1955—2020年博斯腾湖水盐收支估算与水盐平衡分析

为了探讨变化环境下开都河来水、人类水土开发和水利工程调节等对博斯腾湖水盐收支变化规律的影响,根据开都-孔雀河流域河流-湖泊-水利工程间的水力联系及水盐运移转化过程,构建了博斯腾湖水盐收支平衡模型,基于1955—2020年气象、水文、矿化度、开发利用的观测资料,分析了博斯腾湖逐年、分阶段和多年平均水盐收支变化规律。结果表明,受开都河来水和人类活动的影响,1955—2020年博斯腾湖水盐变化具有明显的4阶段特征。1987年以来水盐变化速率明显升高;焉耆盆地和孔雀河引水量较为稳定,开都河入湖水量占总入湖水量的81.89%,在1955—2020年博斯腾湖水位变化中起主导作用;1955—1987年农田排盐量占总入湖盐量的37.24%,其中1972—1986年农田排盐量接近总入湖盐量的50%,农田排盐量是湖水矿化度急剧升高的主要原因;1983年博斯腾湖西泵站运行后,湖水矿化度整体处于下降趋势,2020年降低到1.0 g/L以下。新时期在对开都-孔雀河流域严格遵守水资源三条红线控制的同时,加强扬水泵站、宝浪苏木分水闸及达吾提闸的联合运行,完全可以将湖水矿化度控制在1.0 g/L水平以下。研究结论可为博斯腾湖可持续利用和管理提供参考。

基于多种方法的汉江和渭河流域实际蒸发量对比研究

准确评估流域的实际蒸发量对揭示气候变化趋势和服务区域水资源管理具有重要意义。汉江和渭河是秦岭南北两侧半湿润区和半干旱区流域的典型代表,本研究在汉江石泉水文站以上区域和渭河北道水文站以上区域采用水量平衡法、B2015蒸发互补模型、SWAT水文模型、蒸发产品等多种方法估算并验证了流域的长系列的年实际蒸发量。研究显示:B2015蒸发互补模型在2个研究区应用效果较好,计算的实际蒸发量误差均小于10%;SWAT模型在2个研究区的日径流模拟表现都比较好,确定性系数均大于0.63。对比多个方法的结果显示,水量平衡法和SWAT模型计算的逐年实际蒸发量更接近实际值,B2015蒸发互补模型的计算值在汉江和渭河分别偏小3.79%、2.46%,TEDAC和GLDAS蒸发量产品的实际蒸发量在汉江偏大31.08%、36.54%,在渭河偏大13.72%、5.06%,在渭河的评估表现比汉江好。使用现有数据集和方法准确计算具体流域的实际蒸发量仍然是有难度的研究课题。

气候变化影响下澜湄流域下游水稻生产用水量模拟与分析

农业用水是社会经济用水的主要行业,气候变化对农业用水的影响可能改变区域的水资源供需情势。以澜沧江-湄公河流域下游为研究区,基于ERA5-Land数据集和最新的CMIP6气候预测数据,选用SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5三种排放情景,AquaCrop模型将非生产性土壤蒸发和生产性作物蒸腾分离,将水稻生长期内蒸腾总量作为水稻生产用水量,模拟了澜沧江-湄公河流域下游历史和未来时期水稻生产用水量,分析了水稻生产用水量的变化情况及其与温度、降水和CO_(2)浓度之间的相关关系。结果表明:澜沧江-湄公河流域下游水稻生产用水量在空间上表现为北多南少,总体呈现逐年减少趋势,且在SSP5-8.5情景下趋势更加明显。SSP5-8.5情景下的未来远期,澜沧江-湄公河流域下游水稻生产用水量将减少29.7%。与温度和降水相比,水稻生产用水量和CO_(2)浓度之间的相关性最强。SSP5-8.5情景下的未来远期,在泰国的相关系数为-0.875,其余国家各季度下的相关系数均小于-0.9。

东平湖调蓄南水北调东线来水的可行性

为充分发挥东平湖水库综合效益,提高水库水安全保障韧性,按照“以时间换空间”的思路,提出利用东平湖富余库容调蓄南水北调东线来水的方案。结果表明:东平湖1956-2016年月平均富余调节库容1.17亿m^(3),在大汶河来水偏枯、东平湖水位较低年份利用东平湖富余库容调蓄南水北调东线来水是可行的;对比分析基准方案和2种方案实施后对湖周用水保证率、东平湖需水量、入黄水量、工程安全的影响后,得到东平湖库容调蓄的最优方案。该方案不占用大汶河水指标,同时最大增加了南水北调东线调蓄库容3.62亿m^(3),提高了调度灵活性,为南水北调东线二期供水效益提升提供了新思路。

基于黄河流域水资源均衡调配的南水北调西线一期工程水量配置

南水北调西线一期工程生效后黄河流域水量分配模式决定了黄河流域水资源配置格局重塑和南水北调西线工程供水效益评价,为国家水网构建提供重要技术支撑。考虑西线供水范围可覆盖黄河主要供水区的特点,西线调入水量应与黄河流域水资源统一配置,考虑生态优先、公平为主兼顾效率的原则,构建了流域用水分级配置方法,建立了基于流域水资源均衡调配的西线调入水量配置模式,开展了不同情景优化配置方案研究。结果表明:南水北调西线一期工程调水80亿m^(3),配置给黄河河流生态用水33.70亿m^(3),配置给流域河道外经济社会用水46.30亿m^(3),其中95%以上配置给黄河上中游地区,流域缺水率降低至7.0%~8.3%。优化配置方案体现了生态优先原则,保障了黄河河道内基本生态环境用水,均衡了河道外经济社会用水的公平和效率,有效缓解了流域缺水。

黄河流域经济社会用水公平性评价研究

用水公平性是流域水资源均衡配置需要重点考虑的关键因素之一。针对流域用水公平性评价对行业用水公平性考虑不足的问题,提出基于不同行业多因子基尼系数的流域经济社会用水公平性评价方法。利用行业用水量和产业规模之间的基尼系数来表示行业用水公平性,根据各行业用水量占比计算流域用水综合基尼系数来表示流域用水的公平性,以黄河流域为例量化分析了1980-2020年流域9省区不同行业和流域用水公平性变化,并选择调度前后的1995年和2005年为例,对比分析了黄河水量统一调度对流域用水公平性的影响。结果表明:40年来流域生活、工业、城镇公共和农业用水的公平性分别为“高度公平”“、相对公平”“、高度公平”转变为“相对公平”“、相对公平”转变为“高度公平”;农业用水占比超过70%,流域用水基尼系数主要受农业用水的影响,综合基尼系数为0.16~0.25,总体上处于下降态势,流域用水公平性逐步提高;生活和农业用水公平性逐渐提高,工业尤其是城镇公共用水公平性下降较为明显,主要是因为流域省区间生活和农业用水定额差异性降低而第三产业用水定额差异增加;黄河水量统一调度及管理有效控制了流域用水总量快速增长,促进了农业用水效率的提高和省区间用水定额差异的减小,农业用水和整个流域用水公平性得到提高。

塔里木河流域灌溉效率悖论成因实例研究

以塔里木河流域为例,对天然绿洲和人工绿洲面积进行遥感解译,设置灌溉面积扩张(现实)和维持不变(理想)两种实例,对比分析1990-2020年平原绿洲耗水平衡和用水效率,从灌溉面积扩张视角对灌溉效率悖论成因进行探讨。结果表明:现实实例下,36亿m^(3)净节水量被用于扩大灌溉面积,人工和天然绿洲耗水比从4∶6转变为6∶4,产生了严重的灌溉效率悖论;理想实例下,人工和天然绿洲耗水比维持在4∶6,产生真实节水量24亿m^(3),可避免灌溉效率悖论的产生。灌溉效率悖论的产生是连续丰水年出现、节水技术推广、种植结构调整和灌溉面积扩张等因素综合作用的结果,30年来灌溉面积扩张对塔里木河流域灌溉效率悖论的产生起主导作用。

地下水埋深对膜下滴灌棉田水盐动态影响及土壤盐分累积特征

为了探究不同地下水埋深条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,于2012—2016年在新疆库尔勒绿洲,对采用膜下滴灌结合冬春灌压盐的棉田开展定位观测,在不同位置处150 cm深土壤剖面进行水盐监测,探究不同生育阶段地下水埋深与土壤水盐含量的关系。结果表明,膜下滴灌农田土壤水分呈反"S"型分布,土壤盐分呈"酒杯"状表聚型分布;试验期内地下水埋深从2~3 m增加到5~6 m,相应地苗期和非生育期返盐程度显著降低,收获期盐分含量下降;5a来土壤含盐量从6.5 g/kg下降到1 g/kg,土壤累积含盐量与地下水埋深呈负的指数关系;深层水分交换量表明土壤水和地下水间的联系明显减弱。建议将类似地区的地下水埋深控制在3.5 m左右,膜下滴灌结合冬春灌淋洗可有效抑制土壤层盐分累积,并可保证自然植被的生态需水。

覆膜对农田降水入渗的影响研究

为了探究地膜覆盖对降水在农田再分配过程的影响,设计了4种平作覆盖和1种高垄覆膜试验,观测降雨前后棉田根区土壤体积含水率和膜间、膜孔贮水量以及棉花产量。结果表明,整个生育期内,膜上孔贮水量基本不变,膜间贮水量逐渐降低;次降雨量越大,入渗深度越大,大于5.5mm降水入渗20cm深度,大于8.3mm降水入渗30cm深度,大于14.3mm降水入渗40cm深度,大于21.4mm降水入渗60cm深度;宽膜和垄膜处理的降水利用率和产量明显高于普膜。玛纳斯河流域,覆膜方式以1膜3管6行的宽膜覆盖为宜。

黄河流域需水分层预测

为了提高需水预测精度,并为流域水资源分层配置提供基础,基于马斯洛需求层次理论提出了包括刚性、刚弹性和弹性需水的黄河流域需水分层预测方法。按照不同行业的用水特点进行层次划分,将农业需水按照口粮安全、消费需求进行划分,工业需水分为一般行业需水和高耗水行业需水,将流域外生态补水作为河道外生态刚弹性需水,河道内生态需水根据泥沙冲淤比划分。黄河流域需水分层预测结果表明,2030年黄河流域河道外需水量为534.62亿m^3,其中刚性、刚弹性和弹性需水占比分别为59.81%、33.62%和6.57%,比2017年增加139.01亿m^3,而人均用水量减少25 m^3,流域用水水平得到提高;农业节水量被用于工业等效益更高的行业,预测结果符合黄河流域1980—2017年用水规律和新时期"生态优先,水资源节约集约利用"的用水要求。

黄河“八七”分水方案实施30 a回顾与展望

回顾了黄河“八七”分水方案出台的历史背景、研究历程以及在实践中不断细化和完善的过程,分析了1999年统一调度之前和之后两个时段的运用情况和效果,提出了变化环境下流域水资源面临的新形势并进行了展望。“八七”分水方案是我国大江大河第一个流域分水方案,对于国家推进水资源科学分配和高效利用具有重大突破和示范意义,在运用中先后开展了“八七”分水方案细化、新径流条件下分水方案完善、用水总量控制红线制定等一系列工作,分水方案得到持续细化、深化、发展和完善,有力支撑了黄河流域水资源管理,成为流域管理重要的技术文件。运用30 a来,“八七”分水方案以及黄河水资源管理实践有效控制了流域用水需求增长,协调了各省(区)用水关系,支撑了流域经济社会可持续发展与生态环境维持,实现了黄河干流20 a不断流。未来黄河流域面临的水资源需求仍将呈现一定的刚性增长,流域水资源管理的关键问题是如何缓解水资源对流域经济社会发展的制约,支撑生态环境良性维持。

沥青混凝土在丰满坝面补修工程中的应用

鉴于丰满大坝的安全状况 ,1986年确定全面加固 ,确定对上游坝面 2 2 6～ 2 4 5m高程进行防渗补强 .考虑冬季施工、工期紧等因素 ,设计采用沥青混凝土防渗层方案 .防渗工程 1989年 12月开工 ,1990年 6月竣工 .经过验收 ,预制板制作、坝面处理和挂混凝土预制板质量良好 ,仓面处理、锚筋制安、沥青混凝土浇筑等基本达到设计要求 .通过观测分析 ,坝面补强后绝大多数坝段漏水量有明显减少 ,漏水量减少的坝段占观测坝段总数的 85.7% .