田间净流量和净流量关系_农田径流量计算

1.都江堰水利灌溉系统是怎样灌溉农田的

2.陆地水文过程变化

3.农业农村面源污染控制生态工程类型有哪些？各有什么作用？其技术要点是什么？

4.关于黄河断流及南水北调对本地区的影响及对策

5.有效降雨量的含义是什么，降雨入渗系数怎么确定

6.为什么植树造林有利于生态平衡？

7.影响年径流的因素有哪些

8.花都区的自然

4.2.2.1 工程概况及效益

白石岩暗河地处文山县追栗街乡。白石岩暗河地下水库是通过在白石岩暗河的出口段用不清基、不围堰，高压灌浆处理坝基后进行封堵，将地下水位抬高126m，形成的兴利库容为2353×104m3的一座中型地下水库，水库利用水量1.32×108m3，总投资约1000万元。不淹没农田，不需要搬迁居民点，实现了对下游电站的时段放水调节，缓解了文山电网峰谷差带来的电力供求矛盾，年发电量3586.8万度，增加收入538万元，增加农田灌溉1750亩，解决40616人、6262头大牲畜的人畜饮水困难，每年可节约用水费用300万元[4]。

为了充分利用暗河水，在其上游的柳井天窗中，在地下埋深121.2m的暗河内安装电潜泵进行高扬程大流量提水，将暗河水取至高位水池，再从高位水池铺设管道引水至下游村寨，进行多方式开发。柳井天窗提水工程，抽水量1000m3/d，可解决柳井乡新发寨等15个自然村3137人及1794头大牲畜的人畜饮用水困难问题和1000亩旱作物的用水问题。

4.2.2.2 水源地地质环境

白石岩暗河处于盘龙河右岸山间河谷区，暗河出口位于白石岩村岩脚下东方红电站技改增容工程下游100m处，东经104°21′25″，北纬23°15′59″。盘龙河横断面呈“V”字形，切割深度300m。暗河流域平面上呈近椭圆形展布，总体地势由西南向北东倾斜，西部为主要的补给区，地貌类型属侵蚀、溶蚀低中山岩溶峰丛洼地，海拔一般1300～1700m，主要接受大气降水补给，年降水量1300～1400mm。最高气温34.3℃，最低气温6.1℃。降水入渗系数0.7，平均径流模数10.15～43.04L/s·km2。

白石岩暗河流域内含水层主要由石炭系(C1～3)、泥盆系中统东岗岭组(D2d)、古木组(D2g)、上统(D3)灰岩、白云岩，以纯碳酸盐岩含水岩组为主，成片出露，分布面积大。暗河处于杨柳井向斜核部，区内断层发育，以北东向为主，多具正断层性质，主要断层均未受到后期断层的切割，连续性好，成为暗河流域地下水径流的主要控水构造，暗河的两条主要管道与断层走向基本一致，管道上部洼地、漏斗、天窗、竖井呈串珠状分布。暗河系统边界为坡脚组、奥陶系下统(O1)砂页岩、砂泥岩，岩组未被断层切割，连续性好，构成良好的隔水边界(图4-3)。区内岩溶发育极不均一，岩溶形态多样，地下岩溶形态以大型洞管为主，伏流发育。

4.2.2.3 岩溶水特征及开发技术条件

暗河流域面积约680km2，由大倮者、水尾等地暗河支流汇集后于白石岩出露，暗河出口与盘龙河右岸水位齐平并垂直相交，枯季水位高程1105.5m，水面宽4.50～5.40m，水深2.87～6.00m，1994～1996年动态观测，断面平均流速0.112～0.73m/s，流量1.53～23.5m3/s，流量动态呈波态型。理论计算年径流量为(2.20～3.60)×108m3，水力丰富。暗河上游的柳井天窗地下水位埋深121.2m，枯季流量33.75L/s。暗河水质类型为HCO3-Ca型。

白石岩暗河系统暗河管道总长约36km，由2条主干管道和2条支管道组成，平面上沿径流方向呈树枝状由南西向北东集中，平均坡降约15‰，其中2条主干管道长约32km，沿NE向断层发育；2条支管道延伸都较短，总长仅4km，走向大致与NE向断层一致，皆发育于主干管道上游地段。柳井天窗发育于白石岩暗河出口西南部约11km处，斜深602m，坡降35%，底部与暗河相通，总体走向北西，洞内曲折，进口部位30m范围内狭窄，弯道多而急，最窄处仅40cm。流域内岩溶水主要赋存于碳酸盐岩溶隙、洞管内，以管道流为主，水位埋深一般50～200m，上游地段水位埋深相对较浅，埋深多小于100m，水力坡度较大；下游地段水位埋藏相对较深，埋深多在200m左右，水力坡度平缓。系统储存调节能力弱，水位和流量随季节变化剧烈，最大水位变幅可达80m。

图4-3 白石岩暗河流域水文地质图

1—纯碳酸盐岩；2—不纯碳酸盐岩；3—碎屑岩；4—松散土层；5—下降泉，右为流量(L/s)；6—暗河入口，流量(L/s)；7—暗河及出口，分子为最小-最大流量(L/s)，分母为平均流量(L/s)；8—竖井，水位埋深(m)；9—暗河天窗，右上为枯季流量(L/s)，右下为水位埋深(m)；10—岩组类型界线；11—断层；12—流域边界

除暗河出口地段(白石岩—糯米科一带)外，暗河整个流域边界被碎屑岩呈带状包围，形成隔水边界，阻挡了地下水向流域的渗漏。暗河出口完全出露于泥盆系上统(D3)灰岩、白云岩中，两边的隔水层与洞口相距较远，北东边发育一条NW向断层，是可能发生渗漏的主要地段。

暗河出口段分上下两层溶洞，溶洞围岩完整。上层溶洞高程1144m，洞高15m，洞宽18m，为干溶洞；下层溶洞高程1105.5m，洞高18.3m，洞宽8m，水面高程1105.50～1110.82m，水深10.3m，水下是15.2m厚的砂砾层，无胶结，对建库不利。暗河出口段水位线以下的灰岩、白云岩，钻探及堵水试验表明，水位线以下岩体岩溶不发育，钻孔压水试验q小于0.005L/s·m，能满足筑坝要求。

4.2.2.4 岩溶水勘查及开发技术

勘查及开发工程建设程序与同类型的六郎洞暗河基本相同。

运用水文地质测绘、洞穴调查测量、长期观测、工程地质勘查、堵放水试验、平硐勘探、压水试验等方法进行综合勘查。查明流域内水文地质条件，岩溶发育程度，地下暗河的分布特征，洞穴的形态、空间展布、地下库容，水量变化状况。坝基工程特性、地质构造及渗漏情况。用防渗灌浆、封堵暗河、天窗提水等技术手段开发岩溶水。关键是坝基砂砾层的防渗及暗河出口段的侧向防渗处理。

(1)充分利用已有工程确定渗漏问题：渗漏是水库兴建后能否达到预期目的的关键问题，利用暗河出口旁东方红电站坝后蓄水位1193m时，暗河在临岸仅发现一处暗河来水，水量较稳定，流量0.5L/s，漏水点海拔1180m，判断暗河堵体与盘龙河之间的临岸地段，当暗河水位在高程1180m以上将发生临岸渗漏。暗河水位线以下岩体岩溶不发育，不存在渗漏问题。

(2)不清基、不围堰，高压灌浆处理坝基：因坝位处水深10.3m，砂砾层厚度15.2m，按常规施工方法要在坝位前后设隔水围堰，而洞内大型机械无法施工，靠人工施工将十分困难。因此，取不清基、不围堰，在坝位处砂砾层上堆放不同级配的块石，浇灌混凝土，预埋直径2.4m的过水管，迎水面铺隔水膜，之后用高压灌浆技术，实施自上而下灌浆，加固砂砾层、堆石强度，使其成为坝体的一部分。经蓄水证实基本无渗漏，效果良好。

(3)暗河侧向防渗：暗河出口段附近东侧蓄水后渗漏较为严重，因此，在长430m的溢洪道内用防渗帷幕灌浆处理，孔距3m，排距1m，防渗帷幕灌浆深度70m，共布置17100m。防渗效果较好。

(4)选择有利地段，堵体工程分期进行：暗河堵体选择在距离暗河出口116m处的溶洞内，此处暗河较窄。第一期工程堵体按60m水头设计，把堵体浇筑至1127.0m高程，蓄水300×104m3。第二期工程进行1127～1142m高程之间的堵体浇筑和加强第一期堵体结构，水位总高为126m，兴利蓄水量2353×104m3，经过试堵阶段后期抬高水位进行验证，渗漏问题不突出。第三期工程是在第一、二期工程成功的基础上进行从1142m高程直到洞顶(封顶)和坝后式电站建设地下厂房。

(5)高扬程提水：在暗河上游的柳井天窗取提水方式开发利用岩溶水。由于洞内曲折且高差大，通过设计环形转弯，最大限度地减小水头损失。洞口至取水点管道安装长425m，弯道26个，高差121.2m，洞口至高位水池高差60m，管道安装长135m，总长560m，提水总高差186m，提水量1000m3/d。

都江堰水利灌溉系统是怎样灌溉农田的

以多年平均天然补给量作为地下水的天然量，天然量补给项包括：大气降水入渗补给量、侧向径流补给量、河流渗漏补给量、地表水灌溉补给量。地下水灌溉回渗补给量为地下水重复计算量，不包括在天然中。其计算方法是利用长系列（1956～2000年）的水文、气象资料，取其多年平均值进行计算，计算单元与计算方法与均衡计算相同。全区共划分为16个气象分区，计算单元的降水量、蒸发量用控制气象站的多年算术平均值，并按统计经验频率分别计算丰水年（降水频率为25%）、平水年（降水频率为50%）、枯水年（降水频率为75%）的降水量，计算不同降水水平年的地下水补给量。

一、天然计算

（一）降水渗入补给量

大气降水入渗补给是本区地下水的主要补给源，其入渗量与降水量、潜水水位埋深及包气带岩性等条件有关。根据包气带岩性和潜水位埋深将全区划分为76个降水入渗系数分区，131个计算段，计算公式为

Q降水＝10-1·α.X.F

其中：Q降水为降水对地下水补给量，104m3·a-1；α为渗入补给系数；X 为计算时段有效降水量（mm/a），按全年降水的90%计算；F为计算单元内陆地面积F（km2），扣除了计算单元内的水体面积。

（二）地下径流侧向补给量

盆地周围均是基岩山地丘陵区，其侧向补给地下水的量很有限，地下水侧向径流补给主要来自于山区河流的地下水径流，全区共有补给断面25条，根据达西定律，各个断面的侧向径流量按如下公式计算：

Q侧补＝10-4·K·M·B·J·丁

式中：Q侧补为地下水侧向流出量，104m3·a-1;K为补给断面平均参透系数，m/d;M 为补给断面含水层平均厚度，m;I为补给断面的地下水力坡度；B 为补给断面宽度，m;T 为补给时段长（365 d）。计算结果见表6—11。

（三）河道渗漏补给量

从地下水等水位线与河流关系分析，盆地内对地下水有补给的河流分布在西部山前倾斜平原与嫩江的齐齐哈尔江段。其中，霍林河近几年干枯，洮儿河2004年也已干枯，因此这两条河流2004年没有计算入渗量。河流渗漏补给量按以下公式计算：

Q河渗＝10-4·B·L·K·（H河—H）/M·丁

式中：Q河渗为河道渗漏补给量，104m3·a-1;H河为河流水位，m;H 为地下水位，m;B为河床宽度，m;L为计算段河流长度，m;K为河床底积层渗透系数，m/d;M 为河床底积层厚度，m；丁为补给时段长（d），这里取155～185 d。

洮儿河入渗补给量用上、下游流量差计算河水入渗量，将上游水文站镇西站和务本站的河道来水量减去下流水文站洮南站的河道来水量和区间引出水量作为扇形地河道渗漏补给量。用公式表示为：

Q河补＝Q镇西＋Q务本—Q洮南—Q引水

式中：Q河补为河道渗漏补给量，104m3·a-1;Q镇西、Q务本、Q洮南为镇西、务本、洮南水文站河流多年平均径流量，104m3·a-1;Q引水为上、下游站之间的引用河水量，104m3·a-1，为Q引水＝900× 104m3·a-1。

根据1956～2004年的水文资料统计，Q镇西＝155 199×104m3·a-1,Q务本＝246 211.17×104m3·a-1,Q洮南＝143 818×104m3·a-1，计算得Q河补＝24 692.17×104m3·a-1。河流渗漏补给量计算结果见表6—12。

（四）灌溉水回渗补给量

灌溉回渗水量主要是水田灌溉回渗，回渗水量计算公式：

Q回＝10-4β回·Q灌·F

式中：Q回为农田灌溉水回渗补给量，104m3·a-1;Q灌为灌溉定额，m3·hm-2;F为水田面积， hm2；β回为灌溉回渗补给系数。

二、天然量计算结果

计算结果见表6—19，全区地下水多年平均补给量为131.8082×108m3，其中，降水入渗补给量为111.5804×108m3，占补给量的84.6%，侧向补给量为2.7721×108m3，占2.1%，河流渗漏补给量为9.0442×108m3，占6.9%，地表水灌溉回渗量为8.4115×108m3，占6.4%。枯水年（降水频率为75%）补给量为109.6291×108m3，比多年平均少22.1782×108m3。

表6—19 天然计算成果表

续表

三、地下水可开量确定

本次地下水开计算用水均衡法、平均布井法及开系数法。

（一）水均衡法

水均衡法计算地下水开量是通过总补给量减去不可夺取的地下水排泄量得到的。不可夺取的排泄量包括不可夺取的蒸发排泄量、不可夺取的河流排泄量、不可夺取的侧向排泄量及不能夺取的湖泡排泄量。

松嫩平原地下水及其环境问题调查评价

1.不可夺取的蒸发排泄量

地下水位即使是降到蒸发极限深度以下，仍存在一部分蒸发量，根据低平原地下水位下降不超过10 m，高平原不超过15 m，河谷平原不超过5 m 这样一个开方案，通过潜水蒸发率随地下水位下降变化曲线图查得蒸发系数，计算地下水的不可夺取的蒸发量。

2.不可夺取的河流排泄量

在开状态下，由于地下水位降低，河流排泄将会减少，但在东部高平原地下水位是无法降至河水位以下的，仍将会有一部分地下水排向河流。从维持河道生态环境角度考虑，河流必须保持一定的最低水量，按照水利部门确定的河道最低需水量为多年平均河道水量的25%，来确定全区地下水最低河流排泄量为多年平均的25%。

3.不可夺取的侧向流出量

侧向流出只有松花江河谷一个出口，在未来开条件下减少不大，因此，仍按现状条件下的径流排泄量计算。

4.不可夺取的湖泡排泄量

松嫩低平原湖泡星罗棋布，与地下水联系密切，有的常年接受地下水补给。虽然湖泡排泄地下水量是完全能够夺取的，但必将导致湖泡消失，生态环境严重恶化。松嫩平原湖泡数量和水域面积已经到了再也不能减少的程度，要保持目前的湖泡数量和水域面积，就必须有一部分地下水补给湖泡，这是不能夺取的地下水排泄量，地下水湖泡排泄量按现状条件计算。均衡法计算开结果见表6—20。

表6—20 水均衡法计算开表　（单位：108m3·a-1）

（二）开系数法

开系数法计算地下水可量是一种简单有效方法，它直接以补给量为依据，乘以开系数获得开量，开系数最大值分布在西部扇形地，为0.87；最小值分布在东部高平原为0.65。经计算，全区开量为102.3603×108m3（见表6—21）。

表6—21 开系数法计算地下水开量结果表

（三）平均布井法

平均布井法是以水文地质参数为依据计算地下水开的一种方法。松嫩平原水文地质勘察资料比较丰富，不同地段、不同深度含水层的水文地质条件比较清楚，可以获得比较准确的单井涌水量。本次是用稳定流平均布法计算地下水开，布井面积为陆地面积（不包括玄武岩区），用方形网格布井，井距、单井涌水量根据前人资料和现状开经验值确定，地下水位降深潜水设计为5 m，承压水为15 m。在高平原缺水区评价了白垩系地下水开，评价深度为200 m。

计算公式为：　　　　　 Q开＝102·Q单·n

n=F/L2

式中：Q开为开量，104m3·a-1;Q单为单井涌水量，m3·a-1;F为布井面积km2;L为布井间距（m），单井引用影响半径的2倍。

经计算，全区开为101.5230×108m3，计算结果见表6—22。

（四）开量的确定

通过三种方法计算的全区地下水开量：均衡法计算结果为105.7016×108m3、开系数法计算结果为102.3603×108m3、平均布井法计算结果为101.5230×108m3。均衡法从水量均衡角度控制全区及各系统的开，开系数法则是依据补给量确定开量，全区开系数为0.78，平均布井法则是从具体的水文地质条件出发计算地下水开量。三者相互验证，结果比较接近，增加了开量计算的可靠性，以平均布井法计算的开量作为全区的开量，即101.5230×108m3。

表6—22 平均布井法计算开成果表

四、多年平均补给量与排泄量分析

全区地下水总补给量为134.1475×108m3，按目前开量计算的总排泄量为137.7287×108m3，二者相差—3.5812×108m3，总排泄量略大于补给量，各亚区也都呈现排泄量略大于补给量的现象，全区呈负均衡。这与全区地下水水位下降的实际情况一致。近20年来，气候总体偏旱，降水量偏少，地下水开量增加较快，地下水位出现不同程度的下降，山前倾斜平原下降幅度最大，达2～7 m，主要原因是降水和大兴安岭河流来水减少；中部低平原平均下降1～2 m，主要原因是开量增加较大而引起；东部高平原地下水位下降程度差异较大，松花江干流亚系统水位下降幅度较大，第二松花江亚系统水位下降幅度较小，河谷平原变化幅度最小。

（一）地下水总补给量及其近20年的变化

全区地下水总补给量为134.15×108m3，天然量为131.81×108m3。补给量中降水入渗补给为111.58×108m3，占总补给量的83%，占天然的85%。区外地下水流入2.77×108m3，河流转化补给9.04×108m3，地表水转化为灌溉渗入补给8.41×108m3，地下水灌溉回渗2.34×108m3。近20年地下水补给量呈现减少的趋势，总补给量比年减少了14.06×108m3，比1994年减少8.81 ×108m3。其主要原因，第一是自1998年洪水以来该地区降水量一直偏小，1999年以来的大气降水平均为395.84 mm，比多年平均值475 mm减少了79.16 mm。在几个主要气象观测站当中，长春站减少了114.1 mm，白城站减少130.5 mm，哈尔滨站减少42.4 mm，齐齐哈尔站减少46.5 mm；第二是由于降水量减少，导致河流径流量减少，从而导致河流渗漏补给量减少；第三是大量开发地下水使水位下降，补给途径增长，降水补给入渗率降低。

（二）地下水排泄量及其近20年的变化

全区地下水总排泄量为137.73×108m3，其中蒸发55.65×108m3，河流排泄18.13×108m3，湖泡排泄5.36×108m3，侧向流出0.27×108m3，开58.16×108m3，人工开已成为地下水的主要排泄方式。与年相比，天然排泄总量比年减少35.76×108m3。其中蒸发量比年增加了6.69×108m3；径流排泄量（包括向河流排泄、湖泡排泄量、泉的排泄量）减少了42.45×108m3；人工开量增加了29.48×108m3，人工开量夺取的主要是地下水河流排泄量。

（三）近20年来开量的变化

近20年来，由于地下水补给量的减少，导致可开量的减少。可开量比年减少了18.99×108m3，比1994年减少了7.5×108m3（图6—2）。与此同时，地下水开量由年的28.68×108m3，增加到58.16×108m3，增加了29.48×108m3。可开量减少的主要原因是地下水补给量减少，在实际开过程中出现枯竭，水位持续下降。

图6—2 近20年来补给量与开量的变化

陆地水文过程变化

都江堰位于四川省灌县城西两公里的岷江干流上。岷江是长江的支流,发源于四川省松潘县境岷山南麓,流经茂汶、灌县、新津、乐山,到宜宾汇入长江,全长760多公里。岷江河源至都江堰渠首长340公里,集雨面积23037平方公里,多年平均流量为4秒立方米,年径流量为157亿立方米,实测最大洪峰流量6880秒立方米(1964年7月22日)。调查历史最大洪峰流量(渠首)为10200秒立方米(1933年9月叠溪地震形成大、小海子,10月海子局部溃决形成的洪水)。都江堰是我国著名的水利工程之一,历史悠久,

这个进水口能引进足够的灌溉、航运用水(多年平均引水量加亿立方米),但并未把过量的洪水引入灌区,也没有把大量的泥沙(推移质)引入灌区,这就充分体现了都江堰工程的科学性。就是因为有了这个经过两千多年浪涛冲击而依然屹立的的离堆,才使都江堰工程能阅尽人世沧桑,

农业农村面源污染控制生态工程类型有哪些？各有什么作用？其技术要点是什么？

一、黑河出山径流量变化特征

黑河流域水系的各支流流量都存在年际、年内丰水与枯水变化，主要河流的径流特征如表3-12所示，特丰水与特枯水期流量比值介于2.1～3.1倍之间。

表3-12 黑河流域主要河流径流特征（108 m3/a）

近600年以来黑河流域出山径流变化，如图3-10所示。黑河上游与出山口之间径流量变化趋势基本相同，1515～1760年期间山区两站径流变化趋势基本一致，仅是变化幅度有别。1860年至现今，它们变化的趋势也是相似，但是发生的时间有别。不同之处是两站径流量变化幅度及强度是不同的。山区上游段（扎马什克站）径流的变幅远大于出山口处，这与山区降水量的年变幅较大有关。因为这一区段降水量变幅较大，而汇流面积又相对较小，所以使径流量的变化幅度增大。另外两站径流量的峰值、谷值分布位置存在差异。如1490～1513年、1760～1814年和1827～1858年期间，扎马什克站径流量为峰值，莺落峡站径流量则为谷值。除了两测站间汇流面积有差别外，扎马什克站只是黑河上游的一个分支。

图3-10 近600多年以来黑河干流山区与出山口径流量变化过程

在黑河流域内，黑河干流是流量最大的河流，莺落峡出山口多年平均流量为15.8×108 m3/a，最大流量为23.1×108 m3（1989年），最小流量为11.1×108 m3（13年），最大与最小流量值相差12.0×108 m3。在95%保证率下，径流量为12.1×108 m3/a；相对于50%保证率（径流量15.6×108 m3/a），年变率为-22.4%。而梨园河和讨赖河在95%保证率下，径流量分别为1.4×108 m3/a和4.9×108 m3/a；相对于50%保证率，径流量分别是2.2×108 m3/a和6.2×108 m3/a，年变率分别为-36.4%和-21.0%（图3-11）。

图3-11 近50多年以来黑河流域主要河流径流量动态变化过程

在黑河流域，以季节性积雪融水和降雨补给为主的河流，其Cv值与年际极值比（Wmax/Wmin）较大。以高山冰雪融水或地下水补给为主的河流，Cv值则较小（丁永建等，1999a）；陈仁升等，2001）。从图3-11和表3-13可见，黑河干流的年际变化Cv值均小于0.19，为区内各水系最小值，这与山区地下水补给有关。在黑河（莺落峡站）平水年中，地下水补给河流的水量占地表径流量的1／3以上，高山冰雪融水的补给约占9%。由于地下水和高山冰雪融水的补给在地表径流中占有相当的比重，所以黑河干流出山径流量的年际变化相对比较稳定，Cv值与年际极值比也较降雨补给为主的河流为小。

表3-13 黑河流域各测站径流多年平均年径流量特征值

径流量在年内分配中，受季风影响，四季分明。冬季是河川径流的枯水季节，主要依靠地下水补给，最小流量出现在11月至来年的3月。4月以后气温明显升高，积雪融化和河网储冰解冻形成春汛，流量显著增大。夏、秋两季是降水量较多，而且是比较集中的时期，也是河流发生洪水产流量较大的时期，6～9月汛期多年平均流量占全年来水量的65%以上（表3-14）。

表3-14 黑河、梨园河年内径流量特征值（m3/s）

黑河干流径流的枯水月份多出现在11月至来年的3月，占年径流总量的13.3%，与山区冬季低气温期对应（图3-12），是山区地下水（基流）补给河水的典型特征。

多年来1～3月和11～12月，黑河上游源（山）区的气温一直维持在-5℃以下，河水、降水和融冰融雪水的补给作用都微弱，特别是1～3月河水最低流量主要由山区地下水补给维持，在莺落峡站上游山区的地下水补给河水量至少占地表径流总量的30%以上。

黑河干流径流的丰水月份多出现在每年的6～9月，这与上游山区夏季高温相对应，山区降水和融冰融雪水集中补给河水，使河水流量出现年内峰值，而积雪分布最少（图3-13）。

黑河干流多年动态变化表明，其年径流的丰枯变化与每年的5、6、7、8月份来水情况密切相关，其累计径流量占年总量的64.0%～71.9%，丰水年权重增大（表3-15）。换言之，5～8月来水量的多少在很大程度上决定了当年的总径流丰枯水平。6～8月份来水量大，多为丰水年；6～8月份来水少，多为枯水年。

图3-12 黑河流域祁连山托来牧场1～3月和11、12月多年气温分布

图3-13 黑河流域各月份积雪分布

表3-15 黑河干流多年径流不同距平百分率月权重（m3/s）

祁连山山区地下水对河流补给变化，主要影响每年11月至来年4月的地表径流变化，降水影响6～8月份的地表径流特征。

二、黑河出山径流量组成变化特征

（一）基本特征

根据1957～2000年黑河干流莺落峡站出山径流资料，按枯水径流期（11月至来年3月）、雪融水径流期（4～5月）和洪水径流期（6～10月）统计相关分析，如图3-14所示。

山区地下水基流补给河水量，存在周期性波动变化（图3-14a）。20世纪70年代末以前处于偏枯状态，80年代至90年代初偏丰。11月至来年3月份的多年平均径流量为16.3 m3/s，据此推算该段时间山区地下水补给地表径流总量约2.1×108 m3。

图3-14 不同水文条件下黑河流域莺落峡站径流动态变化

从历年4～5月地表径流的补给动态变化特征可见，反映出地表径流主要受山区地下水和雪融水补给影响，降雨少而影响微弱。随着气温的升高，5月份径流量明显大于4月份，雪融水补给增多（图3-14b）。4～5月份的多年平均径流量为37.6 m3/s，该时段径流总量约2×108 m3，与11月至来年3月份的径流变化相比，增加了雪融水量，约占这一时期径流总量的57.4%。

山区地下水对地表径流补给量多少与区域降水变化有一定的关系，一般滞后2～3年。冰雪融水补给变化与当年气温变化相关。降水补给主要与6～9月份的大气水汽量动态变化关联。

进入洪水径流期（6～9月），出现了山区地下水、降水和冰雪融水多源补给地表径流的丰水季节，其中降水占较大比重（图3-14c）。这一时期的径流多年动态变化，与降水量变化相似，振幅较大，峰谷明显。该时段的多年平均径流量为90.7 m3/s，径流总水量约12×108 m3，其中降水补给约占58.3%。

综合上述分析结果可见，在多年平均径流量中，山区地下水、冰雪融水和降水对地表径流补给的多年动态变化规律不完全一致，受气温与降水嵌套综合影响，多源补给地表径流过程中存在丰枯互补机制。

（二）年内动态特征

1957～2000年系列黑河干流多年平均出山径流（组成）年内动态特征，如图3-15所示。在年内，地表径流量也是随着气温和降水量而变化。在气温较低、降水较少的冬季，地表径流以山区地下水补给为主。进入春季（4～5月下旬），气温升高，冰雪融水量不断增大，地表径流由冬季的地下水单源补给转变为地下水和冰雪融水共同补给，径流量明显增大。到6～9月份，气温进一步升高，降水量显著增大，同时山区地下水受降水入渗的影响，基流补给地表径流水量也随之增加。在多源补给作用下，夏秋季节的地表径流量达到全年的丰水期。10月份之后，气温下降、降水量减少，地表径流量也逐渐减少。

图3-15 黑河干流地表径流组成切割关系

以最大径流月（或最高温度月）为参照时间，以降水枯年和特枯年的冰雪融水补给地表径流时段的径流递增率确定包线（图3-15），选取的特枯年为1962年、13年、19年和1995年，据此计算出1957～2000年黑河干流多年平均径流量为16.1×108 m3/a，其中山区降水对地表径流的补给量为8.4×108 m3/a、占河水总补给量的52.4%；地下水对河水补给量为6.1×108 m3/a，占河水总补给量的37.8%；冰雪川融水补给量为1.6×108 m3/a，占河水总补给量的9.8%，其中雪融水0.83×108 m3/a，占河水总量的5.2%；冰川融水0.75×108 m3/a，占河水总量的4.6%。

三、黑河出山径流量多年丰枯阶段特征与趋势

（一）周期性阶段特征

黑河干流出山径流量的年际变化具有明显的阶段性，从1944～2000年，大体经历了4个枯水段和4个丰水段（图3-16）。其中枯水期持续最长时段为13年，最短时段为4年；丰水期持续最长时段为10年，最短时段为3年。枯水期累计年份为32年，丰水期累计年份为25年，枯水期年份比丰水期多7年。1990年以后，黑河流域进入了一个丰、枯交替阶段，其中前期多枯水年，末期偏丰水年，为3年丰水、1年平水和6年枯水。1990～2000年期间，黑河干流时段平均流量低于多年平均值的2.21%。

图3-16 黑河干流年径流量序列距平和5年滑动平均曲线

若按丰水、平水和枯水的年份统计，在1944～2000年系列中，平水年份占38.6%，枯水年份占36.8%，丰水年份占24.6%。枯水和平水年份共出现43年，占75.4%。

若以年径流量≤15×108 m3、15×108～17×108 m3和≥17×108 m3作为枯、平、丰水年的度量指标，则1944～2000年期间黑河干流年均流量为15.9×108 m3，其中丰水年14年，平均年流量为19.3×108 m3；平水年22年，平均年流量为15.9×108 m3；枯水年21年，平均年流量为13.7×108 m3。通过差积分析表明，近50年以来黑河经历了2次丰水和3次枯水的周期性变化，1952～1959年和1981～1989年分别为丰水期，1944～1951年、1968～1980年和1990年以来分别为枯水期（图3-17）。

2个丰水期的时段多年平均流量分别为17.69×108m3和17.44×108m3，3个枯水期时段多年平均流量分别为14.78×108m3、14.64×108m3和15.89×108m3。1944～1967年和1968～1989年2个周期的时段（23年）多年平均径流量分别为16.11×108m3和15.86×108m3，1990～2000年平均径流量为15.59×108m3。由此可见，黑河干流径流量的周期变化基本呈现比较稳定状态，丰枯变化有序，具有3年、6～7年、11～13年和22～23年的周期性。

图3-17 黑河干流径流量差积动态与趋势

蓝永超等（1999）以傅立叶波谱方法对黑河出山径流量进行功率谱分析、谐波分析和方差分析，研究结果表明，黑河出山地表径流量变化存在着3年、6～7年、11～13年和22～23年的主周期。上述变化周期的物理意义是，3年及6～7年周期与副高脊线位置的准3年周期（徐国昌等，1992）及地极移动振幅变化7年左右的周期是一致的，它们均是影响我国西部广大地区降水的重要系统，并且其变化与地球离心力系统、大气环流以及空气质量、水分输送等变化相关（蓝永超等，1999），进而影响黑河流域水文循环系统变化。11～13年和22～23年周期性可能与天体运动规律和太阳黑子强弱变化的中长波周期有关（陈兴芳，19）。太阳黑子活动有 22年和11年左右的中短期变化（康兴成，1992，1993，2002，2003；霍世青等，2001）。当太阳黑子活动增强时，经向环流增强，纬向环流减弱。经向环流增强有利于空气南北交换，同时，由于纬向环流减弱使青藏高原热低压加强，祁连山东部地区降水增多，从而使黑河出山径流量增加。反之，在经向环流减弱，纬向环流发展条件下，黑河出山径流量减少。1990年是太阳活动22年周期的峰年（霍世青等，2001），以至1990年以后随着经向环流逐渐减弱和纬向环流不断增强，祁连山东部地区降水量出现减少过程，从而使黑河出山径流量总体上呈现一个下降的趋势。

总之，从黑河干流出山径流的年际变化来看，存在不同时空尺度的丰枯变化周期性，丰枯变化极值比为1.95，总的周期性变化特征是：1952年之前偏枯，50年代偏丰、60年代转平、70年代平偏枯、80年代丰水，1991年之后偏枯。出山径流存在着3年、6～7年，11～12年、21～23年的变化周期，其中以6～7年和3年周期最为显著。

（二）预测趋势分析

黑河出山径流量变化的因素众多，彼此关联复杂，如降水、气温、冰川、积雪、冻土和基流等，各种因素变化存在一定的不确定性。

根据均生函数（均值生成函数）的周期外延预测模型，用主成分析（经验正交函数）方法，提取时间序列的优势周期，构建拟合序列的适宜数学模型，由此获得未来黑河流域径流变化趋势（蓝永超等，1999；冯建英，2001；李栋梁等，2003a，b）。

预测模型中包括趋势项X（t），周期项∑Pi（t）和随机项ε（t），达到模式如下：

西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式

式中：Y（t）——黑河出山实际径流量值；

Y’（t）———黑河出山径流量的预测值；

∑Pi（t）——从原始序列中所提取的不同长度周期序列；

∑Xj（t）——反映长期演变趋势；

βi和Фj——权重系数；

ε（t）———主要表示随机误差，即ε（t）=Y（t）-Y’（t），在预报中应使ε（t）尽可能的小。

根据1944～2000年系列黑河干流径流丰枯周期性变化规律，利用预测模型获得2001～2030年时段多年平均径流量为15.67×108 m3/a，比1944～2000年系列均值衰减0.24×108 m3/a，衰减幅度平均1.5%。与1990～2000年平均径流量相比，增加0.51%。由图3-18可见，2017年以前黑河干流径流处于偏枯水期，2018～2026年期间处于偏丰水期，2027年之后再度出现枯水期。未来枯水期的时段多年平均径流量为15.33×108 m3/a，与系列均值比较平均减少2.%。未来丰水期的时段多年平均径流量为16.28×108 m3/a，高出系列均值3.04%。

图3-18 黑河干流径流变化过程与未来30年预测结果

四、人类活动影响下水文效应

（一）人类活动对水循环条件影响

人类对水土开发，导致黑河流域水循环条件发生变化。在20世纪50年代中期至60年代中期，张掖地区，包括张掖、临泽、高台三县（市）沿山灌区及民乐、山丹县引黑灌区，有效灌溉面积稳定在（10.7～12.0）×104 hm2，70年代中期至80年代中期有效灌溉面积稳定在13.3×104 hm2左右。1990～1994年张掖、临泽和高台三县（市）的黑河、梨园河及井泉混合灌区实灌面积为（13.4～13.7）×104 hm2，引水量（17.3～19.5）×108 m3。下游地区的用水主要是金塔县、鼎新灌区、东风场区以及内蒙古的额济纳旗。鼎新灌区的开发始于清代，有效灌溉面积0.73×104 hm2，年引水量0.8×108 m3左右。东风场区引黑河水主要用于林带绿化、农田与菜地灌溉以及生活用水。额济纳旗的开发始于汉代的戍边屯垦，明中叶以后随着河西走廊经济的发展，下游入境水量逐渐减少。

根据龚家栋等（1998）研究成果，黑河下游在历史上接受西支讨赖河和东支黑河的径流，至狼心山分为东西两河，分别注入尾闾区的索果诺尔（东居延海）和嘎顺诺尔（西居延海）。1947年在讨赖河修建鸳鸯池水库（蓄水1200×104 m3），解放后该水库大坝几次加高（蓄水量增至6300×104 m3）以及修建解放村水库（蓄水3900×104 m3），使讨赖河在50年代末就基本无水汇入干流。

进入20世纪后期，黑河流域水循环状况每况愈下。例如1958年西居延海水域面积267 km2，1961年秋干涸。1958年东居延海的水域面积35.5 km2，自1962年以来先后干涸5次，1992年彻底干涸。额济纳旗原有6大湖泊，从20世纪80年代末至90年代初相继全部干涸。50年前额济纳绿洲面积尚存3.2×104 km2，而如今仅有0.33×104 km2。河湖岸带的胡杨林已经从过去的5.0×104 hm2减少到现今的2.26×104 hm2，柽柳林由15×104 hm2减少到10×104 hm2。草本植物曾有130多种，目前只存30多种。野生动物原有180多种，现在基本绝迹。

20世纪60年代以来，林草灌溉面积有所下降，1990～1995年草原灌溉面积为34.4～4.87×104 hm2。80年代以前正义峡断面多年平均在10×108 m3以上，而1990～1994年平均正义峡仅有7.3×108 m3，水量在逐年减少。上游来水量减少，也使下游区地下水补给量减少，加之开量增加，地下水水位不断下降。近10年来在额济纳盆地1000多眼机井中，已有60%供水不足，10%干涸。与此同时地下水矿化度普遍增高至1 g/L以上，甚至达到2～3 g/L。

不仅如此，黑河流域水循环条件被人为地改变，还造成土地沙化面积不断增加。1990年以前，张掖地区沙漠化面积增加较快，1990年达到历史高峰，比1949年增加约4.1%。1949～1995年期间下游区金塔沙化面积增加了约14.95%，呈持续增长趋势，成为农业区内沙漠化程度严重地区。从20世纪60～80年代，额济纳地区的戈壁和沙漠面积年递增0.15 hm2，1987～1991年间沙漠化面积增加了约5.6%，呈不断加强的趋势。

（二）人类活动现状

黑河中游地区农业耕地面积占全流域的92.75%，水消耗量占全流域的86.85%，中游地区水土开发利用程度已经达到相当程度，对流域水循环已经产生严重影响。根据《2000年甘肃省水利综合年报》数据，黑河中游张掖、酒泉地区现有灌溉耕地面积22.2×104 hm2，其中农业灌溉面积为19.2×104 hm2，灌溉林地为 2.3×104 hm2，灌溉果园为0.34×104 hm2，牧草灌溉面积为0.39×104 hm2。2000年黑河中游干流区农田灌溉面积16.3×104 hm2，包括山丹、民乐、肃南、张掖川等县市，其中鼎新灌区有0.41×104 hm2。讨赖河区有农田灌溉面积6.1×104 hm2，包括酒泉市、嘉峪关市、金塔县鸳鸯池灌区，其中甘肃省农垦公司灌溉面积为0.2×104 hm2。

2000年黑河中游地区仅水利工程的供水量就达32.30×108 m3/a，其中，农业用水量为31.1×108 m3/a，工业用水量为 0.81×108 m3/a，城镇生活用水量为0.49×108 m3/a，加上未纳入统计范围的工厂自备水源、小城镇和农村社会用水量，中游地区总用水量达34.84×108 m3/a。蓄水工程供水量为8.62×108 m3/a，引水工程供水量为18.32×108 m3/a，机电井及水泵等供水量为5.36×108 m3/a。浅层地下水开量占总用水量的15.4%。

2000年黑河流域实测出山水量为32.76×108 m3/a，为平水年份。1～6月全流域几乎滴雨未降，在用水量最大的4～6月份山区河流补给平原区的水量非常有限，开地下水是补充水量不足的主要途径，以至2000年区域水利用程度达到106.4%，下游额济纳生态环境需水缺少基本保障。

五、黑河流域出山水量变化

黑河流域有水文站控制的河流有8条，包括山丹河、洪水河、大诸马河、黑河干流、梨园河、丰乐河、洪水坝河和冰沟河，其他没有水文站控制的小河的出山水量仅占出山总水量的10%。

黑河干流流域多年平均出山水量为19.96×108 m3/a，其中莺落峡多年平均出山水量为 15.57×108 m3/a，梨园河为1.85×108 m3/a，山丹河、洪水河、大渚马河多年平均出山水量分别为0.49×108 m3/a、1.03×108 m3/a、1.05×108 m3/a。黑河流域讨赖河区多年平均出山水量为9.53×108 m3/a，其中冰沟为6.27×108 m3/a，洪水坝河为2.32×108 m3/a，丰乐河为0.94×108 m3/a。黑河流域有水文站控制的多年平均出山水量为29.61×108 m3/a，再加上没有水文站控制出山水量，总计32.57×108 m3/a。2000年黑河流域实测出山水量为32.76×108 m3/a。

从黑河流域多年动态变化来看，出山总水量略有增加。60年代时段多年平均水量为31.28×108 m3/a，70年代为32.27×108 m3/a，80年代34.60×108 m3/a。1990～2001年平均水量为32.06×108 m3/a。

关于黄河断流及南水北调对本地区的影响及对策

1 农田生态系统管理措施

农田生态系统是指不同作物的种植制度、耕作方式、农药化肥施用方法、灌溉制度等土地利用管理措施相互组合共同形成的生态系统。控制农业非点源污染最有效和最经济的方法是取适当的农田管理方式，如农作物间作套种、少耕、免耕、喷滴灌、控制农药化肥的用量用法及施用时间等。

1.1 种植措施

取合理密植、间作、套作和轮作等作物种植体系的科学布局，提高复种指数，减少土地全年和单位面积裸露率，能有效控制土壤侵蚀的强度。农作物种植密度和种植体系视作物品种、播种时间、生育期长短、土壤肥力状况等而异。平原农区一般种植水稻、麦类、玉米、棉花等，以前两者密度最高，地面裸露面积小。玉米植株高，株行距大，地面裸露面积大，同时要考虑根系固结土壤的能力。总之要根据当地的实际情况，在保证作物稳产高产的基础上千方百计提高作物复种指数，以减轻土壤侵蚀。

1.2 耕作措施

不同的农田耕作方式对土壤养分和农药流失产生重要影响。在传统耕作农田中泥沙和养分流失明显高于免耕农田，由于翻耕，农田土壤中矿化作用强烈，硝酸盐的淋失明显大于免耕农田。保护性耕作（如少、免耕）可以改善土壤的入渗性能、土壤物理结构和土壤生产潜力，减少农田土壤及养分流失。特别是在平原高沙土区，频繁耕翻会加速有机质的消耗，极易造成水土流失和养分耗竭。因此在高沙土地区宜取以少免耕为主体与传统耕作相配套的轮耕制。

1.3 土壤培肥措施

为了提高生产力，现今的农户已基本弃用天然肥料而改用化肥，大量施用化肥加上耕作频繁，土壤的结构狠容易被破坏，加剧水土流失和淋溶的发生，肥料和养分随水土流入河道和地下水中，形成非点源污染[4]。因此农田土壤有效的培肥措施可增加农田有机肥源,，不仅可培肥地力,提高化肥利用率和作物产量，而且可以改善土壤结构和理化性状，增加土壤保肥保水性能，增强土壤的抗冲抗蚀能力，进而减弱地表径流的流量和流速，提高水体环境质量。其主要技术途径有：用沤、堆、牲畜过腹等多种形式的秸杆还田技术；畜禽废弃物集中处理还田技术；吸喷河泥还田技术，结合疏浚河道，开发利用丰富的河泥，弥补农田土肥流失所造成的损失。平原高沙土区从实践中总结出一套利用河道疏浚弃土填塞低塘坑洼，改造中低产田的技术措施，推广应用获得较大的社会经济效益。

1.4 灌溉措施

平原农区农业用水利用率约为10%，而发达国家如日本为30%。由于地表径流中养分和农药流失很大程度上取决于径流强度和径流量，农田使用合理的灌溉措施，可以减少流入水体的养分和农药。稻田实行浅湿干灌溉，稻田施肥耕翻后，放水泡田，要避免大水猛灌，控制水量，耕耙后待土壤沉实再栽插秧苗，水稻生长期间根据不同生育期需要，保持田间干干湿湿，生长期间，除暴雨漫溢外，农田不排水。这些田间灌溉措施可以减少农田中氮磷的外排污染量。

1.5 化肥控制技术

1.5.1 控制化肥的用量和用法

化肥施用形成的非点源污染的原因之一在于化肥的利用率不高，设法控制化肥使用量和提高其利用率是减少养分流失，降低非点源污染负荷最有效的途经。当化肥使用量达到最佳使用量时，农作物对化肥的吸收达到最高，其产量也最高；当使用超过作物吸收能力时，将导致过量养分在土壤中富集、流失，形成非点源污染。按照限氮公式和试验结果，平原高沙土地区氮肥的平均适宜用量（纯氮计）早稻为105kg/hm2，单季稻为120kg/hm2，与当前施肥水平相比较，每季水稻可以节约氮肥75-90kg/hm2。同时也相应减少氮素的流失，降低了农业非点源氮素污染负荷量。研究发现土壤中氮素的利用率与使用的深度和方式具有密切关系[5]。液态施肥迅速为植物生长提供有效养分，但容易淋失，且持续时间短，在作物生长后期会导致养分匮乏，严格禁止在暴雨前施肥。

1.5.2 调整肥料施用结构,解决好三个适宜比例

通过合理的N：P：K比例、有机肥与无机肥配合施用比例、挥发性氮肥与非挥发性氮肥的比例。为使这三个比例趋于合理化可取的技术措施有：因此因土因作物施肥，特别是氮肥的适宜用量，应适当减少氮肥用量，以提高肥料利用率；优化氮磷钾肥和有机肥之间的比例，适当增加钾肥和有机肥的比重；实行氮肥深施特别是氨水和碳酸氢铵，防止其挥发损失；选用化肥新品种，如合适的复合肥和长效肥。根据平原农区的经验，在有机肥保证的情况下，每公顷耕地减少75-150kg氮肥是可行的，其减少量占总使用量的17.22%-34.33%。

1.5.3 使用抑制剂抑制硝化作用

我国水稻对氮肥的利用率平均只有33-38%，主要是施入稻田的氮肥大量损失的结果。目前使用较多的硝化抑制剂是氮肥增效剂，如在德国施用尿素和铵态氮时要加入一定量的石灰氮（CaCN2）以控制硝化作用的进行。因为石灰氮转化为碳酸铵需要一定时间，在此过程中产生的双氰胺对硝化细菌有特殊的抑制作用。

1.5.4 合理施用磷肥

磷肥很容易被土壤所固定，淋溶损失很少。但当土壤受到侵蚀时，表土中相当数量的磷将被带进水体。因此，能防治土壤侵蚀的所有技术和管理措施都将减少磷素的损失。在水旱轮作中磷肥在旱作上流失量小，旱作因施磷肥增加的磷排出量只占当年施磷的0.03-0.17%。若磷肥施在稻田，则流失量增至1.31-1.91%。旱作施用磷肥后被土壤固定的磷和形成磷酸铁盐的磷素，在稻田淹水后土壤处于还原条件下，磷的溶解度有所增加，有效磷可比旱田提高2-3倍。而田面水中含量不增加，可减少磷的损失。

1.6 病虫害综合防治措施

通过农业防治、生物防治、合理用药、保护天敌等综合性防治措施减轻病虫害的危害，减少农药使用量，从而减轻农药对水环境的污染负荷。综合防治以农业防治为基础、生物防治为重点、使用农药为。生物防治包含诱导与性外激素、生物农药、绝育等方法，其与生态环境相协调，符合生态系统相互依存、相互制约的规律。根据病虫害情况、作物种类和生长状况选用农药，严格控制农药的使用范围、施用量和次数，改进施药方法。开发高效、低毒、低残留农药，发展微生物农药，取代原有剧毒、高残留农药，争取提高生物农药比例，如用新的昆虫生长调节剂取代氨基甲酸酯类农药，每亩仅需用5-6g，效益可观。

2 建立植被缓冲带

利用不同植被对土壤养分吸收能力的互补性和对农业非点源污染的截留、过滤能力，在农田与水体之间建立合理的林带或草地过滤带将农田与水体隔开，可以有效地减少农田地表和地下径流带来的非点源污染物。在平原地区建立植被缓冲带最常见的模式是农田防护林带，合理的林带不仅可以固岸护坡滞缓地表径流，固持土壤颗粒，同时可大量吸收地表和地下径流中氮、磷等营养元素，减少农田生态系统养分流失及由此而产生的水质污染。国外研究发现，氮在岸边植被带的截留率为89%，而农田作物的截留率仅为8%，磷的截留率分别为80%和41%，可见乔木植被带截留和调节控制氮、磷的能力比农作物强得多。因此，在农田防护林带规划和设计中，在考虑其防风固沙、改善气候、防御自然灾害等宏观生态功能的同时，还要结合当地农业非点源污染的特点和规律，在树种选择、林带宽度、范围以及林带模式设计中，应尽量选择多吸收、过滤、截留农业非点源污染的树种和模式，达到生态调节功能、污染防治功能、景观功能与经济效益的和谐统一。

3 湿地生态工程

在农田生态系统增加一些湿地面积，可以有效地消减农业非点源的污染负荷。广大农村地区存在的多水塘景观（在农村和农田中人工修建许多面积不大的水塘）在截留农田中氮、磷及农药方面具有重要作用。有150个人工水塘的巢湖水流域，水塘面积不到5%，但可以截留该区域径流中90%的养分。自然湿地系统还能丰富生境与景观的多样性，在维持农田系统的生物多样性和稳定性具有重要作用。也可利用废洼地、坑塘建立人工湿地系统，特别适用于村镇生活污水、畜禽废弃物以及农田非点源污染物的净化，既节约土地，又节约成本。

人工湿地是一种由人工建造和监督控制的类似沼泽的系统，在一定长宽比、一定坡度的地块中，由土壤和填料组成填料床，使污水在床体的填料缝中或在床体表面流动，床体表面可种植芦苇或凤眼莲等植物，形成一个独特的动植物生态系统，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物作用来实现污水的净化，如在表面种植芦苇则称芦苇人工湿地处理系统。

根据河海大学研究提出的湿地生态工程产业化开发模式，芦苇人工湿地生态工程：日处理废污水量1万吨，污水停留时间7天，占地面积25.7hm2，基建投资1690万元（其中征地费用1540万元），年产芦苇816.7吨（干重），芦苇收购价300元/吨（干重），COD、总氮、总磷去除率分别为80%、60%、和50%，管理费用0.02元/m3。

总的来说，湿地作为陆地释放某些物质的过滤器的功能已备受关注，利用湿地处理污水和污泥已取得一定成果[6]。湿地生态工程投资少，运行费用低，易于维护管理，运行比较稳定，处理效果好，不仅能吸纳大量有机物，还能除去农业非点源污染带来的氮、磷等植物营养类污染物质。

[参考文献]

[1]. 张水龙等，流域农业非点源污染的控制对策研究，水土保持研究，2002，9（4）38-40

[2]. 贺缠生等，非点源污染的管理及控制，环境科学，1998，19（5）87-91

[3]. 鲍全盛等，我国水环境非点源污染研究进展，环境科学进展，1995，3（3）31-36

[4]. 伍世良，香港水土流失及其防治研究，水土保持研究，2001，8（4）86-90

[5]. 艾应伟等,N肥深施深度对小麦吸收利用N的影响，土壤学报，19，34（2）146-151

[6]. 李贵宝等，湿地植物及其根孔在非点源污染治理中的展望，中国水利，2003，4A 51-52

有效降雨量的含义是什么，降雨入渗系数怎么确定

一、黄河断流对本地区的影响及对策

1.黄河断流情况回顾

(1)断流情况

自12年起，黄河开始自然断流，断流主要发生在下游的山东河段。12～1999年的28年间，除13、17、、1985、1986、1990年外，有22年发生断流，平均4年有3次断流(表5－14)。

表5－14 黄河历年断流情况统计

注:未出现断流的年份未在表中列出。

进入20世纪90年代后，黄河断流历时不断延长，断流时间不断提前，19年自2月7日开始断流，累计断流天数(利津)长达226d，断流达13次。

(2)断流特点

根据近年来的情况统计，黄河断流具有以下特点:

1)断流频率不断提高。20世纪70年代黄河断流有6年，80年代有7年，进入90年代，自1991年至1999年连续9年出现断流。断流频率从70年代的0.6提高到90年代的0.9。

2)断流时间不断延长。进入90年代后，黄河下游断流天数(含间歇、全日断流)的时间急速增加。由70年代、80年代的十几天至几十天增加至90年代中后期的100d以上，19年更达到了创纪录的226d。

3)断流影响范围不断扩大。相对断流天数而言，断流河段长度波动较大。但进入90年代后，从河口开始的断流距离持续增加，1991年不过约100km，1995年便达到夹河滩断面以上，断流长度占花园口以下河长的88%。19年下游河道断流至开封柳园口附近，断流河段长约703km。

4)年内首次出现断流时间提前、断流密集月份范围扩大现象。90年代以前，断流最早发生在4月份，断流时间主要集中在5～7月，进入90年代以后，断流最早发生时间提前至1月份，甚至出现跨年度断流;断流的密集月份扩展到3～7月。

2.黄河断流的社会经济影响

黄河是沿黄地区的生命线，黄河断流造成的社会经济影响主要体现在经济比较发达的下游地区。黄河下游流域面积虽然不大，但直接以黄河为生活饮用水源的大、中城市如半岛地区的济南、淄博、东营市和胜利油田的生产、生活用水也均以黄河为水源，此外尚有几个大的引黄灌区。黄河断流，致使下游地区，特别是山东沿黄地区工农业和油田生产受到了严重影响。

据有关部门初步调查和分析，黄河下游12～1996年因断流和供水不足，造成工农业(含油田)累计经济损失约268亿元，年均近14亿元(1995年价)。19年黄河断流对山东省工农业生产造成的直接经济损失在135亿元以上，其中农业70亿元、工业40亿元、其他25亿元。

(1)对下游农业的影响

黄河下游、山东省沿黄地区原本就有“春旱、夏涝、晚秋又旱”的特点，黄河断流一般发生在灌溉用水高峰期，以黄河为主要水源的下游沿黄地区因连年断流缺水，致使灌区农田不能及时播种、浇灌，农业减产，河口地区部分年份绝产。在断流造成的累计工农业损失中，农业经济损失占45.5%。19年黄河断流，山东省153×104hm2农田无水灌溉，重旱107×104hm2，50×104hm2农作物绝产，减产粮食27.5×108kg、棉花5×104t;沿黄地区2500个村、130万人饮水困难。

(2)对下游工业及生活的影响

黄河断流给下游沿岸地区的工业生产和人民生活带来了巨大的危害。1995年断流，下游沿黄地区许多工业企业因缺水而停产，直接经济损失超过40亿元，其中胜利油田减产26×104t，损失2亿元。19年是断流最严重的一年，胜利油田200口油井被迫关闭，当地自来水价格提高到1.8元/m3，部分居民因饮用不洁净水源而染上肠胃病。

3.断流成因分析

一般认为，黄河断流是在黄河流域水贫乏的基础上，叠加沿岸地区引水量增加、用水浪费、管理不善导致的，其中也有部分近年来气候变化的影响。其成因具体可分自然因素和人为因素两类。

(1)自然因素

黄河流域基本上属于大陆性气候区，多年平均降水量466mm。多年平均天然径流量仅580×108m3，只占全国径流量的2%;流域内人均水量593m3，仅为全国人均水量的25%;耕地亩均水量324m3，仅为全国平均水平的17%。黄河流域的水原来就比较贫乏，20世纪70年代以来，流域降水量有所减少，花园口以上流域70～80年代的平均降水量比50～60年代偏少5%，1990～1995年偏少12%。由于黄河流域普遍存在干旱情况，致使入河径流量减少和引黄水量增加。这些都是黄河断流的客观原因。

(2)人为因素

国内大多数学者认为黄河断流是人为因素起主要作用，其中最主要的就是引黄用水的急剧增加。

随着沿黄地区社会经济的发展，自20世纪50年代以来，黄河流域引黄耗水量呈明显上升趋势，至90年代，已达到天然径流量的65%(1990～1995年利津以上平均天然径流量为458×108m3)，引用水量极为惊人。

与此同时，在引黄用水中存在着严重的浪费问题，再加上现有的水利调蓄工程不能满足需要，用水又管理不善，使得黄河断流发生的可能性大为增加。

随着急剧增加的人为活动导致的需水量增加，以及各种水利水保工程的蓄水，黄河下游天然径流量还将呈继续减少的趋势，如果不对人为活动进行积极的干预，黄河断流还将持续下去，并且程度会愈来愈严重。在1995年国家环保局自然保护司的《黄河断流影响及其对策调研报告》中，曾预测利津断面2000年水平的最长断流历时为140d、2010年水平断流时为200d以上，而事实上19年断流历已达到了226d，1998年上半年断流118d，远远比预测的趋势快得多。

(3)流域生态环境失衡的综合影响

黄河流域生态环境质量与全国其他地区相比是比较差的，其中最明显的表现就是缺乏森林。由于森林覆盖率低，黄河上中游的水土流失十分严重，遇雨特别是大暴雨时涵养不了水分，土壤侵蚀模数可达(2～3)×104t/(km2·a)，直接导致了黄河巨大的泥沙量。黄河枯水期能断流几个月，而丰水期又频频出现汛情，也是与这个原因分不开的。

黄河断流主要发生在下游，表现为径流量的季节性变化，但问题的实质却是全流域水文、水和生态环境的各种变化，严重干扰和削弱了河流生态系统具有的自我调节、自我组织能力，使其难以恢复有序和稳定。

4.对策分析及评价

黄河断流引起了社会各界的广泛重视，各方面的专家学者为解决黄河断流问题提出了各种各样的方案和对策。这些对策大抵可分为工程类对策和管理类对策两种。前者希望通过增加新的水利工程，引用其他流域的水或更大程度上调节年内径流的分配以达到径流不致断绝的目的。后者着眼于在现有的水利工程基础上，制定和改进对水的管理措施，通过节约和合理调配，在客观上增加可用水量。

(1)工程类对策

工程类对策主要包括:①加紧建设干流调蓄工程，增加中下游干流的径流调节能力;②修建平原水库和地下水库，丰蓄枯用;③适当利用地下水，实行“渠井结合”的灌溉方式;④兴建南水北调工程，增加流域水量;⑤削减入黄泥沙，减少冲沙用水。

(2)管理类对策

管理类对策主要基于两方面，一是加强整个流域范围内水的合理调配管理，二是取“节流”措施，达到水的可持续利用。因此，完善管理机制，对黄河水进行统一管理、统一调度;研制合理的水配置方案;提高水价，大力推行节水措施，成为今后加强管理的主要对策。

(3)对已有对策的综合评价

从上述内容可以看出，工程类对策主要集中于“开源”和泥沙的防治，即提高水的调节利用程度，或者另辟水源。对策中包括新建一批大型水利枢纽工程;大力推进中小型水利水保工程以及积极进行南水北调工程的前期工作。但是许多这一类的工程目前还在进行论证或前期勘测工作，还有一些尚在规划，正式开工并且发挥作用还有相当长的时间。只有修建淤地坝拦截泥沙，投资少、见效快，除了生态方面的负面影响尚待研究外，在目前还是比较合适的。

管理类对策的着眼点是在现有基础上挖掘潜力，包括改进水的管理和分配，提高节水技术以达到“节流”的目的。前者被普遍认为是一项迫切的任务，是近期内缓解断流问题最为有效的手段。

根据目前的情况，结合今后自然环境和人为影响因子的变化，黄河流域的缺水情况在很长一段时间内无法缓解。因此，如果不取有效对策，黄河断流的现象今后还将频繁发生，而且有可能更趋严重，其产生的社会、经济和生态环境影响都会增大。

值得一提的是，1999年初，山东省制定了《山东黄河引黄调度管理办法》。在法规、方案的保障下，虽然1999年东营市境内黄河来水量较1998年减少40%多，是历史上黄河的第二个枯水年份，但断流只有40d;2000年截至5月20日，黄河下游未发生断流。这说明，在短期内，通过科学的管理手段(有的调水)防止黄河下游断流是可行的。

二、南水北调东线(山东段)工程对本地区的影响及对策

1.调水工程的布局及前景

南水北调东线工程以江苏已有的江水北调工程为基础，从长江下游的扬州江都抽引长江水，利用京杭运河及与其平行的河道逐级提水北送，并与起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖相连，出东平湖后分两路输水:一路向北，在位山附近经隧洞穿过黄河;另一路向东，通过胶东地区输水干线输水到烟台、威海。输水主干线全长1156km，其中黄河以南646km，穿黄段17km，黄河以北493km，胶东段701km。

南水北调东线山东段工程，从中运河到台儿庄进入韩庄运河，经南四湖进入梁济运河、柳长河，入东平湖调蓄，分别向黄河北和胶东地区供水。向黄河北供水线路经穿黄隧洞过黄河，在临清市穿卫运河进入河北在临清市辟一支线连接七一河、六五河到大屯水库给德州供水。向胶东地区供水线路由东平湖青龙闸引水，经胶东输水干渠进入济南以东的整个胶东半岛。

南水北调工程在山东省形成了一个“T”形大动脉，南北长487km，东西宽704km，干线全长1191km。供水区范围涉及山东省济南、青岛、烟台、威海、淄博等14个市共107个县市区。

该工程实施后，将形成山东省(包括半岛地区)自南至北、自西向东的供水大动脉，并可与济南市引黄供水工程、引黄济淄工程、引黄入峡工程、引黄济青工程、引黄济烟工程连通，形成全省大的供水网络，实现当地水、黄河水、长江水的联合调度，对全省及半岛地区水的优化配置和合理调度将起到极为重要的作用。根据先急后缓和统筹兼顾的原则，分步实施，逐段受益，最终达到设计规模。

1)“十五”期间重点实施二级坝泵站和梁济运河的泵站，建成湖西水控制工程，实现南四湖与东平湖水的联合调度。2015年前建成南水北调工程其他骨干工程，使烟台、威海用上长江水。

2)胶东输水干线工程。该工程是将东平湖水调往胶东的骨干工程，也是南水北调工程的重要组成部分，是实现全省水联合调度的关键性工程，应积极筹划，尽早组织实施。“十五”期间恢复扩建济平干渠，建成济南以上段输水工程，开工建设济南以东输水工程，到2010年实现西水东调工程与引黄济青工程贯通。

3)胶东应急调水工程。在南水北调东线工程尚未实施前，为解决烟台、威海市日益严重的供水危机，利用引黄济青工程挖潜，应急将黄河水调往烟台、威海两市。“十五”期间实施完成济烟、济威一期工程，使烟台、威海用上黄河水。2015年前扩大、配套、完善，并与南水北调东线工程连通，从根本上解决两市水严重不足的局面，为该区经济的持续发展和人民生活水平的不断提高提供可靠的供水保障。

2.调水工程实施后水预测

东线工程主要利用河道输水，并取逐级建设泵站提水北送，在输水渠道和输水动力两方面都相对比较机动。因此，东线工程合理调水规模可以依据受水区不同时段的用水需求在一定幅度内进行灵活调整。

据张平等对该区域水优化配置模型的计算发现，2010年和2030年生活、环境、航道、工业用水都可以满足，只有农业用水尚有短缺，缺水量2010年为9.35×108m3，缺水率为10.74%;2030年缺水量为6.72×108m3，缺水率为7.90%(表5－15，表5－16)。

表5－15 2010水平年水优化配置方案

续表

表5－16 2030水平年水优化配置方案

为什么植树造林有利于生态平衡？

有效降雨量：全年或季节性总降雨量中为作物生产直接或间接利用，及用作农田其他必须耗用的水量。它包括作物截留的雨水、作物植株蒸腾和株间土壤蒸发（水田即为株间水面蒸发）掉的降水、淋洗和水田渗漏等有助于作物生长和耕作作业的那部分降水。

降水入渗补给系数是重要的水文参数，其值可用下列方法确定。

①动态分析法。在地下水水平排泄微弱的平原地区，降水后补给潜水的水量引起地下水位上升。利用地下水自记水位计或其他仪器能准确测得降水后地下水位上升幅度Δh。Δh和水位变动带给水度μ值的乘积大致等于降水入渗补给量，即Pr=μΔh，将它除以同期的降水量即得α值。当计算时段内有数次降水，则将每次降水引起的地下水位上升幅度相加，再乘以给水度，除以该时段的总降水量，得到该时段的降水入渗补给系数。在地下水水平径流强的山区或山前地区，该法不适用。此时，可有布置5个以上的观测孔，同时观测地下水水位，用有限单元法或有限差分法近似计算降水入渗补给量，再求出降水入渗补给系数。

②水量平衡法。如能在一个闭合流域设置地下水平衡试验场，则可通过实测各平衡要素，求得降水入渗补给系数。每次降水后，将实测的降水量减去实际蒸发量、植物截留量、坑塘河沟拦蓄量、地表径流量、包气带土壤含水量的增量等，即可求得降水入渗补给量，进而求得降水入渗补给系数。

影响年径流的因素有哪些

一、砍伐树木容易水土流失，如果植被覆盖率低，雨季就会造成水土大量流失，把田地毁坏，把河床填高，把入海口淤塞，危害极大。

一公顷林地与裸地相比，至少可以多储水3000立方米。1万亩森林的蓄水能力相当于蓄水量达100万立方米的水库，而建造这样一个水库需要投资千余万元

二、植树造林能防风固沙。砍伐树木易造成风沙肆虐，在荒漠地区没有了植被的保护，很快荒漠就会变成沙漠，大大增加了治理难度。防护林具有减缓风速的作用，其有效范围在树高40倍以内，其中在10～20倍范围内效果最好，可降低风速50%。

在农田林网内通常可减缓风速30%～40%，提高相对湿度5%～15%，增加土壤含水量10%～20%。据测定，林冠可截留降水20%左右，大大削弱了雨滴的冲击力；地表只要有1厘米厚的枯枝落叶，就可以把地表径流量减少到裸地的1/4以下，泥沙流失减少到裸地7%以下。

三、植树造林能清除完全污染。砍伐树木的后果可想而知，我们的生活环境质量就会严重下降！空气污染、干燥、细菌……具统计，一亩树林一年可以吸收灰尘2万~6万千克，每天能吸收67千克二氧化碳，释放出48千克氧气；一个月可以吸收有毒气体二氧化硫4千克，一亩松柏林两昼夜能分泌2千克杀菌素，可杀死肺结核、伤寒、白喉、痢疾等病菌。 在城市，一棵树一年可以贮存一辆汽车行驶16公里所排放的污染物。很多树木可以吸收有害气体，如1公顷柳杉林每天可以吸收二氧化硫60千克，其他如臭椿、夹竹桃、银杏、梧桐等都有吸收二氧化硫的功能。当城市绿化面积达到50%以上时，大气中的污染物可得到有效控制

四、植树造林还能减少噪音，美化环境，森林可增加空气湿度，一株成年树，一天可蒸发400公斤水，所以树林中的空气湿度明显上升。据计算，城市绿地面积每增加1%，当地夏季的气温可降低0．1摄氏度

自动的调温器

五、对保持生物多样性有重要作用。如果大批树木被砍伐，物种的生存环境就会遭到破坏，将会是五中不断因为失去家园而灭绝。有专家预测，如地球上失去了森林，约有450万个生物物种将不复存在，陆地上90%的淡水将白白流入大海，人类将面临严重水荒。森林的丧失使许多地区风速增加60%～80%，因风灾而丧生的人就会上亿……

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花都区的自然

影响年径流的因素：

1、地理位置：地理位置对年径流的影响很大。地球上的不同地理位置，如纬度、地形、地貌和海陆分布等，都会影响当地的降水量和蒸发量，从而影响年径流。

2、气候条件：气候条件也是影响年径流的重要因素。不同气候类型，如热带雨林气候、温带海洋性气候、热带沙漠气候等，其降水量和蒸发量都有很大差异，从而导致年径流量不同。

3、地形地貌：地形地貌对年径流也有很大的影响。山地和丘陵地区由于降水更容易被拦截和滞留，因此径流量较大。而平原和盆地地区则更容易形成地表径流。

4、土壤类型：土壤类型对年径流也有一定的影响。不同的土壤类型具有不同的透水性和保水性，这会影响地表径流的形成和流失。

5、人类活动：人类活动也是影响年径流的重要因素。例如，修建水库可以改变下游地区的年径流量，而过度开地下水会导致地下水位下降，进而影响当地的年径流量。

6、植被覆盖：植被覆盖对年径流也有一定的影响。植被可以拦截和滞留降水，减少地表径流的形成，同时也可以通过蒸腾作用影响当地的降水量和蒸发量。

年径流对人们的影响：

1、农业灌溉：年径流是农业灌溉的主要水源之一，特别是在干旱和半干旱地区，如中东、非洲北部和亚洲西部等地区，农业主要依赖地下水或地表水进行灌溉。稳定的年径流可以保证农业生产的稳定，而减少或季节性短缺则可能导致农作物减产或歉收。

2、人类生活用水：年径流也是人类生活用水的重要来源之一，无论是城市还是农村，人们都需要清洁的水进行生活和生产活动。减少或污染的年径流可能导致饮用水水源不足或质量下降，进而影响人们的健康和生活质量。

3、水电能源开发：年径流是水电能源开发的重要基础，许多国家都利用河流、湖泊和水库等水源进行水力发电。稳定的年径流可以保证水电站的稳定运行和能源供应，从而促进当地经济发展和能源结构优化。

4、防洪防涝：年径流的不稳定可能导致洪涝灾害，给人们的生命财产带来威胁。在洪水季节，过量的年径流可能导致河流泛滥、农田淹没、房屋倒塌等灾害。而在干旱季节，过少的年径流可能导致河道干涸、土地龟裂、农作物枯萎等灾害。因此，合理的年径流管理和防洪防涝措施可以减少灾害的发生和损失。

地表水境内河流虽多，但河程短，集雨面积不大，地表水主要来源于降雨产生的地表径流。据20世纪80年代初的调查，境内年平均径流量11.59亿立方米，丰水年径流量为16.34亿立方米，枯水年径流量约7.3亿立方米。按当时人口计算，人均占有水量2556立方米，耕地亩均水量2930立方米。按2000年末花都总人口和耕地计算，人均径流量为19立方米，亩均耕地径流量4631立方米。除降雨产生径流外，流溪河、白坭河、芦苞涌等过境客水可资利用。流溪河年径流量近20亿立方米，大坳及李溪拦河坝年引水量约1.76亿立方米。白坭河每天二次涨潮，潮水量约398万立方米，可供沿岸抽水站提用。

地下水境内的地下水分为浅层地下水（第四系松散孔隙水）和深层地下水（基岩裂隙水）。据80年代初调查，浅层地下水有2.09亿立方米。深层（地表100米以下）地下水分为三个区：第一区为块状岩类裂隙水区，分布于北部花岗岩山丘，年均水量3992.72吨/日。此区水量较丰，但远离农田。第二区为层状岩类裂隙水区，分布在东、西部及中、南部丘陵岗地，年均水量156171.61吨/日。此区虽近农田但水量不丰。第三区为上复松散岩类孔隙水区，分布于南部平原地区，年均水量152314.09吨/日，可开量为110065.71吨/日。 曾由于不注意生态环境和保护，境内的自然环境不断受到污染，鹤群他迁，珍稀动物濒临绝迹，野生动物数量锐减。1995年出版的新编《花县志》所列当时常见的动物仅有110种，其中脊椎动物83种、节肢动物21种、环节动物2种、软体动物4种。

90年代，花都林业管理部门进一步加强了野生动物的保护工作，每年都在王子山森林公园放生一批穿山甲、巨蜴（俗称“五爪金龙”）等国家保护动物，增加境内的存活量。

1998年7月，在规划建设位处梯面镇西坑的广东王子山森林公园的调查时，发现该处野生动物较为丰富。现时境内常见的爬行动物有龟（金钱龟、草龟、鹰嘴龟）、螺（赤风螺、田螺、坑螺、苦螺）、蚯蚓、蛇（蟒蛇、金环蛇、银环蛇、眼镜蛇、过山风、百步蛇、金钱蛇、广朗蛇、涉跳蛇、青竹蛇、四脚蛇）；常见的水产类有虾、黄鳝、白鳝、生鱼、塘虱、山坑鱼；昆虫类有蝴蝶、蜻蜓、螳螂、蚱蜢、蝉、金龟子、蚕、蝗虫、蜂；鸟类有白鹇、燕隼、小鸦鹃、褐翅鸦鹃、斑头鸺鹠、领角鸮、喜鹊、麻雀、乌鸦、黄鹤、啄木鸟、猫头鹰、鹧鸪、百灵鸟、黄莺、翠鸟、野鸭、禾林鸟、燕子、相思鸟、雉鸡、画眉、杜鹃、斑鸠、锦鸡、白头翁、红尾雀、鸳鸯、朱顶雀、白腹锦鸡。 紧邻中国第三空港——广州新白云国际机场，每天有众多的航班往来世界各地和国内各大中城市。

1993年6月，新广州白云国际机场定址花都；12月动工兴建花都港。1995年4月，开通花都至香港豪华大客车运输专线。1996年，花都区被广东省授予“广东省‘八五’交通安全建设先进市”称号。至2000年，山前旅游大道建成通车，新广州白云国际机场的11个子项工程已启动。花都区全年公路、水路货物运输量1329万吨，旅客运输量1333万人次。 国家高速G4京港澳高速公路、G45大广高速公路、广清高速公路、广乐高速公路、广州西二环高速公路，高速交通四通八达。众多的省道、国道，交通极为便利。

拟建花莞高速公路。