干旱区典型绿洲城市发展与水资源潜力协调度分析

基于1995-2010年城市发展与水资源开发利用现状,构建了城市发展与水资源潜力的综合评价模型及二者的协调度模型,以探讨乌鲁木齐城市发展及水资源潜力的变化与二者的协调关系。结论如下:(1)乌鲁木齐市的城市发展综合水平基本呈逐年上升趋势,其中经济发展与人口增长是乌鲁木齐城市发展的主要形式,社会进步和空间扩张对城市综合发展的影响相对较小。(2)水资源开发利用潜力的变化波动性较强,总体呈现下降趋势,主要受水资源本底条件变化的影响,水资源利用效率和管理能力的提高则促进水资源潜力的提升。(3)城市发展与水资源系统的协调度先升后降,呈倒U字型变化,总体二者的协调发展度不高,城市发展系统和水资源系统的矛盾日渐突出。     

污染场地地下水渗流场模拟与评价——以柘城县为例

地下水数值模拟技术可以定性、定量描述地下水系统中大量的不确定性和模糊因素。由于不合理的开发利用水资源,拓城县土壤和地表水受到污染严重。以拓城县作为研究区,通过探讨研究区的水文地质概念模型、地下水流运动的数学模型,求解该模型,确定研究方法。同时,结合地下水各类监测因子,对研究区的污染场场地地下水进行模拟评价,包括了参数率定和模型预测两部分,从而确定最合理的地下水开采方案。     

商丘市浅层地下水位下降对区域气候的影响

地下水包括浅层地下水和深层地下水,是陆地水循环的重要组成部分,其中浅层地下水受气候条件和植被地形及人类活动的影响大。浅层地下水埋深对气候变化的响应研究是气候变化影响研究的前沿和热点之一,对于水资源管理及其相关研究与应用具有重要意义。商丘市所在的黄淮平原是我国第一大地下水富集区,由于气候变化和人类活动的影响,地下水资源量与1984年相比下降了20%以上。地下水作为黄淮平原重要的水资源,研究气候变化和人类活动的影响与地下水的相应关系有着重要的现实意义。以几个典型城市的气温与地下水位的变化情况为基础,全面分析讨论了商丘市浅层地下水对水温、蒸发量和气温的影响关系,为商丘市以及黄淮平原地下水资源变化提供科学的依据。     

哈尔滨市水环境与生态环境耦合的GIS技术

介绍了哈尔滨市水环境和生态环境现状,应用地理信息系统(Geographic InformationSystem),编制了哈尔滨市水环境与生态环境耦合关系图,为城市水资源生态保护、水资源合理开发利用、土地利用规划、环境保护、城市建设规划提供科学的依据。     

管网雨水补给河道用水的人工湿地水质净化流程研究

中国北方部分地区水资源短缺,河道干涸,但夏季雨水资源潜力丰富。虽径流受到一定污染,但较于生活污水和工业废水,其污染程度更低,成分更简单。雨水通过低运行成本的人工湿地净化系统,可以实现较好的净化效果,满足河道景观需求和生态补水。城市管网雨水承载能力过重的城市边缘区,建设更新过程中进行雨污分流制度,更适于采用人工水质净化的方式将城市雨水管网中的雨水进行就近消纳,减轻城市雨水管网压力,并利用表面负荷率（ALR）来确定并校核人工湿地面积。在综合现在人工水质净化主流程预处理单元、人工湿地单元和消毒存储单元3个环节的基础上,以低运营成本、低管理成本、最优净水量为指向,引入物联网技术智能管控系统,行程具有能控制各级出水水质监测、多级管控、净水生态功能与游览景观功能相结合等多重优点的人工水质净化全流程,达到符合河道水质标准的净化效果。该流程为缓解北方城镇河道缺水现状、解决城市雨洪问题提供新思路。     

人工湿地在生态城市建设中的作用

生态城市的建设依赖于科学利用有限资源。随着我国城市化进程加快,水体污染日益严重,加剧了水资源的短缺。人工湿地是利用生物自净功能,低投入、低运行费、低能耗的环保型的污水处理技术。不仅可进行水资源的循环利用,而且美化环境、保护生物多样性。本文分析提出,人工湿地是生态城市建设中水资源利用的最有效模式,应大力发挥人工湿地在我国生态城市建设中的作用。     

地下水生态补偿标准核算模型

地下水是水资源的重要组成部分,在维持生产生活、推动社会经济发展方面具有重要作用。地下水生态补偿有助于促进地下水资源合理开发利用,但是国内外关于此方面尤其是补偿标准的研究非常缺乏。本研究提出由基础、奖惩、科技和风险补偿构成的地下水生态补偿标准核算模型,综合考虑气候条件和经济水平,明确补偿优先等级,并将模型应用于山西省11个市,核算其地下水生态补偿标准。结果表明: 基础补偿在总补偿中占比最大,且非市场价值占比在60%以上,说明地下水具有较高的调节服务价值;2008—2017年,各市发展系数有明显提高,说明区域经济水平提升,补偿能力有所增强;补偿优先等级受地下水非市场价值及区域经济水平的影响,各地补偿优先等级差异明显,需要尽快落实各地的地下水生态补偿工作。同时,建议尽快完善地下水风险补偿制度,设立地下水生态科技补偿专项资金,建立长期有效的地下水生态补偿机制。     

沈阳地区雨水回收利用设计探讨

随着水资源短缺和水环境污染日趋严重,雨水以其处理成本低廉,处理方法简单等优点,成为一种很好的可利用的水资源,文章以公园绿地景观结合周边建筑小区雨水收集利用系统的概念入手,介绍了雨水收集处理及利用的过程。结合沈阳的气候特征,以实际应用来探讨雨水收集利用的可行性,并以此为依据对沈阳地区雨水收集利用的方式进行探讨。     

旱区农业雨水资源利用与生态系统可持续性:2013干旱农业和生态系统可持续性国际会议综述

随着全球气候变化的日益凸显,旱区农业和生态系统可持续性发展越来越受到世界各国政府和生态学家的关注。本文综述了2013年10月14—18日在兰州大学举行的干旱农业和生态系统可持续性国际会议全部28场学术报告,围绕"旱区雨水资源高效利用与生态系统可持续管理"的主题,分别从干旱农业面临的机遇和挑战、雨水资源高效利用、旱区生物多样性保护、生态信息系统构建、生态系统可持续管理和加强发展中国家之间的国际合作等几个方面进行了总结。文章最后围绕生态系统圈层管理理论,总结了最近几年在旱区农业水资源利用和生态系统管理方面的最新进展,构建了生态保育和农业生产之间的耦合关系图,为气候变化下旱区粮食安全、农户生计改善、生态系统可持续管理和社会经济协调发展提供理论依据。     

辽宁省河流水系及流域的遥感解译

水资源是人民生活、生产不可缺少的重要资源,随着人口增长和工业发展,水资源供需矛盾日益突出,水资源的合理开发利用是当前急需解决的问题,而河流水系分布及流域面积的准确计算是开发利用的基础。1984年辽宁省曾进行第一次水资源普查工作,由于时间变迁和当时技术水平的限制,许多河流水系分布、流域面积等基础资料己不能准确反映当前状况。本研究利用美国地球资源卫星TM数字图像资料,选用ER-Mapper图像处理软件,对辽宁省河流水系及流域进行遥感解译。采用多比例尺、多波段、多时相的解译方法,同时还进行了直方图均衡化处理、滤波处理、线性变换等多种图像处理技术。采用波谱间关系法,建立了河流水系和流域遥感解译标志,同时采用主成分分析方法进行海岸线的遥感解译。计算了辽宁省主要河流长度及流域面积,与第一次水资源普查时的计算结果进行了对比分析,并探论其变化的原因。     

北京城市绿地调蓄雨水径流功能及其价值评估

随着城市化进程的加快,城区不透水面积急剧增加,改变了城市自然水循环。充分认识与发挥城市绿地调蓄雨水径流的积极作用,对于城市生态环境的改善和绿地资源的建设管理具有重要意义。本文以2009年北京城市园林绿地调查数据为基础,采用径流系数法和影子价格法评估了绿地调蓄雨水径流的功能及其价值。结果表明：2009年北京城市绿地生态系统调蓄雨水径流1.54亿m3,单位面积绿地调蓄雨水径流2494 m3/hm2;绿地年调蓄雨水径流价值13.44亿元,约合2.18万元/hm2;不同区县绿地调蓄雨水功能主要受其面积影响,朝阳区绿地调蓄雨水径流及其价值量最高,其次为海淀区、顺义区、丰台区区和通州区绿地,而密云县、怀柔区和门头沟区绿地调蓄雨水径流能力及其价值较低。本研究对于认识北京城市绿地的功能与价值、促进城市绿地的科学管理和建设维护具有一定的指导意义。     

湿热地区简单式屋顶绿化的截流雨水效应

城市内涝是困扰各大城市的环境问题,其主观原因是来自迅速增加的城市不透水面.国外运用屋顶绿化作为截留雨水的措施得到广泛实践,而屋顶绿化滞留雨水能力随气候条件的变化而变化.湿热气候区具有气温高、湿度高、雨量大的气候特点,在此气候条件下探讨屋顶绿化截留雨水的效能具有重要意义.本研究以在夏季雨热同期的广州市为例,搭建3个简单式屋顶绿化测试平台,通过13个月试验期的气象观测和数据测定推算其截留雨水的效能.结果表明: 基质厚度30、50和70 mm简单式屋顶绿化的降雨滞留率分别为27.2%、30.9%和32.1%,平均峰值减少量为18.9%、26.2%和27.7%.广州市建成区面积1035.01 km²,屋顶面积约占37.3%,假设在此区域推行30 mm厚度基质的屋顶绿化,小、中、大雨的总迟滞比率分别为72.8%、22.6%和17.4%,以此推算得出可滞留雨水体积达14317×10⁴ m³,说明简单式屋顶绿化的截留雨水效应具有巨大潜力.本研究结果可为湿热气候区城市缓解城市内涝、建设海绵城市的构想提供参考.     

Assessment of water quality in groundwater resources of Iran using a modified drinking water quality index (DWQI)

An innovative drinking water quality index (DWQI) based on the Canadian DWQI was developed as “modified DWQI” and applied for assessing the water quality in all of the groundwater resources that are used as the source of drinking water in urban areas of Iran in 2011. Assignment of weight factors for input parameters was the modification carried out in the DWQI. In development of the modified DWQI, twenty-three water quality parameters and relevant Iranian standards for drinking water quality were selected as input parameters and benchmarks, respectively. The modified DWQI is calculated for each sampling station over one year using three factors: the number of parameters that excurse benchmarks, the number of measurements in a dataset that excurse benchmarks and the magnitude of excursion from benchmarks in the violator measurements. The modified DWQI contains two sub-indices: health-based index as “modified HWQI” and acceptability index as “modified AWQI”. The modified DWQI and its sub-indices scores range from 0 to 100 and classify water quality in five categories as poor, marginal, fair, good and excellent, respectively. The results of the case study revealed that the nationwide average scores of the modified DWQI, HWQI and AWQI in the groundwater resources were 85, 79 and 91, respectively and overall situation of water quality in the groundwater resources was described as good. According to the modified DWQI value, about 95% of the groundwater flowrates were in the good condition, also in 3 and 2% of the groundwater flowrates, water quality was determined to be fair and marginal, respectively. This study indicated that the modified DWQI and its sub-indices could describe the overall water quality of water bodies easily, reliably and correctly and have the potential suitability for extensive application all over the world.     

Flood mapping with remote sensing and hydrochemistry: A new method to distinguish the origin of flood water during floods

River flooding is important for the ecological functioning of river floodplains. It is implicitly assumed that in many river floodplains during floods, river water is spreading all over the floodplain. We hypothesize that during flood events a spatial distribution of water types exists, which is correlated to different water sources (river water, atmospheric water and groundwater) and to the spatial distribution of vegetation types. The objective of this paper is to assess a new methodology to determine the extent of flooding and the spatial distribution of different water sources during the flood, using GPS, multispectral remote sensing and hydrochemical analyses. This methodology is applied to the Biebrza River Lower Basin, which has little human impact. Remote sensing resulted in a map distinguishing inundated areas from dry areas, which showed 85% agreement with GPS field measurements. Principal Component Analyses and Cluster Analyses on the measured water chemistry identified different water sources during the flood (river water, groundwater, rainwater) and showed the effects of human impact on water quality. River flood water dominated the entire inundation zone in the northern Lower Basin, which is narrower and steeper than the southern Lower Basin where groundwater and rainwater were significant contributors to the major part of the inundated area. Vegetation in the river flood zone is distinctly different from the rest of the floodplain. Due to mixing of ground- and rainwater, correlation analyses between vegetation and water type were not possible outside the river flood zone. The new methodology is effective in distinguishing inundated areas from dry regions and in separating river flood water from other water sources during a flood.     

社区尺度绿色基础设施暴雨径流消减模拟研究

当前快速的城市化进程导致了城市地区内涝事件频繁发生。绿色基础设施是减轻城市洪涝的有效措施之一。SWMM(Storm Water Management Model)等模型的复杂性使得规划管理者对模型的操作和应用存在困难,而且缺乏对绿色基础设施径流消减机制的展现。目前的研究中,比较单个与综合绿色基础设施配置径流消减效果的研究相对较少。基于水量平衡和城市水文过程,开发了社区尺度绿色基础设施消减作用的暴雨径流模型,并以北京市一典型社区为例,模拟研究了一年一遇和五年一遇两种暴雨条件下不同绿色基础设施配置对暴雨径流流量和峰值的消减效率。结果表明:用两场野外监测的降雨和径流数据验证模型得到的决定系数分别为0.68和0.71,纳什效率系数分别达到0.99和0.96,表明模型是可靠的。在一年一遇和五年一遇两种暴雨条件下,将常规绿地改造成5 cm深度的下凹式绿地,径流量分别减少了8.23%和23.30%,径流峰值分别减少了20.31%和29.11%;在建造300 m3调蓄池的情景下,径流量分别减少了84.90%和20.97%,径流峰值分别减少了88.99%和0.10%;在50%的不透水地表铺装透水砖情景下,径流量分别减少了46.51%和38.52%,径流峰值分别减少了39.96%和35.48%。3种绿色基础设施都可以较好的消减社区暴雨径流,但是随着暴雨强度的增强,下凹式绿地的消减效果略增强,调蓄池的消减效果变差,透水砖铺装的消减效果较稳定。综合3种措施对暴雨径流具有显著消减效果,可以100%消减一年一遇暴雨产生的径流,在五年一遇设计暴雨条件下,分别消减75.47%的总径流量和64.52%的径流峰值。     

Environmental analysis of rainwater harvesting infrastructures in diffuse and compact urban models of Mediterranean climate

Purpose  

At present, many urban areas in Mediterranean climates are coping with water scarcity, facing a growing water demand and a limited conventional water supply. Urban design and planning has so far largely neglected the benefits of rainwater harvesting (RWH) in the context of a sustainable management of this resource. Therefore, the purpose of this study was to identify the most environmentally friendly strategy for rainwater utilization in Mediterranean urban environments of different densities.     

不同播种时间对吉林省西部玉米绿水足迹的影响

玉米是吉林省西部的主要农作物,水是玉米生产的主要制约因素.如何有效利用有限的水资源,保证玉米高产是亟需解决的问题.通过大田试验,探讨不同播种时间对吉林省西部玉米生产过程中绿水消耗量及其来源的影响,以提高雨水的利用率.3a大田试验的研究结果表明,无论是降水较充足的2005年,还是一般干旱的2006年和极端干旱的2007年,玉米生产需水量中均以绿水消耗量为主,占98％以上.玉米生产的绿水足迹中,2005年以有效降水足迹为主,2006年、2007年以土壤水足迹为主.前3个播期的玉米绿水足迹中有效降水量所占比例,2005年分别为80.4％、87.6％和89.1％,2006年分别为41.3％、43.3％和46.6％,2007年分别为34.2％、35.5％和36.5％.适当晚播使玉米生长季中有相对较多的降水量,气温亦较高,雨热匹配较好,利于玉米生长,而且绿水足迹中有效降水量所占比重也较大.因此,适当晚播有利于提高雨养农业区雨水的利用率,保护土壤水平衡,促进农业的可持续发展.     

城市生态景观建设的指导原则和评价指标

在人口膨胀和快速城市化的全球化背景下,构建人与自然和谐的生态景观是城市景观规划和设计的基本美学观和价值观.缺乏统一的指导原则和评价标准使得城市生态景观建设出现了很多问题,也限制了生态景观的进一步推广和实践.基于文献调研和专家咨询的方式,归纳了城市生态景观的基本内涵和指导原则,并提出了针对性的评价指标.通过问卷调查的方式,获取了170余份有效问卷,据此分析公众对城市生态景观的理解和需求.可以依据该结果为城市生态景观的定量评价提供初步的权重值,为进一步完善生态景观建设的理论和方法提供了参考和依据.     

济南市城市绿地时空梯度分析

随着社会经济的发展,人们越来越关注生活质量,而具有重要生态和社会经济功能的城市绿地是反映一个城市生活质量的重要指标。因此,城市绿地空间格局的定量研究就显得尤为重要。以济南市作为研究区,以RS和G IS为技术手段,采用梯度分析和景观指标相结合的方法,在8个方向上从市中心到边缘取样,对研究区1989、1996、2004年的城市绿地空间格局及其变化进行了定量分析。研究结果表明:(1)基于城市绿地类型图、运用移动窗口所得到的梯度分析结果能够准确的表达城市绿地空间格局及其动态变化;(2)城市绿地时空梯度的动态变化能够反映城市土地利用空间结构及政府政策的影响;(3)梯度分析方法能够实现景观指标的空间化与可视化;(4)局部区域上的景观指标量化与整个景观水平上的量化相比,能够更好的连接景观格局与过程,对进一步分析城市绿地的生态和社会经济功能具有重要意义。