气候变化与人类活动影响背景下格尔木河流域雨水洪水资源化潜力分析

水资源短缺是柴达木盆地盐湖化工产业大规模生产的制约因素之一,在未来,流域雨洪资源化利用是解决盐湖化工产业水资源短缺的必要手段。通过分析了格尔木河流域典型年份生态环境、农牧业、城镇生活、盐湖化工四大产业基本需水量,结合流域未来不同气候情景模式(RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5)下的径流量预测结果,探讨了气候情景模式下流域雨洪资源量、雨洪资源可利用量及雨洪资源化潜力分析。结果表明,1)在未来40 a(2022—2060年)不同气候情景模式背景下,格尔木河流域雨洪资源量均值分别为10.21×10^(8)、10.56×10^(8)、11.07×10^(8)m^(3)/a,较1991—2018年多年平均径流量的增幅分别为34.87%、39.50%、49.27%。2)现状年流域雨洪资源的可利用量十分有限,但在未来三种不同气候模式下,流域雨洪资源可利用量均值分别为1.98×10^(8)、2.32×10^(8)、2.84×10^(8)m^(3)/a,分别占雨洪资源量的19.4%、22.0%、25.7%,呈显著增长趋势。3)未来在部分丰水年份(2023—2026年、2032—2035年、2041年、2051年、2053年、2056年、2058年),流域雨洪资源量完全能够保障流域生态、农牧业、城镇生活、盐湖工业、补水溶矿的需水要求,雨洪资源化潜力十分巨大,但在其他年份则需采取引水或节水措施。该成果为流域雨洪资源的利用以及水资源的优化配置提供科学依据。

典型蓄滞洪区洪水资源利用潜力评估方法研究

在剖析洪水资源利用潜力概念和总结国内外蓄滞洪区洪水资源利用方式的基础上,考虑蓄滞洪区不同重现期启用工况下的淹没洪水和区内降雨产汇流形成洪水两方面因素,研究提出了在保障流域防洪安全前提下的蓄滞洪区洪水资源利用潜力评估方法。以海河流域永年洼蓄滞洪区为典型案例,利用洪水风险分析、情景分析和水文序列统计等方法,定量评估了其年均期望的可利用洪水资源量。研究方法和成果对于我国其他蓄滞洪区的洪水资源利用潜力评估具有参考意义。

基于SWAT模型的西枝江流域洪水资源利用潜力研究

科学评价洪水资源利用潜力是高效利用流域洪水资源与缓解水资源供需矛盾的前提。为评估西枝江流域不同河段洪水资源利用潜力,通过构建SWAT模型模拟西枝江流域多年天然径流过程,基于极限分析理论量化评价上、中、下游河段的洪水资源利用潜力,并结合水质条件探讨西枝江流域洪水资源利用的可行性。结果表明,SWAT模型在西枝江流域径流模拟方面具有较好的适用性;该流域洪水资源年际分布不均,洪水资源利用潜力年际差异较大;下游洪水资源利用条件优于上游,但下游河段的洪水资源利用率较低,下游多年平均现状和理论利用潜力分别为3.48×10^(8)、7.97×10^(8)m^(3);西枝江流域干流河段水质指标均不低于Ⅲ类标准,洪水资源利用具有可行性。研究结果可为西枝江流域洪水资源优化配置提供支撑,对实现流域高质量发展具有重要参考价值。

东山岛雨洪资源综合利用模式研究

东山岛是我国东南沿海的典型海岛,岛内降雨集中,水资源调蓄能力差,长期依赖外调水。结合东山岛特点,进行了海岛雨洪水汇集和储存技术的研究,构建了以砂石坑为重要调蓄中心的海岛雨洪综合利用新模式。提出改建采砂后遗弃的砂石坑为调蓄平原水库,研究丘陵、平原区雨洪水汇集技术,充分挖掘现有蓄水设施的存蓄潜力,构建以砂石坑、红旗水库为蓄水中心且与小水库群互联互通的雨洪资源调度系统,可实现雨洪资源整体性开发,大幅度提高雨洪水的调控能力,缓解东山岛过度依赖外调水的困局。

流域雨洪资源利用评价及利用模式研究

从城市和流域点面结合的途径,系统研究了流域雨洪资源利用的若干关键技术问题,重点对雨水、洪水资源利用评价和利用模式进行了研究。在城市雨水资源利用方面,以北京市城区为研究对象,结合不同时期下垫面变化,分析了城市化进程的水文效应及其降雨径流水质特征,定量评价了北京规划市区雨水资源可利用量。在流域洪水资源利用研究方面,以海河流域为研究对象,辨析了流域洪水资源利用量、可利用量、利用潜力等指标的概念和内涵,建立了相应计算模型,定量评价了全流域及二级区的洪水资源利用现状和利用潜力,同时提出了流域层面的洪水资源利用模式。

区域雨洪资源利用潜力及模式研究

面对水资源短缺的紧迫形势,挖潜利用好雨洪资源尤为重要。以聊城市为例,对雨洪丰枯遭遇情况、雨洪资源量、雨洪资源利用潜力进行了分析评估,提出了雨洪资源利用总体思路和主要任务。结果表明:边界河流与市内降水年和汛期丰枯遭遇“尚可”和“有利”组合在50%左右,总体而言,一半左右年份有较好的相机调引边界河流雨洪资源的条件;聊城市多年平均雨洪资源量为9.8亿m^3,多年平均雨洪资源利用潜力为5.4亿m^3;按市内、边界河流划分,不同年型聊城市边界河流和市内河流雨洪资源利用潜力占比为85%~91%,边界河流雨洪开发潜力大,应作为雨洪开发利用的重点方向;雨洪资源利用应注重“蓄、调、渗”综合措施的应用,发挥各类工程在时间上滞蓄、平面空间上调配、竖向空间上滞渗雨洪的作用。

华北平原水资源合理开发利用的思路与举措

经过几十年的大量开采利用,华北平原地下水资源不仅表现为区域超采和局部严重超采,也暴露出地下水补给源严重萎缩的问题。其主要表现在中西部粗质平原的地下水易补给区,因汇流山地水库强力拦蓄,河道主体补给功能丧失,而在中东部细质平原的径流主产区,因水位埋藏浅和水质咸化,降水径流不能形成对地下水的有效补给,蒸发流失严重。以往实践强调山区水利工程建设而轻视了东部低平原区径流拦蓄利用,重视对高海拔咸水体的改造利用而忽视了对低海拔咸水体的改造利用,强化地表水库建设的重要性而忽略了地下水库的重要性。面对华北平原供水紧张的严峻形势,调整水资源开发战略势在必行,其具体思路是:以千方百计提高降水利用水平为中心,调整和改善水资源开发利用整体布局;以地下水补给调蓄为重点,大力集蓄雨洪水和改造利用浅层水,充分发挥地表水和地下水两大功能作用。其具体举措有:实施山前梯级水坝的地下水库"回灌"工程;实施中东部及滨海淡水蓄水利用工程;实施东部浅层地下水规模化改造开发利用工程。若上述措施得以实施,可使降水利用率从现状的20.65%提高到26%以上,则华北平原供水问题有望获得解决。

海河流域洪水资源利用评价研究

为给流域洪水资源利用合理性评价提供基本的阈值标准，有效协调洪水资源利用与河流生态环境保护和流域防洪安全的关系.建立了流域洪水资源利用评价的基本框架。指出洪水资源利用评价应解决洪水资源量计算、洪水资源利用水平分析、洪水资源可利用量评价和洪水资源利用潜力评估四个基本问题。在对洪水资源利用量、洪水资源可利用量、洪水资源利用潜力等基本概念进行系统阐述的基础上，建立了流域洪水资源利用的评价方法。根据所建立的基本概念和评估方法，对1980-2006年海河流域及4个二级区的洪水资源利用状况及合理性进行了全面评价。结果表明，1980-2006年海河流域平均年洪水资源可利用量和利用潜力分别为62.8亿m^3和5.35亿m^3。海河流域洪水资源利用总体而言处于比较不合理的状态.洪水资源利用量频繁超过洪水资源可利用量，洪水资源利用潜力不大。多数年份洪水资源利用量超过了河道内必要需水量允许的限度。少数丰水年份超过了流域洪水资源调控利用能力的范围。今后，海河流域洪水资源利用合理性的提高，需要逐步调整目前洪水资源利用主要集中于山区的空间格局，提高平原区洪水资源调控利用能力，有效保障洪水期河道内必要需水量。

大连市地下储水空间雨洪资源利用模式

在介绍地下储水空间雨洪资源利用内涵的基础上,根据地下储水空间的类型、雨洪资源量及城市化程度把大连市地下储水空间雨洪资源利用模式分为丰水-河谷型、平水-河谷型、贫水-河谷型、丰水-岩溶型、平水-岩溶型、贫水-岩溶型、基岩裂隙型和城区模式共8种模式,其中丰水-河谷型、平水-河谷型以及丰水-岩溶型是主要的雨洪利用模式。

基于二元极限理论的流域洪水资源利用现状与潜力分析

为协调流域洪水资源利用与洪水资源调控利用能力和下游生态需水量两个约束之间的关系,在现有研究的基础上,进一步提出基于二元极限理论的流域洪水资源利用现状与潜力分析方法:1)认为洪水资源可利用量是洪水资源调控利用能力和下游生态需水量的函数;2)认为洪水资源利用潜力也是洪水资源调控利用能力和下游生态需水量的函数。对其概念和方法进行阐述,并通过二元极限理论分析两个因变量和两个自变量之间的关系。以淮河流域吴家渡水文站以上区域为例计算相关指标,结果表明:19562016年区域平均洪水资源利用率为24.7%,利用率波动幅度较大,但是随着时间的发展,整体趋势在不断提高。平均现状可利用量和理论可利用量分别为72.4×108 m3和183.53×108 m3,平均现状利用潜力和理论利用潜力分别为34.76×108 m3和145.89×108 m3。说明吴家渡以上区域,现状条件下存在大量洪水资源待开发利用,理论条件下更多。洪水资源调控利用能力每增加20×108 m3,洪水资源可利用量增加15×108 m3,利用潜力增加16×108 m3;下游生态需水量每增加20×108 m3,洪水资源可利用量减少5×108 m3,利用潜力减少3×108 m3。说明洪水资源可利用量和利用潜力主要受洪水资源调控利用能力约束,提高调控利用能力是提高该区域洪水资源利用水平的关键。通过二元极限理论分析流域洪水资源利用现状和利用潜力,可以为洪水研究和流域管理提供参考。

沧州区域雨洪资源综合利用模式研究与实施

针对沧州洪涝灾害严重、干旱缺水问题突出、水污染日益加剧三大水问题,结合沧州水资源特点及水利工程设施现状,进行雨洪资源综合利用模式研究,充分利用沧州境内的河道、水库、坑塘、洼淀拦蓄利用雨洪资源,以达到水资源的可持续利用及人口、资源、环境和经济协调发展的目的。

可持续排水系统的应用和发展

针对传统排水系统水资源得不到合理利用、水环境遭到破坏等现象,近年来,很多国家相继开发了新的排水系统,特别是雨水可持续排水系统。分析了传统排水系统存在的问题,并简要介绍了可持续排水系统的特点和采取的措施。通过实例论述了可持续排水系统的可行性,以及应用和发展前景,并介绍了国内外应用可持续排水系统在法律法规、公众宣传、设计与运行管理等方面的有效做法。

基于生态海绵流域视角的河湖联控方案研究——以湖南省凤凰县为例

海绵城市建设除了实施一系列低影响开发措施之外,还需通过河湖联控措施调丰济枯,实现保障径流总量控制率以及其他城市排水防涝安全、供水安全、生态安全等一系列涉水控制目标。基于生态海绵流域的视角,提出了海绵城市在建成区外和建成区内的建设思路以及相应的河湖联控策略:建成区外主要是做好城市防洪治涝的顶层设计,构建城市外围水安全保障体系,统筹考虑解决城市外围流域内的防洪安全、水资源、水环境、水生态等问题;建成区内以城市河湖为核心,科学安排、因地制宜进行城市海绵体建设,构建多尺度排水系统,弹性应对不同强度的降雨。以湖南省凤凰县为例进行了应用研究。结果表明,河湖联控方案实施后:(1)结合LID等其他海绵城市建设措施,凤凰县年径流总量控制率预期将达到82.9%,满足80%的目标要求;(2)凤凰县防洪排涝标准可以由目前的10年一遇提高到20年一遇的水平;(3)城乡供水保证率预期将达到98%,满足大于95%的目标要求;(4)雨水收集利用率预期将达到20%,满足大于10%的目标要求。可见,研究制定的凤凰县河湖联控方案在技术上是可行的,有效解决了凤凰县的防洪、水资源短缺和生态用水问题,为凤凰县的海绵城市建设提供了有力支撑和保障。

黔中高原小流域雨洪资源有效利用试验研究

以拦沙坝式山溪取水工程为例,对黔中高原小流域雨洪资源的有效利用进行了试验研究。结果表明,试验小流域大雨和暴雨发生频率高,雨洪资源利用潜力大,暴雨洪水过程具有陡涨缓落特征,能够维持较长的引水时间,有利于雨洪资源的有效利用。

山东省汶泗河冲洪积平原地下水资源潜力评价

汶泗河冲洪积平原位于京杭运河以东,南四湖以北的山前地带,是以汶河冲洪积扇、泗河冲洪积扇、邹西冲洪积扇为主的多个大小不同的冲洪积扇组成的山前倾斜平原,总面积4983.3km2。本文在阐述水文地质条件、开采现状和地下水资源评价基础上,分别对孔隙水资源和岩溶水资源进行了开采潜力分析。并根据目前存在的主要环境地质问题(地下水超采形成的地面沉降等),制定出地下水开发利用规划,划分了调减开采区、控制开采区和可增强开采区,对今后进行城市规划和经济建设及合理开发利用地下水,保护地下水资源,促进经济可持续发展等方面具有理论指导和实用价值。

济宁市雨洪资源利用模式效益分析及问题研究

山东省济宁市对雨洪资源最大化利用进行了有益尝试,探索出"养、蓄、用"三位一体的雨洪资源利用模式。养:实施生态修复,实现水源涵养;蓄:推进工程建设,实现雨洪拦蓄;用:优化水资源调度,实现高效利用。在雨洪利用取得显著成效的基础上,分析了雨洪资源利用存在的问题,提出了解决对策。

太湖雨洪资源利用可行性分析

评价雨洪资源利用现状和潜力是开展雨洪资源利用、缓解水资源短缺矛盾的重要工作。以太湖为例,界定了太湖雨洪资源的定义,建立了太湖雨洪资源利用评价指标体系框架,阐述了雨洪资源利用相关概念,计算了太湖雨洪资源的总量、可利用量及现状利用水平,分析了太湖雨洪资源利用的需求和潜力,并提出了太湖雨洪资源利用策略建议,可为太湖雨洪资源利用决策管理提供科学依据。

海河流域洪水资源利用潜力研究

洪水具有水害和水利双重特性,在不同的历史阶段洪水资源利用的表现形式是不完全相同的。从广义和狭义两方面指出了洪水资源利用的内涵。根据海河流域所具有的河系分散、降水区域分布不均匀、洪水相对集中等特点,通过水库、蓄滞洪区、河系连通等工程措施和洪水调度中与水量调度、污染物调度、沙量调度相结合的非工程措施以及洪水资源利用量等方面综合分析,得出了流域洪水资源利用的潜力。指出开展海河流域洪水资源利用的必要性、可行性,并从流域管理角度提出了保障洪水资源利用的具体措施。

提高水库汛限水位是山区雨洪资源利用的关键

对提高水库汛限水位的可能性和潜力进行了分析，评估了提高汛限水位对水库可能造成的风险^[1]，为今后提高水库汛限水位、拦蓄山区雨洪资源提供了技术基础。

海绵城市建设条件下的雨洪水利用潜力计算

针对大部分北方城市同时受洪涝灾害侵袭及水资源短缺问题,以水量平衡为基础,建立雨洪水利用潜力计算模型,以济南市为例,计算了2016、2017、2020、2030年在不同日用水量情景下的雨洪水可利用量,对比分析海绵城市建设对雨洪水利用的影响。结果表明,济南市城区雨洪水利用潜力较大,海绵城市建设可大幅增加雨洪水利用量,同时降低城市防洪压力,为海绵城市建设提供了基础依据。