水循环模拟与水资源配置云模型服务平台构建与应用

水利云模型研究仍处于起步阶段,缺乏水循环模拟、水资源配置云模型服务平台。该研究构建水循环模型、水资源多目标优化配置模型,采用模块化建模方式,以模型库为核心,基于B/S开发架构,设计研发多模型云服务平台,实现两个模型的双向耦合,并以渭河流域陕西段为例,构建渭河流域陕西段水循环模拟与水资源多目标配置云模型服务平台,模拟分析研究区水循环演变规律,开展规划水平年水资源多目标优化配置研究。结果表明:1)状头以上率定期和验证期的相对误差分别为−4.32%和−1.62%,月平均径流Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.80和0.82,林家村—咸阳率定期和验证期的相对误差分别为−4.96%和−1.71%,月平均径流Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.79和0.81,云模型服务平台的水循环模型较好地刻画了径流变化过程;2)调用云模型服务平台的水资源配置模型,利用遗传算法(NSGA)-Ⅲ、群体多属性决策模型筛选出渭河流域水资源合理配置方案,2025年需水量63.35亿m^(3),供水量为58.30亿m^(3),缺水5.05亿m^(3),缺水率为7.97%。研究成果可为渭河流域智慧水利建设、水资源精细化配置提供技术参考和借鉴。

渭河流域陕西段水资源与生态环境保护

干旱半干旱区的水资源开发利用及其生态环境保护是可持续发展的热点问题之一。立足于渭河流域陕西段社会经济可持续发展,以实现生态环境良性发展为目标,从分析区内水资源特点、开发利用现状以及水资源开发利用引起的主要生态环境问题出发,分析了流域水资源开发利用与生态环境演化之间的作用机理。针对存在问题,从4个方面阐明了实现流域水资源可持续利用与生态环境保护协调发展的基本策略。

渭河流域面向生态的水资源合理配置与调控模式探讨

面向生态的概念的提出 ,拓展了水资源研究的内涵 ,代表着今后水资源研究的发展方向。作为一个全新的科学理念 ,如何与水资源合理配置与调控有机结合起来 ,是一个极富挑战性的命题。本文立足于流域社会经济与生态环境协调发展 ,以实现流域水资源永续利用为目标 ,分析了陕西省渭河流域面向生态的水资源合理配置与调控模式的内涵 ,提出了其基本原则。在此基础上 ,从流域生态环境现状及未来需求出发 ,探讨了陕西省渭河流域面向生态的流域水资源合理配置与调控模式的基本内容 ,分析了陕西省渭河流域 2 0 0 0年、2 0 1 0年、2 0 2 0年水资源合理配置与调控方案 ,并从 4个方面论述了相应的对策措施。研究成果 ,不仅丰富了水资源的理论研究 ,而且可为管理部门提供科学的决策依据。

对渭河盆地新生界及其年代的讨论

秦岭造山带北缘的渭河盆地,新生界十分发育,前人建立了盆地地层系统,随着地质成果的不断积累,原有的地层系统需要重新整理。在前人工作基础上,根据新的全球变化研究资料和数据,对渭河盆地新生界部分地层的年代做了重新认识。认为红河组形成于古近纪中始新世—晚始新世;白鹿塬组形成于古近纪晚始新世—早渐新世;冷水沟组形成于新近纪中新世早期;寇家村组形成于新近纪中新世中期;灞河组形成于新近纪中新世晚期。蓝田组和游河组不存在层位上下关系,它们可能是地史时期形成的同期异相沉积;三门组的上界年代在不同的地区各不相同,表明古三门湖的消亡时代不同的地区存有差异。蓝田组和游河组形成时期,研究区地形地貌发生分异,表现为地形凸起和凹陷并存,凸起堆积风成沉积,凹陷接受湖泊沉积,这一地貌格局很可能自7.3MaB.P.以来,一直持续到0.15MaB.P.,黄土高原的风尘堆积与古三门湖并存的地貌格局是新近纪晚中新世最晚期至0.15MaB.P.以来研究区重要的地质事件之一,它是当时研究区区域构造运动作用的结果。

陕西省渭河流域生态环境需水量探讨

陕西省渭河流域地处我国西北干旱半干旱区,水资源开发利用与生态环境矛盾十分突出,生态环境需水量往往被国民经济需水量挤占,由此引发了一系列生态环境问题。因此,开展生态环境需水量研究,不仅已成为流域生态环境建设的紧迫要求,而且是实现流域水资源可持续利用的重要一环。论文立足于流域社会经济可持续发展,以实现生态环境良性发展为目标,探讨了生态环境需水量的定义,提出了生态环境需水量的“外部优先级”和“内部优先级”思想,首次系统地分析了陕西省渭河流域生态环境需水量的界定范围。在此基础上,从流域生态环境现状及未来需求出发,建立了流域生态环境需水量计算模型,分别计算了流域2000年、2010年、2020年的生态环境需水量。研究成果,丰富了生态环境需水量的理论研究,可为流域生态环境建设和水资源合理利用提供科学的决策依据。

基于生态位及其熵值模型的陕西省渭河流域用水结构特征

为了阐明陕西省渭河流域用水结构特征,实现水资源的合理配置,以该区域七市一区为研究对象,基于2001—2016年的用水数据,利用生态位理论构建了用水结构生态位及其熵值模型,揭示了各行政区用水结构及其相对于陕西省、全国的演变态势。结果表明:(1)七市一区农业用水生态位最高,工业、生活用水生态位次之;行政区间各用水类型生态位存在明显差异,其中渭南市、榆林市农业用水生态位级别最高,铜川市、延安市工业用水生态位级别最高,西安市在生活用水与城镇公共用水方面级别最高。(2)行政区各用水类型生态位宽度普遍大于陕西省及全国,其中农业用水生态位宽度分别是陕西省与全国的1. 15～2. 62、1. 36～3. 09倍,工业用水生态位宽度分别是陕西省与全国的0. 75～4. 13、0. 86～4. 71倍,反映出区域用水结构处于调整阶段且工、农业用水调整力度大于陕西省及全国平均水平。(3)相较于全国,陕西省农业用水与城镇公共用水处于扩充状态,生活用水与工业用水处于压缩状态;相较于陕西省,不同行政区各用水类型有扩充也有压缩。运用生态位理论能够全面、直观地反映陕西省渭河流域行政区用水结构的变化,方法简便、实用,具有可推广性。

渭河流域陕西片降雨径流及水环境特性分析

对渭河流域陕西片的降雨径流特性进行了分析,结果表明:研究区降水量逐年减少;高强度降雨最易产生地表径流,对河道流量的贡献最大,但这种降雨在年内的出现概率仅为3.7%,导致流域内的产、汇流有限且分布不均匀,不足以稀释入河污染负荷。提出了改善渭河水质的两项措施:①削减入河污染负荷,同时保证河道基流量;②加大宝鸡峡水库向下游河道的放水量。

不同选样方法下短历时暴雨频率分布线型优选

为研究不同选样方法下短历时暴雨频率分布线型的适应性,以陕西省渭河流域39个气象站的11个短历时暴雨序列为研究对象,采用线性矩法估计参数,利用拟优平方和准则法评价拟合优度,分别从同一气象站不同历时暴雨序列最优分布和同一历时不同气象站暴雨序列最优分布两方面,对年最大值法、年多个样法和年超大值法3种选样方法下的13种频率分布线型的适应性进行了分析比较。结果表明:广义帕累托分布(GEP)对3种选样方法均具有较好的适应性,可作为陕西省渭河流域短历时暴雨的理论频率分布。

基于时空演变的渭河流域陕西段生态服务价值及区间补偿关系研究

[目的]对渭河流域陕西段生态服务价值及区间补偿关系进行研究,为促进区域生态经济协同发展及生态环境建设提供理论指导。[方法]基于渭河流域陕西段土地利用数据,通过土地利用动态度、当量因子法和重心模型法对生态系统服务价值(ESV)及其空间分布和时空演变情况进行研究,并结合优先级进行补偿关系分析。[结果]①在退耕还林工程和城市化快速推进的影响下,空间数量上耕地的减少与建设用地的增加比较明显,其中建设用地单一动态度达到了5.94%,表现最为活跃;演变程度上草地、水体和其他用地更加剧烈。②渭河流域陕西段ESV从562.07亿元减少为516.21亿元,下降幅度超过8%,其中水资源供给和水文调节等功能服务价值降低,林地的增加使气候调节和土壤保持等功能服务价值上升;空间分布上ESV呈现“中间低四周高”的格局;建设用地重心迁移和标准差椭圆体现出其具有东北方向移动趋势且区域范围持续扩大。[结论]周至县和太白县为优先受偿区,蓝田县、陇县和凤县为次级受偿区,应及时获得补偿来保证生态质量;雁塔区等11个地区为补偿区,应提供补偿资金来以维持整体生态建设。

陕西省渭河流域水质变化分析研究

针对陕西省渭河流域水质变化问题,采集该流域内2010年-2016年7个监测断面的水质数据,采用综合污染指数法对水质主要污染指标化学需氧量、氨氮的变化特征进行分析,分析结果表明选取的各断面6年间综合污染指数值总体呈下降趋势,最少的下降56.7%,最多的甚至下降90.6%,且渭河陕西干流断面水质明显优于支流断面水质。说明陕西省渭河流域水质逐年好转。最后根据水质监测与分析结果,给出水质污染状况变化的可能原因,并提出了一些水污染治理建议措施。

陕西渭河流域水污染经济损失估算

污染价值损失核算对掌握流域水污染状况、制定科学合理的治理对策具有重要意义。在对渭河干流水质监测数据分析处理的基础上,构建污染价值损失估算模型,对陕西渭河流域水污染经济损失进行估算。结果表明:渭河水体生态环境正逐步改善,但仍然存在极大的提升空间;其中宝鸡市水体生态环境较好,水资源充足,需继续保持;咸阳市水资源总量较少,水体环境仍需提高;西安市水污染问题十分严峻,必须引起足够重视并进行针对性治理;渭南市水污染损失有逐年增加趋势,需加大监管力度。可为渭河流域治理提供参考借鉴。

陕西省渭河流域耗水研究

为强化水资源的严格管理和流域水资源的持续利用,根据实测资料对陕西省渭河流域的水量平衡进行了分析,研究了流域耗水类型、耗水组成及其特点。结果表明,流域各用水部门的耗水水源基本上以地下水为主,其中农村生活比例最大,为75.47%,工业和城镇生活占50%左右;人类利用水资源活动影响了水资源的径流量和水质质量。

渭北黄土台塬全新世地层高分辨率研究

在野外观测研究的基础上 ,对陕西扶风新店村全新世黄土剖面作了详细的地层划分。通过磁化率、粒度、TOC、全铁和碳酸盐含量测定分析 ,进一步揭示渭北黄土台塬全新世季风气候变化的规律。同时 ,阐明了“全新世大暖期”的气候有明显的波动变化 ,尤其是在 6 0 0 0— 5 0 0 0 a B.P.发生了一个干旱气候事件 ,形成黄土堆积 ,使得全新世古土壤分裂成为两层 ,表现为多周期土壤。从 3 10 0 a B.P.开始至今气候变得干旱 ,风尘堆积旺盛 。

陕西渭河流域主要环境问题及其治理

日益恶化的环境问题已成为制约陕西渭河流域社会经济可持续发展的重要因素。通过历史统计资料分析和对研究区环境现状及研究成果的回顾与总结,得到如下结论:①水资源紧缺、水质污染、水土流失、洪涝灾害频发是研究区主要环境问题。②改善环境的有效手段是制定以资源环境科学研究为基础,以流域综合管理为目标,以结构调整为主线,以科技进步为动力的流域综合管理规划,通过实施洪水资源化、降低潼关高程、依法进行水污染治理、加强流域水土保持等措施,实现流域水资源合理开发利用、减轻洪灾损失、改善流域环境。