西北地區(qū)水資源演化與水土資源可持續(xù)利用成果摘要

項目闡明了西北內陸黑河流域水資源有限性和土地開發(fā)利用等人類活動對水循環(huán)過程及生態(tài)土地環(huán)境影響規(guī)律；查清自然水循環(huán)、不同水文年條件下黑河流域中游區(qū)安全引水量及其可灌溉農田面積閾值；查明目前實際農田用水量已超過黑河流域水資源承載能力，中游區(qū)農田灌溉消耗水量過大是造成下游區(qū)生態(tài)環(huán)境和土地質量退化的主導因素；提出水資源承載力是度量耕地開發(fā)利用規(guī)模合理性的尺度，科學調控中游區(qū)耕地開發(fā)利用規(guī)模是有效控制水資源緊缺態(tài)勢和保護下游區(qū)生態(tài)環(huán)境的重要途徑的結論； 研究初步查明黑河流域中游平原區(qū)地下水儲存量及張掖盆地可利用地下調蓄空間；提出加大出山地表徑流在山前傾斜平原入滲補給地下水的強度，充分發(fā)揮巨厚砂礫含水層系統(tǒng)地下水調蓄功能，是解決西北內陸干旱區(qū)春季農田灌溉水源嚴重不足和提高供水安全保障能力重要舉措的認識；研究揭示了西北內陸干旱區(qū)水土資源和諧可持續(xù)利用主要面臨的"水-土-生態(tài)-環(huán)境"系統(tǒng)內在固有規(guī)律及其與人類的協(xié)調機制；建立了黑河流域干流區(qū)水土資源優(yōu)化配置指導思想、原則和多種方案；提出的水土資源調控與優(yōu)化利用的基本思路和模式及對策。 2100433B

水資源可持續(xù)利用為保證人類社會、經(jīng)濟和生存環(huán)境可持續(xù)發(fā)展對水資源實行永續(xù)利用的原則?？沙掷m(xù)發(fā)展的觀點是20世紀80年代在尋求解決環(huán)境與發(fā)展矛盾的出路中提出的，并在可再生的自然資源領域相應提出可持續(xù)利用問題。其基本思路是在自然資源的開發(fā)中，注意因開發(fā)所致的不利于環(huán)境的副作用和預期取得的社會效益相平衡。在水資源的開發(fā)與利用中，為保持這種平衡就應遵守供飲用的水源和土地生產力得到保護的原則，保護生物多樣性不受干擾或生態(tài)系統(tǒng)平衡發(fā)展的原則，對可更新的淡水資源不可過量開發(fā)使用和污染的原則。因此，在水資源的開發(fā)利用活動中，絕對不能損害地球上的生命支持系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)，必須保證為社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展合理供應所需的水資源，滿足各行各業(yè)用水要求并持續(xù)供水。此外，水在自然界循環(huán)過程中會受到干擾，應注意研究對策，使這種干擾不致影響水資源可持續(xù)利用。

前言

第一章 總論

第一節(jié) 西北地區(qū)水資源供需狀況及對發(fā)展節(jié)水農業(yè)的要求

一、節(jié)水農業(yè)在中國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展中的地位

二、西北地區(qū)水資源供需狀況與發(fā)展節(jié)水農業(yè)的緊迫性

三、西北地區(qū)節(jié)水農業(yè)的幾種用水類型及其農業(yè)節(jié)水的途徑

第二節(jié) 西北地區(qū)節(jié)水農業(yè)研究的現(xiàn)狀與前景

一、西北地區(qū)農業(yè)節(jié)水研究的現(xiàn)狀與存在的問題

二、西北地區(qū)節(jié)水農業(yè)技術研究的前景

第三節(jié) 西北地區(qū)節(jié)水農業(yè)發(fā)展的宏觀決策研究

一、西北地區(qū)節(jié)水農業(yè)標準分析

二、節(jié)水農業(yè)分區(qū)及不同類型區(qū)節(jié)水農業(yè)發(fā)展模式研究

第四節(jié) 西北地區(qū)節(jié)水農業(yè)發(fā)展與水資源持續(xù)利用方略

一、西北地區(qū)發(fā)展節(jié)水農業(yè)的對策

二、西北地區(qū)農業(yè)水資源持續(xù)利用方略

參考文獻

第二章 農業(yè)節(jié)水機理

第一節(jié) 農業(yè)節(jié)水的生物學基礎研究

一、水分虧缺對作物生長和產量的影響機制

二、作物不同生育階段對水分虧缺的允許程度

三、作物水分利用效率的潛力及其提高途徑

四、節(jié)水農業(yè)中作物水分管理基本理論問題

第二節(jié) 作物根系吸水過程與SPAC中水分轉化效率

一、作物根系生長與根系密度分布

二、作物根系吸水模式的研究

三、SPAC中的水分轉化效率與提高途徑

第三節(jié) 控制性分根交替灌溉對作物水分利用的影響及其節(jié)水效應

一、控制性分根交替灌溉新技術的概念及其理論依據(jù)

二、控制性分根交替灌溉對作物水分利用影響的試驗研究

三、控制性分根交替灌溉方法的田間運行及其節(jié)水效應

第四節(jié) 作物調虧灌溉機理研究

一、作物調虧灌溉研究狀況與展望

二、模擬調虧灌溉對玉米根系生長及水分利用效率的影響

三、不同虧水處理對玉米水分利用效率的影響及最佳調虧灌溉方案分析

參考文獻

第三章 作物需水量與節(jié)水型灌溉制度

第一節(jié) 作物需水量的計算與預報方法

一、作物需水量的計算方法

二、缺水條件下作物蒸發(fā)蒸騰量的計算

三、作物蒸騰量的計算方法

四、作物葉面蒸騰與棵間蒸發(fā)分攤系數(shù)的計算方法

五、作物需水量的預報

第二節(jié) 作物水分生產函數(shù)及有限水量最優(yōu)分配方法的研究

一、作物水分生產函數(shù)

二、缺水條件下有限灌溉水量在作物生育期內的最優(yōu)分配方法

第三節(jié) 西北地區(qū)主要農作物節(jié)水型灌溉制度的研究

一、主要作物凈灌溉需水量的分析計算方法研究

二、不同類型區(qū)主要作物節(jié)水高產型灌溉制度的確定

三、灌溉水源不足時的非充分灌溉制度

參考文獻

第四章 土壤與作物水分監(jiān)測及預報技術

第一節(jié) 土壤水分動態(tài)監(jiān)測技術的改進研究

一、土壤水分電磁測量的理論與潛力分析

二、介電式土壤水分測定方法的研究

三、時域反射儀土壤水分測定方法的研究與改進

四、γ射線法測定土壤水分動態(tài)的研究

五、區(qū)域土壤水分的監(jiān)測

第二節(jié) 土壤墑情預報技術的研究

一、經(jīng)驗公式法

二、水量平衡法

三、土壤水動力學方法

四、土壤含水率預報的隨機方法

五、區(qū)域土壤水分的預報技術

第三節(jié) 作物水分診斷方法與預報

一、作物水分虧缺定量診斷方法

二、用作物冠層溫度診斷作物水分狀況

參考文獻

第五章 農田節(jié)水灌溉技術

第一節(jié) 農田灌水質量指標分析與評估的研究

一、對農田灌水方法與灌水技術的基本要求

二、評估農田灌水方法與灌水技術的主要經(jīng)濟指標

三、評估農田灌水方法與灌水技術的質量指標

第二節(jié) 常規(guī)畦灌法的改進

一、畦灌條件下土壤入滲特性應用參數(shù)的計算

二、推算畦灌灌水技術要素的水量平衡法

三、灌區(qū)田間灌水技術測驗與分析

四、長畦分段灌溉法

第三節(jié) 塊灌法與階式水平畦灌法灌水技術的研究

一、塊灌與水平畦灌的概念及研究概況

二、塊灌法灌水技術研究

三、水平畦灌法與階式水平畦灌法

四、土壤氣阻機理及其對土壤人滲影響的研究

五、側堰式田間配水技術的研究

第四節(jié) 自壓噴灌與微灌技術的研究

一、陜西省長安縣王莊自壓噴灌工程

二、自壓噴灌系統(tǒng)中管道水力學實驗

三、自壓噴灌規(guī)劃設計中的若干問題

四、固定式自壓噴灌系統(tǒng)水力自動化

五、微灌系統(tǒng)中變孔徑多孔管道的壓力分區(qū)設計法

參考文獻

第六章 輸水系統(tǒng)節(jié)水技術

第一節(jié) 低壓管道輸水灌溉技術研究

一、管灌技術特點及發(fā)展概況

二、管灌系統(tǒng)管材的試驗研究

三、渠灌區(qū)低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)設計方法研究

四、低壓管灌系統(tǒng)量水裝置的試驗研究

第二節(jié) 渠道防滲技術的研究與應用

一、渠道防滲的材料與技術

二、渠道防滲襯砌的優(yōu)化設計

三、防治襯砌渠道凍脹破壞的技術

第三節(jié) 渠道量水新技術的研究

一、灌溉渠道量水方法與量水建筑物的選擇

二、U形渠道平底拋物線形無喉段量水槽的研究與應用

三、閘前短管式量水分水閘

四、大比降渠道量水的研究與應用

五、多功能量水儀表的研究與應用

參考文獻

第七章 灌區(qū)水量流量調配技術

第一節(jié) 灌區(qū)計劃用水管理系統(tǒng)的研究

一、灌區(qū)計劃用水管理系統(tǒng)的基本功能

二、灌區(qū)計劃用水管理系統(tǒng)的結構

三、灌區(qū)計劃用水管理系統(tǒng)（GQJHYS）使用說明

第二節(jié) 斗渠系配水技術的研究

一、斗渠系配水的0―1規(guī)劃模型

二、模型求解方法

三、出水口優(yōu)化組合及閘門調節(jié)計劃

第三節(jié) 灌區(qū)動態(tài)配水模型及其應用的研究

一、某次灌水全灌區(qū)凈灌溉增產值最大目標模型

二、某次灌水整個灌溉管理部門的水費收入最高目標模型

三、兩種模型的比較與結論

第四節(jié) 灌溉渠系流量與水量實時調控技術

一、渠系運行與系統(tǒng)控制特征

二、系統(tǒng)控制建模與模塊編制

三、模型應用

第五節(jié) 灌區(qū)節(jié)水灌溉決策支持系統(tǒng)的研究

一、決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡稱DSS）概述

二、節(jié)水灌溉決策支持系統(tǒng)

參考文獻

第八章 黃土高原雨水渾水資源高效利用技術

第一節(jié) 雨水集蓄技術及其利用模式的研究

一、雨水利用發(fā)展與研究概況

二、降雨模式的研究

三、集水技術

四、蓄水技術

五、雨水徑流集蓄利用系統(tǒng)的優(yōu)化調蓄模式

第二節(jié) 黃土區(qū)坡地降水人滲產流規(guī)律及土壤水調蓄技術研究

一、黃土區(qū)小流域降雨人滲分布規(guī)律的研究

二、黃土區(qū)天然降雨條件下坡地水量轉化的動力學模式及其應用

三、利用成腔爆破技術調蓄土壤水分的研究

第三節(jié) 西北地區(qū)高含沙渾水綜合利用技術研究

一、高含沙渾水利用概況與高含沙洪水水文特征

二、高含沙渾水的物理力學性質研究

三、明渠高含沙層紊流態(tài)及阻力規(guī)律研究

四、高含沙水流的沖淤挾沙規(guī)律與明渠輸送

參考文獻

第九章 西北地區(qū)地面水地下水資源持續(xù)高效利用技術

第一節(jié) 水文干旱與枯水徑流預測及水資源評價理論與方法的研究

一、水文干旱預測方法研究

二、河流枯水徑流預報方法研究

三、水資源評價理論與方法研究

第二節(jié) 西北地區(qū)地下水資源持續(xù)高效利用技術的研究

一、灌區(qū)地下水水位動態(tài)機理及其調控模型

二、新型井管的研制與應用

三、新型井管成井技術研究

四、輻射井技術

五、黃土臺塬灌區(qū)地下水持續(xù)利用的理論與技術

第三節(jié) 用太陽能淡化苦咸水的研究

一、試驗研究方法

二、不同棚型蒸凝水量的分析比較

三、影響蒸凝水量的主要因素

四、提高蒸凝水量和水質的措施

第四節(jié) 西北旱區(qū)灌溉水庫優(yōu)化調度模型與應用（以武威南營水庫為例）

一、水庫及灌區(qū)概況

二、數(shù)學模型建立與模型參數(shù)確定

三、模型優(yōu)化成果與應用

第五節(jié) 區(qū)域水資源持續(xù)利用優(yōu)化決策研究（以民勤湖區(qū)為例）

一、湖區(qū)存在的主要問題及其解決途徑

二、湖區(qū)水資源分配及農林牧生產結構數(shù)學模型的建立

三、模型的求解

四、最優(yōu)策略的確定

參考文獻

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實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的機理包括：

(一) 水的循環(huán)規(guī)律是水資源得以循環(huán)利用的保證

水資源優(yōu)越于大多數(shù)其他自然資源在于其可通過太陽能的作用使陸地上的水源不斷得到更新和補充，從而使維持一切生命活動的水源不斷更新。但是隨著人類社會的不斷前進和人口的增長，人類對水資源開發(fā)利用和治理的廣度和深度越來越大，對水的需要不斷增加，而自然界所能提供的可以得到更新和補充的新鮮水量卻有一定限度，因而在一些地區(qū)出現(xiàn)了水資源的供需失衡；有些地區(qū)因過度開發(fā)和污染破壞了當?shù)氐乃矗苯油{人類生存的環(huán)境、，因而人們要求保持水資源的持續(xù)利用并改善人類的生存環(huán)境，從而引出水資源承載能力的概念，相應而言，各個地區(qū)均需擁有水資源承載能力所能維持的承載水量，該水量必須能在水循環(huán)的條件下得以持續(xù)維持。

(二) 水量守恒原理是水資源得以持續(xù)利用的客觀現(xiàn)實

水量守恒原理，就是指一定量的水在其循環(huán)運動過程中，可以變換形態(tài)和存在空間，但其數(shù)量不變。具體來說，在循環(huán)中，能夠在一年或多年之間可以得到恢復的水量，該部分水量可以由人類控制、調節(jié)并能按照需要供應，并以它作為分析水供需關系的依據(jù)。

作為該部分水量應具有以下特征：

1、能按照社會的需要提供或可能提供的水量；

2、該水量擁有可靠的來源，且該來源通過水循環(huán)不斷能得到更新和補充；

3、該水量可由人工加以控制；

4、該水量和水質能夠適應用水要求；

5、該水量主要功能系供水，兼具生態(tài)功能 。