基于生态需水保障的农业用水安全评价——以山东省引黄灌区为例

保障农业用水安全和生态安全是流域水资源管理的重点，针对黄河口和山东引黄灌区的用水矛盾，采用阈值分析与地统计学方法，考虑作物蒸散发和有效降雨计算山东省引黄灌区灌溉需水量，在优先保障黄河口不同等级生态需水条件下分析灌区（划分为不同调控区）可用水量的响应特征，以地理信息系统（GIS）为平台计算具有时空差异的山东省引黄灌区农业用水安全压力指数，进而评价多时空尺度下的山东省引黄灌区农业用水安全。结果表明，在平水年，保障适宜等级的生态需水后大概有33%的年份农业用水安全存在压力，保障最低等级的生态需水约有27%的农业用水面临短缺，但是大部分情况下农业用水安全压力指数都在30%之下，然而保障最高等级生态需水后，有50%以上的年份存在农业用水安全压力，这种压力无论是从出现频次还是在指数强度上都有明显增加。在空间尺度上，以打渔张、刘春家、麻湾和簸箕李等灌区为代表的调控区2、11、13、14和17的农业用水压力显著，代表年内保障最低等级的生态需水后调控区的农业用水安全压力指数超过了20%，保障适宜等级的生态需水后，大部分调控区的农业用水安全压力指数超过了20%，调控区2和13的压力指数超过了30%，保障最高等级的生态需水后大部分调控区的农业用水安全压力指数超过了60%。在引黄水量调配过程中，应该按照水文年的不同保障合理的生态水量，同时充分考虑水文气象因子的空间差异性，在不同调控区细化分配方案，平水年份保障适宜等级生态需水后农业用水短缺由55.28降低到18.25亿m³。该评价方法反映了优先保障生态需水后灌区农业水资源保障情况，并能有效降低农业和生态用水之间的矛盾，为管理部门进行"精细配水"提供依据。     

城市化背景下白洋淀入湖营养盐负荷模拟研究

过量的营养盐输入导致白洋淀富营养化程度较高。雄安新区建设伴随着快速城镇化进程,将可能进一步增加入湖营养盐负荷。为摸清新区建设背景下白洋淀入湖营养盐负荷的变化趋势及削减量,基于入湖营养盐负荷模型计算了历史不同时期（1995-2015年）白洋淀入湖营养盐盐负荷,预测了土地利用、农业管理和污水处理系统变化下入湖营养盐负荷的变化趋势。结果表明,白洋淀历史时期入湖总氮和总磷年平均负荷分别为2018 t和313 t,主要来源分别是耕地和畜禽粪便排放。就土地利用变化而言,以2010年为基准,2050年白洋淀入湖总氮和总磷负荷在建设用地快速增长（RAP）情景下增长率最高,分别增长了56%和60%,主要原因在于城镇人口增加,从而增加了畜禽需求量和生活污水排放。就农业管理而言,削减化肥使用有利于降低入湖总氮负荷,控制畜禽粪便排放更有利于入湖总磷负荷的降低。2050年,生活污水将成为白洋淀入湖营养盐的重要来源,因此,在制定未来社会经济发展路径时,应重点提高农村地区生活污水收集率和处理效率。PCLake模型对不同入湖负荷下湖泊营养状态演变的模拟发现,削减入湖总磷负荷是白洋淀水质恢复的关键。白洋淀水质达到III类和IV类标准时,入湖总磷负荷阈值分别为2.1和2.6 mg P m^-2 d^-1。在建设用地快速增长情景下,若使白洋淀水质达到III类标准,入湖总磷负荷应减少131 t。     

黄河干流与河口湿地生态需水研究进展

通过回顾黄河干流和河口湿地生态需水相关研究的发展历程及主要研究成果，从生态需水研究的研究对象及目标、研究内容、研究方法及应用等方面归纳总结了黄河干流和河口生态需水的研究现状和面临挑战。目前，有关黄河干流和河口湿地的生态需水方面的研究已取得一定的成果，对黄河流域生态需水基础理论基本规律的认识相对清晰，但对黄河干流和河口湿地生态系统认识的不足导致目前生态需水计算方法不统一，计算结果存在一定的误差，从而导致黄河生态需水在流域水资源配置与管理实践中难以达到预期结果。今后仍需在逐步积累的实测资料的基础上进行细化的生态需水研究，重点开展基于河流和湿地生态系统完整性的生态需水研究；基于生态-水文响应关系并综合其他保护目标的生态水文过程研究；还要考虑经济、社会、环境"三赢"的权衡以及未来水沙条件等因素的不确定性，寻求合理的能应用到实际水量配置方案中的生态需水量等。并将生态需水成果与黄河水量生态调度有效结合起来，在水量调度实践中予以论证。