土石山区山坡降雨入渗产流模型

在分析土石山区下垫面特性的基础上,引入碎石体积比例系数量化土壤中碎石对入渗的影响,并考虑山坡基岩凹凸面及封闭裂隙储留,构建了一种包括植被截留、洼地储留、土壤入渗、壤中流、基岩凹凸面及封闭裂隙储留等计算模块的土石山区山坡降雨入渗产流模型;采用径流小区天然降雨产汇流试验对模型进行验证,并与现有山坡降雨入渗产流模型的模拟结果进行了对比分析。结果表明:与现有模型相比,构建的入渗产流模型可以较好地模拟地表径流强度和土壤入渗率,实测值与模型模拟值较为吻合;暴雨期土壤入渗率的模拟值远小于实测值,可能原因在于该模型忽略了碎石与土壤的直接接触面间可能形成的水流快速通道,未考虑土石山区山坡土壤层和基岩层中可能存在的优先流,模型尚需进一步完善和改进。     

社会水循环演变的经济驱动因素归因分析

本文利用水资源投入产出模型分析社会水循环演变的经济驱动因素。在水资源投入产出模型中,利用2008年经济普查数据进行了分行业用水量的推算,并开发出23个部门的水资源投入产出模型;改进了国内学者普遍使用的模型中,中间投入没有考虑进口产品对水资源投入影响的问题,另外在分析中考虑了经济发展方式转变对社会水资源通量演变的影响。最后得出,1992-2005年,节水型技术进步对社会水循环通量的增加贡献是1 037.39%,最终需求对社会水循环通量的贡献是-1 122.31%,中间投入技术进步贡献为-126.86%,需求结构变化贡献为190.97%,行业结构需求变化为120.81%。即在没有技术进步的情况下,最终需求的增加会使现在的社会水循环通量增加10倍以上。在1992的最终需求下,现有的节水技术进步使得社会水循环通量减少90%。     

基于分层土壤的水土调控方法试验

以土壤物理学原理为指导,充分利用土壤基本物理性质,提出一种通过调整土壤剖面的分层组合方式,达到调控水土过程的技术,命名为人工分层配土（artificially?layered?soil,ALS）工程。为验证人工分层配土工程在水土调控方面的作用,开展室内积水入渗试验、植被蒸散发试验和野外干旱区土壤水分观测试验。结果表明：室内试验中,通过调整土壤剖面结构,人工分层配土显著提高了土壤的入渗能力,初始入渗速率提高 3 倍以上,平均入渗速率提高 67.57%,土壤累计入渗量增加 47.14%,同时降低了表层土壤含水量,减少 38.39% 土壤的无效蒸发量;野外试验中,分层配土处理组土壤含水量主要储存在地表下 31~50cm 处,而野外原状土土壤含水量主要位于表层土壤,且相较于原状土壤,人工分层配土耗水量减少 13.32%,耗水速率降低 12.90%。因此,人工分层配土工程实现了水土调控的目的,对干旱区水土资源调控和荒漠化防治具有重要的意义。     

基于流域水循环视角的黄河水源涵养区水源涵养量评价方法

【目的】水资源是黄河流域经济社会发展的刚性约束,科学评估水源涵养区的水源涵养量,对流域生态环境保护与高质量发展具有重要意义。【方法】针对当前水源涵养量评价存在的不足,从流域水循环角度出发,辨识了多要素对水源涵养功能的影响机制,提出了契合黄河流域特点的水源涵养量评价目标、原则与方法。在此基础上,构建了以分布式水文模型为核心的评价工具,对黄河水源涵养区的水源涵养量进行了评价。【结果】主要研究结论如下：(1)植被的水源涵养功能体现在汛期调蓄洪水、坦化洪水过程,在枯水期增加基流和水资源供给量;土壤的蓄水能力/调节库容即其水源涵养能力,与土壤层厚度、有效蓄水量成正比,并且在一定时期内存在多个“蓄满—释放—再蓄满”过程;含水层的调蓄能力即其水源涵养能力,与含水层厚度、储水/释水能力成正比;不同资源开发利用方式对水循环过程施加影响,进而将这种影响传递到水源上。(2)黄河水源涵养区水源评价,应以提升全流域水安全综合保障能力为目标,统筹全流域生态安全、防洪安全以及供水与能源安全需求;应同时考虑平水时段的“滞留”、汛期时段的“调峰”、枯水时段的“产水”三项功能。(3)黄河水源涵养区1960—2018年多年...     

膨胀性土壤降雨入渗产流模型

膨胀性土壤吸水会发生膨胀变形,这对降雨入渗产流过程有显著影响。本文以Green-Ampt模型为基础,提出了考虑土壤膨胀性的非稳定降雨入渗产流模型(GJGAM)。为量化土壤膨胀性对降雨入渗产流过程的影响,文章引入了考虑土壤膨胀性的土壤饱和导水系数及饱和含水量,并提出了两参数的计算方法。同时,应用GJGAM和传统的不考虑土壤膨胀性模型(TGAM)分别模拟了径流强度和土壤累计入渗量的室内试验过程,并与试验观测值进行了对比分析。结果表明:利用GJGAM模拟得到的土壤累计入渗量和径流强度与其实测结果吻合良好,而TGAM模拟得到的土壤累计入渗量大于实测值,而径流强度小于实测值。     

南水北调中线京石段应急供水水库入流预报研究

岗南、黄壁庄、王快和西大洋水库是南水北调中线工程规划向北京应急供水的4座水库,对水库来水进行快速准确的预报对应急供水调度有着十分重要的意义.针对水库控制流域的水循环特性,选用了双层水箱模型进行水库入流预报.对上下游串联的岗南和黄壁庄水库进行耦合水库调度模型的联合模拟预报,对于相邻的王快和西大洋水库进行了对比流域的试验研究,探索了水箱模型参数移植在缺资料地区水文预报中的应用.率定期的参数自动优选和预报期的验证结果表明:各水库模拟效果较好,各项指标均在合格范围内.     

海河流域近50年气候变化特征及规律分析

为应对气候变化带来的各种影响,深入分析并把握区域气候变化特征及规律显得越来越重要。本文选取气候变化的两个主要表征参数——降水量和气温作为研究对象,采用趋势检验、突变点检测以及小波分析等方法,对海河流域1956—2005年降水量和气温系列进行研究,并从趋势性、突变性和周期性等多个角度分析海河流域近50年气候变化特征及规律。研究表明,近50年来海河流域年降水量(尤其是夏季降水量)呈显著减少趋势,突变点为1979年,主要周期为2年和13年;而年平均气温(特别是冬季和春季气温)呈明显升高趋势,突变点为1986年,主要周期为5年和14年。相关成果可作为该流域水资源演变规律分析的基础。     

基于水环境复杂系统理论的地下水氮污染负荷来源的测度方法

开发了地下水环境综合模拟框架(IGESF),用以测度地下含水层氮污染来源。考虑到地下含水层氮污染来源测度的复杂性,基于流域水循环及其伴生过程的理论基础,利用分布式水文模型、分布式水环境模型、地下水数值模拟以及污染物运移模型构建了IGESF。在对地下含水层氮污染来源测度时,结合地下水总氮浓度的实测数据,以华北平原作为典型区进行了分析。结果表明:华北平原在1995—2004年来自面源的地下含水层氮污染负荷为38 400 t/年;来自河道的线源污染为26 000 t/年。得出的结论与海河流域水资源综合规划数据基本相同。     

"黄河流域水资源演变规律与二元演化模型"研究成果简介

简要介绍了在国家重点基础研究发展规划“973”项目“黄河流域水资源演变规律与可再生性维持机理”第二课题(G1999043602)中取得的三项主要成果:(1)流域水资源二元演化模型;(2)黄河流域水资源全口径层次化动态评价;(3)人类活动影响下的黄河流域水资源演化规律。首先,将分布式流域水文模型(WEP-L)和集总式水资源调配模型(WARM)相耦合,建立了流域水资源二元演化模型。然后,在界定“广义水资源”与“狭义水资源”概念的基础上,提出了水资源全口径层次化动态评价方法,并给出了黄河流域评价成果。最后,通过比较2000年现状下垫面条件下与历史系列条件下的评价结果,以及考虑与不考虑人工取用水条件下的模拟结果,初步发现:(1)黄河流域在强烈的人类活动影响下,水资源量及其构成均发生了显著变化,地表水资源量衰减,而不重复地下水量增加;(2)在狭义水资源量衰减的同时,伴随着有效蒸散即降水有效利用的增加,流域广义水资源量有一定幅度增加。研究成果对客观评价水土保持生态建设、农田基本建设等土地利用变化的水文水资源效应,对黄河的治理规划和水安全战略具有重要参考应用价值。     

中国水资源与经济社会发展匹配度的动态分析

以中国六大地理分区2004～2015年间的水资源量为基础数据,以GDP、人口和耕地面积作为经济社会发展要素,构建和计算六大分区的水资源与经济社会发展要素之间的基尼系数。在此基础上,运用MannKendal检验法对六大地理分区的水资源与经济社会发展要素的基尼系数进行趋势分析。研究结果表明:(1)华北地区最强的水资源约束是水资源与GDP不匹配;(2)中南地区最强的水资源约束是水资源与耕地面积不匹配;(3)西北地区最强的水资源约束是水资源与人口不匹配。其中,中南地区水资源与经济社会发展要素不匹配程度较轻,华东地区、西北地区和西南地区的水资源与经济社会发展要素不匹配程度较重。另外,全国各分区的水资源与经济社会发展要素的基尼系数在2004～2015年间没有明显变化的趋势。