Evolutionary mechanism of water cycle and efficient utilization of water resources in the Haihe River Basin

Water cycle in the river basin constitutes the objective basis of water resources evolution. Whatever their manifestations, water resources problems can all attribute to the imbalances caused by the evolution of water cycle or its associated processes in the river basin. Various types of water activities for solution to water problems are in nature a regulation of "natural-social" dualistic water cycle or its associated processes in the river basin. China is one of those countries which are faced with the most violent water cycle evolution and serious water problems with the Haihe River Basin as the     

Integrated simulation of the dualistic water cycle and its associated processes in the Haihe River Basin

Water resource shortages, water environmental deterioration, and water ecological degradation are becoming increasingly prominent in the Haihe River Basin under the effects of global climate change and intense human activity. Finding ways to solve these problems reasonably is an urgent task in basin water resources management. The water cycle describes the formation and transformation of every water drop, while it interacts with associated water ecology and water environment processes. Therefore, to fundamentally solve the above problems, the three processes must be combined and the evolutionary trends of the ecology and water environment driven by the water cycle must be determined. To comprehensively diagnose and solve the problems of water resources, ecology and water environment in the basin, an integrated simulation platform of the dualistic water cycle and its associated processes in the Haihe River Basin was established by fully analyzing the "natural-social" dualistic characteristics of the evolution of the basin water cycle in this study. Accordingly, it is a supporting tool to evaluate the future trends of water resources, ecology and the water environment by setting scenarios based on the predictions of a climate mode and water control conditions. The results show that with climate change, the water consumption, groundwater overexploitation, and the amount of water flowing to the sea could develop soundly and satisfy the requirements of national economic growth in the future planning year 2030 through the implementation of water consumption control management and the South-North Water Diversion Project. Meanwhile, associated water environmental deterioration can be alleviated, and a growing trend for production capacities of the natural ecosystem and agro-ecosystem is seen. The above results provide a foundation for implementing basin water resources regulation and the most strict water resources management.     

海河流域水质时空变异规律的分析

随着社会经济的发展,海河流域水资源遭到破坏性的开发,水污染问题日益严重.为了分析流域整体水平上的水质时空变异规律,本文选取了海河流域内2004—2016年7个水质自动监测断面的水质监测数据,利用Mann-Kendall非参数检验对7个点位的pH以及DO、COD_Mn、NH₃-N等物质质量浓度进行检验,得出其随时间的变化趋势及突变点.以天津三岔口断面为例,利用散点图的方式直观判断出各监测因子年内变化规律.根据水质监测数据分别计算出各断面pH及DO、COD_Mn、NH₃-N质量浓度的均值及标准差,分析比较得出流域内水质的空间分布状况.结果表明:1)海河流域的水质状况在2004—2016年间有改善的趋势;2)海河流域的水质突变主要集中在2006—2007年,降水量过少是导致水质突变的主要因素;3)通过空间分析得出岗南水库水质最好,聊城秤钩湾水质状况最差,水质空间分布总体符合支流优于干流、上游优于下游的规律.     

Dualistic water cycle pattern and its evolution in Haihe River basin

The Haihe River basin is widely recognized as an area in China which is most severely affected by human activities.The water resources utilization and recycling in the basin is very complex, and the characteristic of the dualistic water cycle is becoming more and more prominent.The ever-growing demand of water for modern industry and domestic life nearly dries up all the natu-ral runoff.Meanwhile, industrial, agricultural and domestic wastewater discharges cause severe deterioration in water quality.Consequ...     

Water cycle evolution in the Haihe River Basin in the past 10000 years

The water shortage problem in the Haihe River Basin is the most severe in China, and has restricted its economic development. Over-extraction of groundwater has been very severe in the past 30 years. To solve this problem, scientific decisions should be made from a historical perspective. It is important to describe water cycle evolution in the Haihe River basin over the past 10000 years. Datasets of paleoclimate, paleogeography, palynoflora, historical record, isotopic abundance ratio and content were collected for research on different time scales. Some interesting conclusions were drawn by a comprehensive analysis method. First, radiation was the intrinsic force driving the evolution of water cycle. Generally, precipitation increased with temperature. Second, precipitation was high during 8 ka-5 ka B.P., the so-called Yangshao warm period of the Middle Holocene, which recharged the major part of the Quaternary groundwater. Third, heavy floods during this period transported sediment to the seaside, forming the Coastal Plain where cities such as Tianjin, Huanghua, Cangzhou are now located. In the last 3000 years, intermittent moderate floods did not have enough energy to transport sediment to the sea. Rivers usually overflowed in the piedmont region of the Taihang Mountains, and sediment deposited there formed the Piedmont Plain, where locate Shijiazhuang, Xingtai, Handan, Baoding and other cities. Precipitation had a high correlation with temperature in Haihe River Basin in the past 10000 years: the high temperature usually coupled with high precipitation. Today precipitation in the Haihe River Basin is relatively low, owing to low temperature. This study reveals the relationship between temperature, precipitation and river networks in the past 10000 years in Haihe River Basin, which has great scientific and practical importance in understanding the current water circulation and water shortage.     

从海河流域研究案例浅议珠江流域水环境管理(英文)

珠江流域和海河流域是我国大河流域中水资源量相对丰富和相对短缺的典型代表,这两大流域自然地理存在着明显差异,经济发展情况不尽相同,各自的水资源量存在较大差别,但水环境污染问题却有诸多相似之处。总结了海河流域前期研究:1)水环境复合污染特征及其变化规律研究基础,特别是各种持久性难降解有机污染物(POPs),重金属污染及新型污染物的分布规律及污染程度,提出流域尺度、强人为干扰条件下复合污染综合效应的量化评价方法。2)基于流域水环境特征,提出耦合水质、水量和水生态的流域水环境风险评价的概念,建立了适用于流域尺度的综合风险评价模型和子流域尺度的相对风险评价模型(RRM),在终点的选取中,同时考虑生态终点和人体健康终点,尝试通过RRM进行生态风险和健康风险的整合。3)基于流域水环境特征,提出了流域尺度的健康评价方法,建立水质-水量-水生态-社会服务综合指标体系。最后,分析了当前珠江流域水环境问题,提出应加强水环境风险研究,尤其是复合污染潜在生态风险。此外,还应加强区域合作,鼓励公众参与保护水环境。     

海河流域与水相关的生态环境承载力研究

为实现海河流域的可持续发展,需进行生态环境承载力研究.本文从水资源、生态环境、人口与经济的关系出发,针对海河流域生态环境恶化问题,探讨了与水相关的生态环境承载力的内涵、指标体系;提出时间序列与最优化理论相结合计算生态环境承载力的量化模型;得出海河流域现状处于生态环境严重超载状态;在南水北调、经济常规发展下,到2035年左右达到可承载的良好状态.     

海河河口生态需水量研究

分析了河口淡水对盐度乃至生物产生的影响．以海河河口及近岸海域为对象,通过建立入海径流与盐度的回归关系,用20世纪80年代中期以前的多年平均盐度值作为盐度控制标准,以计算得到的该标准下的入海径流21．6亿m^3作为海河河口生态需水量,对海河流域年内过程和各水系的生态需水进行了分配、在与现状生态用水比较后可知,大部分年份均不能满足生态需水要求,应加强人工调控．保证入海水量需求、     

近51年海河流域气候变化特征分析

在全球变暖的背景下,海河流域作为我国重要工农业生产地,气候正在发生重大变化.利用1960年-2010年海河流域30个气象站点的气温和降水资料,将每个站点的气温和降水量展布到全流域,采用线性倾向估计、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验和小波分析等方法分析海河流域气候的变化特征.结果表明：海河流域气温呈明显上升趋势,其中西部和东部明显高于南部和北部,年平均气温在1988年发生突变,气温变化存在7a和10～15a2个周期;整个流域的降水量呈下降趋势,其中北部的内蒙古地区和河南的北部地区降水减少趋势最为明显,降水量在1997年发生突变,降水变化存在5～7 a和10～15 a 2个周期.     

基于组合预测方法的海河流域生活用水量研究

针对用水量预测组合模型的优选问题,根据海河流域1988-2003年生活用水量时间序列的具体变化特征和拟合精度进行组合模型初选,并引入最优组合原理,确定组合权系数．所用的预测模型主要有回归模型、灰色模型和BP神经网络模型．以滦河分区和子牙河分区为例,计算的平均相对误差(MRE)分别为1．91％和1．54％, 2010年生活用水量将分别达到6．15×108m3和8．72×108 m3,2030年将分别达到7．37×108 m3和1.27×109 m3．结果表明,该方法提高了预测精度,可为水资源规划和管理提供依据．     

河北省海河流域湖库水质状况及可持续发展对策

选取河北省15个水库、衡水湖和白洋淀为研究对象,分析了2011—2021年河北省湖库水质变化趋势并提出可持续发展的相关对策。结果表明：2011—2021年,15个水库和衡水湖水质总体保持稳定,白洋淀水质自2019年以来逐年改善。至2021年全部湖库水质状况为优良,湖库富营养化状况以中营养为主。建议按照流域治理的思路,“三水”统筹,多措并举,促进推进河北省水库及湖泊的可持续发展。     

天津海河流域水体及自来水细菌检测及分析

利用平板菌落计数法和多管发酵法检测天津海河流域水体和自来水中的细菌总数、总大肠杆菌群及粪大肠菌数,以期对天津海河流域水体微生物污染状况进行分析。结果表明,在1mL的天津自来水水样中总菌数小于1,没有检测出大肠杆菌和粪大肠菌,符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2005)的规定。对海河水的检测结果为大肠杆菌平均70 000个/L,超出III类水标准,粪大肠菌平均700个/L,属于II类水标准。粪大肠菌群的存在可认为河水直接或间接的受到了比较近期的人或动物粪便污染,应引起人们的重视。     

不同天气系统下海河流域汛期暴雨落区及时程分布规律

以1955-2007年海河流域降雨资料为基础,结合暴雨时的天气系统,利用GIS技术和统计方法分析了海河流域汛期暴雨落区及时程分布规律.结果表明:区域性或流域性暴雨中心位于滦河水系最多,永定河水系暴雨中心最少,且多伴随暴雨遭遇,又以相邻流域间暴雨遭遇为主;气旋是引起海河流域区域性暴雨或流域性暴雨最多的一种天气系统;天气系统对各水系间及流域内的暴雨遭遇没有明显影响;次暴雨过程以前、中期型为主,切变线、高空槽、蒙古气旋、东北气旋、黄河气旋天气系统的暴雨均是前期型最多,台风和江淮气旋天气系统的暴雨为中期型最多.     

海河流域山前地带地下水库的开发与利用刍议

海河流域太行山前地带含水层具有巨大的储水空间和良好的调节能力，是一巨大的潜在地下水库．根据山前地带地下水系统的特点，提出了建设地下调蓄水库最有利的5处地段，并分别论述了各地下水库的分布、补给特点和调蓄能力，分析了建设地下水库相应的社会经济环境效益．     

引江济太调水试验工程对黄浦江上游水环境的影响分析

太湖流域水质型缺水明显．初步分析引江济太调水试验工程对太湖流域和上海黄浦江水资源水环境的影响,认为实施引江济太调水试验工程,是流域经济社会可持续发展的总体要求,有利于流域水资源调度管理和配置,有利于黄浦江水源地的保护．     

黄河流域水资源可持续利用多目标规划模型研究

为了保障黄河流域水资源的健康可持续利用,在系统地研究了黄河流域水资源变化规律、预测流域社会经济发展状况的基础上,构建了黄河流域水资源利用的多目标规划模型,并探讨了多目标规划的水资源配置规则及优化配置的方法.通过研究提高黄河流域水资源承载水平的调控手段,提出了21世纪黄河流域水资源再生性科学对策和水资源可持续利用模式,指出水资源与经济的协调发展是解决人水矛盾的根本途径.     

石羊河流域水文地质环境与水资源利用

石羊河流域上游有8条河流,年出山径流总量14.69×108m3.流域内地下水与地表水之间的转换关系非常密切.水资源利用的最大特点是地表水和地下水的反复转化重复利用.目前全流域利用地表水量11.514×108m3,开采地下水13.25×108m3,总用水量达(含泉水)29.47×108m3.由于过量开发利用水资源,出现了地下水水质恶化、植被衰亡、下游绿洲萎缩,土壤盐渍化、土地沙漠化等一系列地质环境问题.     

海河流域河流整体污染特征及演变趋势分析

本研究基于1998-2012年海河流域水质数据,从流域角度上探讨流域地表水常规污染演变特征,分析了全流域不同水期排污特征。结果表明,整体上河段污染形势严峻,受污染河长比例保持在约60%至75%之间。劣Ⅴ类水以及优于Ⅲ类水河长总数则呈现轻微下降趋势。     

洱海流域水环境污染与水环境变化的关联分析

基于2007年—2017年洱海流域水环境数据,以水污染排放总量、排放结构、排放时空变化表征洱海流域水环境污染的综合特征,采用灰色关联分析探究洱海流域水环境污染部门、污染地区与水环境变化的关联程度.结果表明：1)2007年—2017年,洱海流域污染等标排放量呈现“先增后降”趋势,TN是洱海流域主要污染物.2)2007年—2017年,洱海流域水环境污染主要来自面源污染,其中畜禽养殖污染排放量平均占比达53.17%,是流域主要污染部门.3)2007年—2017年,洱海流域等标污染排放量时空分布不均、空间差异缩小,高排污区集中分布在海北地区,与2007年相比,2017年高、低排污乡镇均有所减少.4)2007年—2017年,洱海流域各污染部门与洱海水质变化具有较强的关联度,关联度总体呈“阶段性波动”特征.5)2007年—2017年,洱海流域各乡镇污染排放与洱海水质变化具有较强的关联度,关联度最强的三个乡镇为：上关镇、湾桥镇、海东镇.据此,提出以产业结构调整为主线的水污染“结构减排”对策建议.     

多时间尺度下遥感降水产品与再分析降水产品在海河流域适用性对比分析

为了综合评估热带降雨测量卫星(tropical rainfall measuring mission,TRMM)、全球降水测量计划(global precipitation measurement,GPM)遥感降水产品和MERRA-2再分析降水产品在海河流域的适用性,基于流域内57个气象站点2014年3月—2018年2...