内陆河流域水资源可持续利用多目标分析数学模型

通过分析内陆河流域水资源可持续利用的生态效益、经济效益、社会效益目标．考虑到水资源可持续利用的承载力和公平性约束条件．运用多目标决策理论建立了干旱区内陆河流域水资源可持续利用的多目标分析数学模型,描述了水资源可持续利用的生态、经济、社会效益目标的实现、构成及其在整个持续利用过程中的基本特性,为促进流域内经济可持续发展提供定量分析依据。     

北京城市化进程中的水资源利用区际冲突初探

随着城市化进程的快速推进,北京市对水资源的需求量和对水质要求都相应提高,在流域水资源总量有限的情况下,引起同一流域内上游地区可用水量的减少,同时,也会要求上游地区采取各种措施提高水质保护水平,这在一定程度上限制了上游地区经济发展和人民生活质量的改善,使流域下游城市与上游地区之间产生水资源利用区际冲突.本文在分析北京市水资源供需矛盾的基础上,探讨了基于水质保护和需水量增加的流域水资源利用区际冲突问题,分析认为水资源总量不足、权属不清以及没有完全实行区际补偿机制,是产生水资源利用区际冲突的根本原因.建议协调流域内各地区的经济利益,建立水资源补偿与合作机制,逐步实施水权分配制度,实行流域水资源统一管理,建立流域水资源新型管理体制,同时加快大型调水工程建设和使用,是解决水资源利用区际冲突问题的主要途径.     

山地生态水文过程与降水资源调控研究进展

生态水文学是一个可定义和发展的学科, 是在不同时空尺度和一系列环境条件下探讨生态水文过程。山地的生态格局和水文过程对下游景观有重大的影响。针对山区干旱缺水、水生态退化以及水灾害等一系列生态问题, 从林草地水文生态效应角度, 探讨山地生态水文过程的研究进展, 山地降水资源调控技术措施和山地生态水文过程与降水资源调控的相关关系。结果表明: 植被生态需水量的计算方法包括面积定额法、潜水蒸发法、植物蒸散发量法、水量平衡法、生物量法、基于遥感技术的计算法等, 各种方面在不同区域的适用性不同; 生态水文模型有SWAT模型、SWIN模型、EcoHAT模型等, 不同的模型应用领域不一; 降水资源的高效利用措施包括降水资源的就地利用—入渗水利用, 如坡改梯工程、集水造林种草工程以及适时深耕技术等; 降水资源的叠加利用—径流水利用, 如淤地坝工程和坡面集水造林种草工程等; 以及降水资源的间接利用—蒸发水利用三个方面, 如黑色覆盖技术、砾石覆盖技术和土壤覆盖技术等。以河北太行山区为例, 分析得出造林坡地的径流系数明显低于裸岩坡地。山地水旱灾害形成机制与水资源调控利用技术的研究、坡地与流域的降雨径流关系研究等方面应是未来山地生态水文过程的研究重点。     

黑河流域水资源承载能力分析

黑河流域属资源性缺水地区,区域水资源难以满足当地社会经济发展和生态平衡的需要.随着西部大开发战略的逐步实施,西北干旱内陆河地区水资源的支撑作用将显得愈来愈重要.因此分析黑河流域水资源现状条件下对区域经济、社会发展的承载能力,显得极为重要.根据黑河流域具体情况,结合流域经济社会发展特点、生态环境状况,以遏制并逐步改善流域生态环境为基本前提,以流域水资源承载能力为约束.首先利用水资源承载压力指数计算了现状条件下黑河流域水资源承载压力度,得出目前黑河流域水资源承载能力属于超负荷承载.水资源将成为制约黑河流域社会经济发展和保证生态平衡的重要因素.当前必须立足于当地的水资源条件,按照以供定需的原则,合理安排生活、生产和生态用水,才能实现流域经济社会和生态环境的协调和可持续发展.然后针对超载现状,对黑河流域规划水平年（2010年）水资源承载能力作进一步的分析评价,根据相关预测资料设计了3种可能情景,利用流域评价的发展系数、协调系数、公平系数和可持续发展系数,从水资源开发利用方式、社会发展方式、经济发展模式、生态恢复程度等方面分析水资源承载能力,并计算其水资源承载压力度,同时结合水资源的可持续发展建立流域可持续发展评价指标体系,进行方案组合和各种发展模式的水资源优化配置.满足流域水资源支撑经济社会可持续发展判据的方案的承载能力指标即为该方案下的水资源可持续承载能力指标. 通过对黑河流域现状及规划水平年的水资源承载能力及可持续发展度分析评价,利用水资源可持续发展战略分析,选取出了最优发展模式,为流域的可持续发展提供了基本依据.通过寻求情景方案中水资源承载能力和可持续发展度的最佳组合,实现了经济、社会与生态的可持续发展目标.结果表明：通过努力,谋求经济和社会与水资源承载能力协调发展是有可能实现的.     

水资源利用与保护的途径--流域管理

为了促进水资源的利用与保护 ,美国率先提出了流域管理 ,目前是水资源管理的主要模式 ,在世界上得到了广泛应用。在描述流域管理的萌芽、发展历程、目标、基本思想的基础上 ,介绍了国内外先进的技术手段和国外流域管理的成功典范———美国流域保护规划和澳大利亚全流域管理方法。我国水资源质量现状表明 ,我国目前水资源缺乏有效管理 ,流域管理尚未贯彻到水资源管理的全过程中 ,存在较多问题。为了完善流域管理 ,加强非点源污染管理、流域评价、土地利用规划和完善相关法律是当前的主要任务。只有从我国流域管理现状出发 ,把流域管理作为水资源利用与保护的主要途径 ,才能做到水资源的可持续发展。     

玛纳斯河流域水资源可持续利用评价方法

水资源短缺是制约玛纳斯河流域水资源可持续发展的"瓶颈"因素,对流域水资源可持续发展水平进行综合评价对其国民经济可持续发展至关重要。从水资源、社会、经济、生态环境四个子系统出发,采用了熵值法和投影寻踪理论相结合的评价模型,对流域水资源可持续利用水平进行评价,并将两种方法的评价结果进行加权求和,得出流域水资源可持续利用变化趋势。评价结果表明,该模型方法可靠,分析结果合理,评价结果可以为水资源可持续开发利用提供科学依据,是评价水资源可持续利用水平的一种有效新方法。最后,提出了促进流域水资源可持续利用的建议,为实现水资源可持续开发利用提供借鉴和参考。     

地表水资源供给服务供需关系对节水政策的响应——以大清河流域为例

水资源是基础性自然资源和战略资源,科学量化水资源供给服务的供需关系、识别供需矛盾的突出区域是进行流域水资源管理的重要前提。以大清河流域为例,利用InVEST模型,建立了水资源供给服务空间流动量化方法,预测了用水效率提升、节水灌溉两种节水政策情景对水资源供给服务供需关系的影响。结果表明：(1)流域水资源供给服务和水资源需求量均呈现出上游低、下游高的空间分布格局,农业用水为流域主要用水类型,2010—2015年,流域水资源供给服务增长0.97%,水资源需求量出现了9.6%的下降;(2)2010—2015年,流域整体水资源供给服务的供需比由0.78提升至0.88,服务的空间流动使得上游盈余的水量缓解了中下游的用水压力,但中下游水资源需求大于供给的问题仍普遍存在;(3)提升用水效率、推行节水灌溉这两种节水政策均能够有效改善大清河流域的水资源供需关系,分别可将流域水资源供需比提升至0.97和0.96,基本达到供需平衡。研究可为北方资源型缺水流域水资源供需匹配度的提高、节水政策潜力的评估提供借鉴。     

一种改进的中国水资源空间网格化方法

为揭示中国水资源的时空分布格局,引入降水量、干燥度、蒸散发、坡度、植被覆盖度、集水区等6个因素,结合分区权重赋值法,提出了一种改进的对中国水资源空间分配模型。结果表明:基于二级流域的改进水资源空间分配模型对我国具有较高的适用性,其中在三级流域和省级行政单元上的空间分配总体误差分别为7.89%和7.25%。相比黄河流域、淮河流域和西北诸河流域,长江流域、松花江流域和东南诸河流域的水资源空间分配精度更优,其原因在于该区域的水资源空间分布受自然因素(降水量、蒸散发等)影响更为显著。中国水资源空间分布从西北到东南呈增长趋势,这与降水的空间格局基本吻合。南方诸河流域的水资源量主要来源于降水,而冰川融水则是西北诸河流域及多数内陆河流域的主要水源。水资源与国内生产总值(GDP)密度之间的关系随城市规模和地理位置发生变化。这些可为区域水资源管理提供科学依据和数据依据。     

海南中部生态核心区流域水资源横向生态补偿方法

流域水资源生态补偿是促进流域生态环境保护、区域经济可持续发展的必要举措。本文以海南中部生态核心区的琼中黎族苗族自治县为例,综合应用遥感、GIS和SWAT水文模型等技术手段,探讨了流域水资源横向生态补偿所涉及的相关问题和解决方法。利用GIS的流域结构分析和空间叠加分析方法分别勾画、确定了琼中下游万泉河流域、昌化江流域和南渡江流域的范围及下游的相关市县,明确了生态补偿实施的主体构成。利用SWAT水文模型计算得出琼中县多年下游输水量为43.73×10~8m~3·a~(-1),万泉河流域、南渡江流域、昌化江流域输水量分别占总水量的74%、14%和12%。通过对琼中县施行的植树造林、农村环境综合整治、水源地保护等多项水环境生态保护项目投入的核算以及"两个暂停"政策下的机会成本计算,构建了基于成本核算法的琼中县水资源横向生态补偿总量计算模型,按照先流域、后市县的办法,根据下游输水量和生产用水指标构建了下游市县补偿份额分配模型并计算了下游各市县分担的横向生态补偿量。本研究可为水源地型流域水资源横向补偿的实施提供参考。     

基于SWAT模型的图们江流域蓝绿水资源供需平衡分析

随着经济快速发展和工农业各类用水量大幅增加,对河流的开发程度随之加强,流域水资源可持续利用受到不利影响。从蓝绿水视角出发,基于SWAT模型量化了图们江流域2015—2020年不同时间尺度下的蓝绿水资源并探讨了研究区水资源供需平衡情况。结果表明：研究时段内流域蓝绿水资源均具有明显的季节特征,年均蓝绿水资源量为117.16亿m³,其中蓝水资源量30.14亿m³,绿水资源量87.02亿m³,绿水占水资源量的74.27%。以年为尺度,蓝水资源供需评估指数>1,可利用蓝水资源量基本不能满足其需求量,降水少的年份蓝水资源供需矛盾突出,而绿水资源可以达到供需平衡,其供需评估指数集中在0.1—0.2之间。在月尺度分析中研究区蓝水供需评估指数出现极端值的频率较高,表明该地区蓝水供需不平衡,尤其是可利用蓝水资源一般在每年的7—8月才较为丰富,而蓝水需求用水集中分布于作物生长期,导致蓝水供应与蓝水需求在时间分配上不均衡,且在实际水资源分配中忽略了生态用水;月尺度绿水供需评估指数集中在0.1—0.4之间,有明显的季节变化特征,整体上绿水资...     

水土保持技术对农业产业-资源系统的耦合路径分析

水土保持技术通过对农业产业-资源系统的作用过程影响系统的耦合效果,这一过程及效果成为农户选择水土保持技术的关键点。为此,运用结构方程模型,以典型流域—县南沟流域为对象,通过对2017年130户农户调研资料的分析,揭示其作用过程和耦合路径,结果表明:水土保持技术与生态环境、农业资源、农业产业形成了一个新的耦合系统,水土保持技术对生态环境的改良和农业资源量的增加具有促进作用,对农业产业的发展具有抑制作用。但其(现阶段)作用强度较弱,(水土保持技术对三者的路径系数分别为0.13、0.08、-0.02);这是由于县南沟流域基本完成了规模化治理,故水土保持技术对农业产业-资源系统的影响的弱强度是基于水土流失治理及治理措施有效发挥基础之上的弱强度,同时隐含了现有的水土保持技术体系已不能完全满足新时代背景下生态文明建设与经济发展的需求,需要围绕水土保持内涵经营过程,以生态功能的提升为主线,筛选、集成、研发水土保持技术,形成可适化水土保持技术体系。     

水土流失治理新范式:基于流域过程模拟和情景分析的方法

随着土壤侵蚀问题的日益突出,水土流失治理逐渐成为实现区域可持续发展的当务之急.通过在试验小流域实施治理措施并评价其效益是水土流失治理的传统范式,但这种范式存在试验周期长、可重复性差、资金和人工技术投入大、推广性差等局限性,已不能适应当前水土流失治理的需要.近年来兴起的基于流域过程模拟的情景分析方法在定量模拟流域过程对地理变量响应的基础上,通过评价不同治理措施的环境、生态和经济效益,探索能够协调经济发展与环境保护关系的水土流失治理措施.该方法能够在无需大范围工程实施和实地观测的情况下对各种治理措施的效益进行评价,花费少,灵活性强,在水土流失治理措施的决策制定中具有较大优势.本文详细阐述以情景分析方式作为水土流失治理新范式的基本思路,通过实例分析,演示新范式在治理流域水土流失中的应用,并展望新范式在流域治理中的未来发展趋势.     

基于水源涵养的流域适宜森林覆盖率研究

适宜森林覆盖率的研究是流域防护林空间布局的基础研究,对流域内防护林林种和林分结构调整有着重要的指导意义。以对土壤饱和蓄水量的贡献大小为依据,人力可控和可测为原则进行流域有林地水源涵养功能评价指标筛选。采用群组AHP法剔除因子间相关性较大的指标,筛选出了地形-土壤因子、林分因子、干扰强度因子共计12个指标;用层次分析法(AHP)计算各指标对土壤饱和蓄水量的权重,以此权重计算各有林地小班水源涵养的等级值以及每个等级对应的面积。以流域历年(40a)最大日降雨量147.2 mm计算流域适宜森林覆盖率。结果表明:林分因子 (0.637)>干扰强度因子(0.258)>地形-土壤因子(0.105),即影响平通河流域有林地水源涵养功能最大的因子是林分因子,其次是干扰度因子;流域基于水源涵养的适宜森林覆盖率为57.09%,变幅为43%-73%。     

森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程及计量方法

近年来国内森林生态系统服务功能研究较多,但应用价值不高,其科学性受到诸多质疑。从森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程以及其计量方法出发,对国内外研究动态和发展趋势进行了总结分析,重新审视森林水源涵养功能的研究意义,探讨森林水源涵养功能的多尺度特征。从森林水源涵养功能作用的空间尺度上看,其拦蓄洪水削减洪峰的功能仅在较小尺度上有效,而调节径流的功能只有当森林土壤的入渗量超过蒸散量时,才可能有更多地下水补给河道径流,进而增加旱季河道流量。同时森林水源涵养功能也具有明显的时间尺度特征,具体表现为在次降水事件中,由于蒸散发量较小,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量,在功能上表现为拦蓄降水;在长时间尺度上,由于林地蒸散要耗去大量水分,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量减去林地蒸散发量,在功能上表现为净化水质和调节径流。大多数研究仅对单一林分的个别层次蓄水功能进行研究,缺乏流域尺度或者更大空间尺度的森林水源涵养功能研究。建议从区域降尺度到流域或将坡面尺度上推到流域,集中在流域尺度解决森林水源涵养空间异质性将是解决森林水源涵养功能尺度外推的有效办法。就目前国内流行的森林水源涵养功能计量方法而言,其与尺度及研究目的有较大相关性,在研究中应根据研究目的、研究尺度和可获取的数据情况选择合适的计量方法。研究突出了不同尺度作用下森林水文过程的复杂性及重要性,并结合森林与水关系的争论问题,分析目前国内对森林水源涵养功能研究的一些误区,提出森林水源涵养功能研究的一些关键科学问题及未来可能的发展方向,主要包括:1)明确界定森林水源涵养功能的边界,探索森林水源涵养功能计量的新方法;2)加强不同时空尺度关联的森林水源涵养功能研究,包括正确评价森林水源涵养功能的时空变异规律,森林生态系统水源涵养功能的尺度效应,森林水源涵养与下游水生态安全,森林水源涵养研究范式转变等核心问题。     

小流域水源涵养林优化配置

通过对嫩江上游二道桥小流域内不同林分类型林冠截留、枯落物持水以及土壤蓄水的观测与调查,采用层次分析法探讨了小流域水源涵养林的配置.结果表明：该流域水源涵养林最优植被类型结构为天然白桦林24.86%、天然黑桦林16.30%、天然阔叶混交林44.49%、落叶松人工林10.88%、草地3.47%;经过层次分析优化后,流域水源涵养能力显著增加,其中以土壤层有效贮水量和最大贮水量增加幅度最大,分别比现状提高了33.05%和27.78%.层次分析优化结果可以作为试验小流域水源涵养林最优空间配置结构.     

北京密云水库流域水源保护林区径流空间尺度效应的研究

通过10a的森林水文定位观测,对比研究了北京密云水库流域水源保护林和对照荒坡地径流在坡面尺度（约0.9hm^2）和小流域尺度（约2.7hm^2）上的空间尺度效应。结果表明,荒坡地和水源保护林地的径流系数在坡面和试验流域尺度上与降雨量呈显著的对数相关关系;在坡面尺度和小流域尺度,荒坡地径流系数都显著地大于水源保护林地;而且随着降雨量级的增大,荒地与水源保护林地的径流系数之差在小流域尺度比坡面尺度更大;随着研究尺度从坡面到小流域的扩展,茺地径流系数显著增大,而水源保护林地的径流系数变化微小。这一尺度效应说明水源保护林对水文过程具有较大的调蓄能力,表现为较强的水源函养作用。     

湿地生态水文模型研究综述

变化环境下湿地生态水文格局及过程发生了深刻变化,已对流域、区域乃至我国水安全和生态安全构成威胁。湿地生态水文模型是揭示湿地生态格局与生态过程的水文学机制的有效工具和重要手段。介绍了湿地生态水文模型的概念、内涵、构建方法及分类,回顾了湿地生态水文模型的国内外发展历程,论述了目前湿地生态水文模型研究应用的重点领域:湿地生态水文调控与生态补水、流域湿地生态恢复重建与水资源综合管控和气候变化下湿地生态水文变化评估与应对策略。针对目前研究中存在的问题及薄弱环节,提出未来研究的发展趋势和亟需加强研究的重点方向。     

流域尺度水土保持生物措施减沙效益研究

1　引　　言黄土高原位于黄河中游 ,流经黄土高原的 9大支流进入河口镇至花园口的中游河段 ,总径流量为 187× 10 8ｍ3 ,输沙量占黄河流域总沙量的 90 % .建国以来以修建梯田坝地、造林种草、建谷坊、调整种植结构为主的水土保持工程、生物治理长年不懈 ,其目的在于减水减沙 ,改善流域生态环境 .但是 ,除部分中小尺度流域进入生态、经济效益良性循环的轨道外 ,大部分地区生态环境仍然十分脆弱 ,部分地区有恶化之势 .因此 ,定量评价水土保持工程、生物措施的治理效益是广为关注的研究课题 ,虽相关的研究成果不少 ,但是绝大部分工作是评价水土…     

Biological quality of waters from an impacted tropical watershed (middle Rio Doce basin,southeast Brazil), using benthic macroinvertebrate communities as an indicator

Taking the watershed as the unit for intervention and conservation, in this study we assess water quality along a stretch of impacted watershed of considerable economic importance, the middle Rio Doce basin, using the benthic macroinvertebrate community, along with physical and chemical characteristics as parameters, for the classification of 20 sampling stations. The results showed that parameters often used in temperate regions are also useful to assess water quality in tropical ecosystems, where no specific methodology has yet been developed. In spite of a clear distinction between stations of good and bad quality, the multimetric biological analysis alone was not sensitive enough to identify intermediate conditions. Grouping similar and dissimilar stations by Cluster analysis of physical and chemical variables and biological data, however, it was possible to distinguish three categories based on the biological quality of the water: (1) stations with poor quality water; (2) stations with high quality water, and (3) stations with water of intermediate quality. Classifications of water quality of this sort will hopefully assist decision-makers in defining restoration/conservation strategies, and will provide an important tool for monitoring biodiversity and water quality in tropical watersheds.     

天山中部云杉天然林水源涵养功能定量评估——以乌鲁木齐河流域为例

为定量分析天山中部流域尺度云杉天然林水源涵养功能,以乌鲁木齐河流域为研究区,使用In VEST模型,研究云杉林及其它主要地类水源涵养量的大小,并对云杉林在不同分布面积、不同地形因子条件下的水源涵养量变化进行定量分析。结果表明:(1)In VEST模型可较好的确定研究区流域尺度水源涵养量。基于In VEST模型的模拟,乌鲁木齐河流域云杉林区水源涵养总量为4.93×10~6m~3,占研究区水源涵养总量(2.41×10~7m~3)的20.46%,林区平均水源涵养深度为54.25 mm;(2)云杉林区水源涵养量的大小在海拔、坡度、坡向上的变化与云杉林空间分布格局一致,每公顷水源涵养量随海拔升高先增大后降低、随坡度增大而降低;阴坡水源涵养能力最强;(3)研究区各地类中以林地水源涵养量最大(水源涵养量544.78 m~3/hm~2),随着云杉林覆盖率的不断增加,水源涵养总量、平均水源涵养深度及单位面积涵养量均呈增加趋势;(4)研究区水源涵养量的贡献率与森林面积密切相关,云杉林面积每增加1%,研究区与云杉林区水源涵养总量分别增加0.437×10~6m~3、0.522×10~6m~3;加强对研究区云杉林的保护与抚育管理,才能使森林发挥持续稳定的水源涵养生态服务功能。