敏感。然而,高寒区蒸发预测存在大量不确定因素,其造成流域水文循环变化规律分析、水资源管理面临严峻挑战。因此,以属于高寒区的黄河源区为例,利用5种物理机制不同的蒸发计算模型(P-M、Har、J-H、Mak和P-T)理清模型不确定性对流域潜在蒸发量预测结果的影响;通过耦合蒸发计算模型、GCMs模型、RCPs模型,探究多源不确定性对未来不同时期(近期、中期和远期)潜在蒸发量预测结果不确定性的影响,并利用方差分析方法量化评估各因素独立及交互作用对潜在蒸发量预测结果不确定性的贡献。结果表明：基于太阳辐射和气温的潜在蒸发量模型获得的潜在蒸发量明显大于基于物理机制P-M模型获得的潜在蒸发量,其差值约为150 mm; RCPs不确定性是导致蒸发预测结果不确定性的主导因素,占比高达65%,且多种不确定性因素的交互作用对蒸发预测结果不确定性的贡献在春、冬季节尤为突出。     

多沙粗沙区林草植被建设对径流影响初析

依据以往的研究成果,针对多沙粗沙区北部、中部和西南部的实际情况,采用综合分析和统计的方法,在确定林草植被蒸散耗水量基础上,应用与坡地蒸散耗水量相对比的方法,分析了林草植被建设对径流量的影响。结果表明:①对于灌木草地来说,整个多沙粗沙区都能够满足其对水分的需求,而乔木林地在北部区基本上不能满足其需要。②林草植被蒸散耗水量的区域分布,与最大可能蒸发量的分布大体相似,而与降水量分布呈相反趋势,呈现出由西北向东南部递减以及自西向东减少的趋势;北部较中部乔灌草植被分别约偏多8%、10%和17%,而西南部较中部乔灌林地和人工草地分别偏多3%左右和约6%。③从水资源的适应性来说,多沙粗沙区适应乔木生长的区域还是有一定的限制。     

干旱区水面蒸发特性及消减技术研究

根据现代节水灌溉兵团重点试验站Φ20 cm蒸发器、E601型蒸发器和20 m2蒸发池的蒸发实测资料分析了各蒸发器间的蒸发特性及其折算系数的年内变化规律,得到了水面蒸发折算系数在非冰期呈逐月增大趋势。同时对各蒸发器蒸发量进行相关性分析,得出20 m2-E601蒸发量相关系数为0.996,20 m2-Φ20 cm蒸发量的相关系数为0.978,两者相关性均显著。该结果可供玛纳斯河流域水量平衡研究、水资源评价和生态需水计算时参考。同时鉴于我国西北干旱地区降水量少、蒸发量大,试验采取在水面覆盖聚苯乙烯泡沫塑料板的方法以便减少水面蒸发。研究表明:5-11月份水面平均蒸发消减率可达51.25%。这为干旱区水资源高效利用提供了理论依据。     

基于MOD16产品的涟江流域蒸散量时空变化特征

地表蒸散量对调节区域水热条件起着重要作用,也是区域水文水循环研究的重要内容。基于MOD16遥感数据集,分析2000—2014年涟江流域地表蒸散量的时空变化特征。研究表明:涟江流域蒸散量实测值与MOD16遥感产品之间的相关系数较高(R~2=0.91),表明该数据集能满足对涟江流域地表蒸散发的研究需求;流域不同季节、不同土地利用类型及地貌类型的蒸散量存在差异性,表现为:夏季春季秋季冬季,林地草地耕地未利用地建设用地,岩溶高原峰丛洼地;15 a间的多年平均蒸散量总体呈上升趋势,尤其是2011—2014年的蒸散量较大,气温、降水、土地利用方式和地质条件背景对地表蒸散发产生重要影响,植被覆盖的增加是流域蒸散量上升的主要原因。研究结果对科学认识地表蒸散发的时空变化特征及其影响因素、流域水循环研究、水资源的合理开发利用和生态环境建设具有重要的理论与实践意义。     

流动沙丘降雨入渗和再分配过程

本文通过野外监测和模拟降雨试验对流动沙丘降雨入渗补给、再分配过程和蒸发消耗几个方面作了定量研究。结果表明：科尔沁沙地流动沙丘0～200cm深度土壤层特性具有明显的垂直变化，0～20cm为表层干沙层；20～140cm为降雨影响变化层；140cm以下为深部稳定层。土壤入渗速率受降雨强度的控制，强度大，入渗也大，入渗深度与降雨量和降雨强度之间存在线性关系。湿润锋迁移速率在降雨开始较小，而后逐渐增大，达到峰值之后，又随时间而降低，最后趋于稳定。13.4mm的降雨是无效降水和补给地下水的分界点；≥20mm的降雨可使蒸发层土壤在再分配结束后达到最小持水量；≥50mm的降雨通过土壤水分的再分配可以使120cm深度土壤水分达到饱和持水量，进而下层进行饱和排水入渗。     

仿岩溶碳酸氢钙加固风积沙的试验研究

分别以仿岩溶碳酸氢钙(CFPK)溶液和毛乌素沙地风积沙为固沙材料和加固对象,通过化学试验、力学试验、水理试验以及微观试验,探究二氧化碳压强和反应时间对CFPK溶液浓度的影响,分析CFPK溶液固化沙的工程性能,揭示其加固机理。结果表明：CFPK溶液浓度随着二氧化碳压强的增大而增大,随着反应时间的增加先增大而后保持稳定。呈散粒状的风积沙经过CFPK溶液处理后,其表面形成一层固结层,具有较高的表面强度、较好的抗风蚀性和耐水性。随着CFPK溶液用量的增加,固化沙的表面强度和抗风蚀性能逐渐提高。仿岩溶碳酸氢钙可在沙颗粒间分解形成具有胶结作用和填充作用的碳酸钙,能够有效加固风积沙。     

分布式双源蒸散发模型及其在南广河流域运用研究

鉴于传统蒸散发模型基于单点计算,不能考虑流域下垫面条件对蒸散发影响的局限性,利用卫星遥感数据源,以四川境内的南广河流域作为研究对象,构建基于栅格单元的分布式双源蒸散发模型,实现研究区域蒸散发时空全过程计算。研究表明:基于遥感数据源的区域蒸散发计算值与蒸发站点实测蒸发值具有较好的一致性和相关性,相关系数为0.744,在相似的气象和下垫面条件下,蒸散发能力排序为:林地>灌木丛>水田>旱地>草地,模型研究成果对于流域蒸散发空间计算,以及定量分析土地利用变化对流域蒸散发影响提供一定的参考价值。     

沙漠矿物组成与生态修复的互馈关系研究

以乌兰布和沙漠和库布齐沙漠为研究区域,在流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘分别采集表层(0～20 cm)、中层(20～40 cm)和底层(40～60 cm)沙样,分析了沙漠不同深度沙样的粒径组成、矿物成分、风化程度及三者之间的关系。针对不同植被覆盖区域进行采样,研究了沙漠生态修复与风化程度、黏性矿物含量之间的关系,揭示了沙漠矿物风化程度与生态修复的互馈关系。结果表明:沙漠表层沙样粒径小于中层和底层沙样,黏性矿物含量高于中层和底层;风化程度越高,黏性矿物含量越高,粒径组成越细。植被盖度与矿物风化程度和黏性矿物含量之间具有良好的关系,植被盖度由4%增加至18%～22%时,黏性矿物含量和风化程度增加速率较快,之后增加速率减小。矿物风化程度随生态修复的时间逐渐增加,对库布齐沙漠来说,随着植被盖度和风化程度增加,黏性矿物中伊利石含量显著增加。     

夏玉米田蒸发蒸腾量与棵间蒸发的试验研究

本文利用2年的大型称重式蒸渗仪和小型棵间蒸发器的测定资料，研究了不同灌水(2001年灌140mm、2002年灌65mm)条件下夏玉米生长期间的逐日蒸发蒸腾和棵间蒸发过程。结果表明，2年夏玉米生长期间棵间蒸发占总蒸发蒸腾量的比例分别为43.69%和48.12%。分析得出夏玉米出苗前利用小型棵间蒸发器实测蒸发的修正系数为0.96。同时，分析了棵间蒸发占蒸发蒸腾的比例随叶面积指数(LAI)和表层土壤含水量的变化关系。     

雅鲁藏布江流域潜在蒸散量计算方法

文中用NOAA数据、DEM数据结合实测气象数据对Penman公式进行修正,再用修正后的Penman公式计算雅鲁藏布江流域潜在蒸散量。方法上,把气象与水文站点点数据如气温、总云量、风速、水汽压、地面温度、相对湿度、日照百分率等用遥感软件转换成流域面上的栅格数据,并使其投影与NOAA数据一致,在DEM的支持下,用修正的Penman公式计算出流域面上的潜在蒸散量。验证流域潜在蒸散量需要把流域站点20 cm口径的蒸发皿蒸发量转换成大型蒸发池蒸发量。结果表明,流域大部分站点的潜在蒸散量计算精度在75%以上。     

Deep soil water recharge response to precipitation in Mu Us Sandy Land of China

Soil water is the main form of water in desert areas, and its primary source is precipitation, which has a vital impact on the changes in soil moisture and plays an important role in deep soil water recharge (DSWR) in sandy areas. This study investigated the soil water response of mobile sand dunes to precipitation in a semi-arid sandy area of China. Precipitation and soil moisture sensors were used to simultaneously monitor the precipitation and the soil water content (SWC) dynamics of the upper 200-cm soil layer of mobile sand dunes located at the northeastern edge of the Mu Us Sandy Land of China in 2013. The data were used to analyze the characteristics of SWC, infiltration, and eventually DSWR. The results show that the accumulated precipitation (494 mm) from April 1 to November 1 of 2013 significantly influenced SWC at soil depths of 0–200 cm. When SWC in the upper 200-cm soil layer was relatively low (6.49%), the wetting front associated with 53.8 mm of accumulated precipitation could reach the 200-cm deep soil layer. When the SWC of the upper 200-cm soil layer was relatively high (10.22%), the wetting front associated with the 24.2 mm of accumulated precipitation could reach the upper 200-cm deep soil layer. Of the accumulated 494-mm precipitation in 2013, 103.2 mm of precipitation eventually became DSWR, accounting for 20.9% of the precipitation of that year. The annual soil moisture increase was 54.26 mm in 2013. Accurate calculation of DSWR will have important theoretical and practical significance for desert water resources assessment and ecological construction.     

新型蒸渗仪及其在农田水文过程研究中的应用

一台用于测定农田蒸腾蒸发和地下水—土壤水转化的新型称重式蒸渗仪在中国科学院禹城试验站建造完成，并连续数年成功运行。新型蒸渗仪主要有以下特点：(1)蒸渗仪精度0.016mm，可同时准确测量蒸腾蒸发量和地下水对土壤水的补给量与入渗量；(2)蒸渗仪面积3.14m2，深度5m，充分允许农作物根系发育与吸水、土壤水和地下水水分转化、地下水位变化等过程的进行，可以较好的代表大田的情形；(3)蒸渗仪的供排水系统能够在蒸渗仪内模拟实际地下水位变化；(4)土柱重30～34Mg，包含非饱和与饱和土壤，土壤质地以粉沙和轻壤为主。自1998年10月至1999年6月冬小麦生长期蒸渗仪运行结果表明：在冬小麦生长期，当地下水在1.6～2.4m变动时地下水对土壤水的补给量约占总蒸腾蒸发量的16.6%.过多的灌溉量不仅削弱了地下水对土壤水的补给，而且多余的灌溉水下渗补给地下水。中子仪和负压计数据表明潜水对土壤的水分分布和土水势分布有很大影响。     

淮河流域蒸散发能力估算研究

蒸散发能力是水文模型的重要输入项,合理估算流域蒸散发能力直接影响流域产流量的计算精度。选取淮河息县以上流域为研究区,构建考虑土壤蒸发和植物散发的分布式双源蒸散发能力计算模型,并将能逐日动态模拟叶面积指数的植物生长模型与其集成,以日为时间尺度,基于流域土地利用、气象和植物生长资料,计算了2000-2008年研究区每个1 km×1 km栅格的蒸散发能力,并将蒸发皿所在网格的蒸散发能力计算值与蒸发皿观测得到的水面蒸发值进行了相关性分析。结果表明:模型计算的蒸散发能力能较好地反映流域实际蒸散发能力,可以为分布式水文模型提供蒸散发能力输入资料。研究成果为淮河流域蒸散发能力的计算提供了新的途径,对其它流域蒸散发能力的计算也具有参考价值。     

Future Scenarios of Surface Water Resources Availability in North African Dams

Climate change may have strong impacts on water resources in developing countries. In North Africa, many dams and reservoirs have been built to secure water availability in the context of a strong inter-annual variability of precipitation. The goal of this study is to evaluate climate change impacts on surface water resources for the largest dams in Algeria, Morocco and Tunisia using high-resolution (12 km) regional climate models (RCM) simulations. To evaluate the atmospheric demand (evapotranspiration), two approaches are compared: The direct use of actual evaporation simulated by the RCMs, or estimation of reference evapotranspiration computed with the Hargreaves-Samani (HAR) equation, relying on air temperature only, and the FAO-Penman Monteith (PM) equation, computed with temperature, wind, radiation and relative humidity. Results showed a strong convergence of the RCM simulations towards increased temperature and a decrease in precipitation, in particular during spring and the western part of North Africa. A decrease in actual evapotranspiration, highly correlated to the decrease in precipitations, is observed throughout the study area. On the opposite, an increase in reference evapotranspiration is observed, with similar changes between HAR and PM equations, indicating that the main driver of change is the temperature increase. Since the catchments are rather water-limited than energy-limited, despite opposite projections for actual and reference evapotranspiration a decrease of water availability is projected for all basins under all scenarios, with a strong east-to-west gradient. The projected decrease is stronger when considering reference evapotranspiration rather than actual evaporation. These pessimistic future projections are an incentive to adapt the current management of surface water resources to future climatic conditions.