基于HEC-HMS的黄土高塬沟壑区流域城市化对洪水情势的影响

黄土高塬沟壑区城市化过程中下垫面硬化会影响暴雨水文情势,增大洪水模拟预报难度。为实现对流域城市洪水灾害的预警,基于HEC-HMS水文模型,分别率定砚瓦川流域城市化前后不同时期土地利用条件下的产汇流参数,开展极端暴雨洪水情景设计,揭示流域城市化对不同重现期洪水的水文效应。结果表明:建立的HEC-HMS降雨-径流模型适用于黄土高塬沟壑区洪水预报,其模拟综合合格率为81.25%,平均Nash效率系数为0.82;流域城市化对重现期短的洪水要素变化影响较大,且洪量变化幅度大于洪峰变化幅度,100 a一遇洪水的洪峰和洪量的增幅分别为4.54%和6.40%,5 a一遇洪水的洪峰和洪量的增幅分别为7.06%和9.49%;各子流域设计洪水对流域城市化的响应分布具有空间差异性,以西北部地区响应为最强,其次为南部地区,东北部地区最弱。

基于水、碳足迹的绿洲小麦生产环境影响特征及其脱钩关系——以新疆叶尔羌河流域莎车灌区为例

农业是水资源消耗和温室气体排放的重要贡献部门,农作物的不合理种植会对生态环境造成影响,并威胁粮食安全。以新疆叶尔羌河流域莎车灌区为研究区,考察了1990~2020年典型粮食作物小麦的生产情况;基于水、碳足迹理论,综合评价了小麦生产过程中的水资源消耗和温室气体排放特征,并对二者的主要影响因素进行了相关性分析;同时,通过构建弹性脱钩模型,探讨了小麦生产与环境影响变化之间的动态关系,揭示了小麦生产中存在的环境问题。结果表明:1990~2020年,莎车灌区小麦生产中水、碳足迹均整体表现为波动上升状态,在2008年前后转入显著上升态势(P<0.05);蓝水足迹在水足迹中的多年平均占比最大(65%),农资投入造成的碳足迹和农田NO 2排放引起的碳足迹多年平均占比相当,但前者占比逐年增大;政策和粮食需求驱动下的农业生产投入是影响小麦生产水、碳足迹变化的主要因素,其中水、碳足迹增长与氮肥施用增多、种植面积扩大显著相关;灌溉用电量虽然有控制水足迹增长的作用,但导致碳足迹增长;小麦产量与水、碳足迹的脱钩结果说明小麦生产存在造成高资源消耗和高环境成本的风险,绿色发展面临挑战。因此,为了实现区域小麦生产的可持续发展,应提高资源利用效率以及优化生产管理方式,以缓解小麦生产造成的环境胁迫。