基于区域ET结构的黄河流域土壤水资源消耗效用研究

基于区域ET结构的黄河流域土壤水资源消耗效用研究

中国科学 D辑: 地球科学

《中国科学》杂志社2007年 第37卷 第12期: 1643~1652

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基于区域ET结构的黄河流域土壤水资源

消耗效用研究

王 浩 杨贵羽* 贾仰文 秦大庸

(中国水利水电科学研究院水资源所, 北京 100044)

摘要 文中依据水资源的特性, 对土壤水资源做了重新定义. 并结合其动态转化关系, 以消耗项—蒸发蒸腾(ET)为基础, 剖析了土壤水资源的消耗结构和效用. 将区域土壤水资源的消耗效用分解为3部分: 高效消耗(植被蒸腾消耗)、低效消耗(植被的部分棵间蒸发)和无效消耗(裸地和植被的部分棵间蒸发). 此外, 按照是否参与生产, 又将高效消耗和低效消耗作为生产性消耗, 无效消耗由于其参与水循环而被认为是非生产性消耗. 在此基础上, 以黄河流域为例, 采用WEP-L分布式水文模型, 对土壤水资源的消耗效用做了分析. 结果表明: 全流域2078.89×108 m3土壤水资源中, 植被蒸腾的消耗量为381.89×108 m3, 棵间和裸地的土壤蒸发消耗量为1697.09×108 m3; 有效消耗量为920.50×108 m3, 无效消耗量为1158.86×108 m3; 在有效消耗中, 高效消耗占41.5%, 低效消耗占58.5%, 且区域间的差异较大. 林草农田ET的消耗效用均表现为: 无效消耗量最大, 且裸地占较大比重, 低效消耗量次之, 高效蒸腾消耗量最小; 有植被覆盖的土地的无效消耗量较裸地的无效消耗量小; 草地的无效消耗量远大于林地的无效消耗量. 在有效消耗中, 农田中低效消耗占较大比重, 林草地的高效和低效消耗相近, 但草地的低效消耗量大于林地. 由此可见, 在调控土壤水资源的利用效用时, 应结合区域特点, 按照减少无效消耗、提高低效消耗, 增大高效消耗的原则进行区域植被盖度和种植结构的调整.

关键词 土壤水资源 蒸发蒸腾(ET) 消耗效用 黄河流域 水是国民经济和社会发展的重要基础性资源. 然而日益严重的全球水资源短缺引发了一系列严重的生态环境问题. 为从根本上解决这一问题, 人们从开源和节流两方面进行了大量的工作, 这为提高水资源的利用率, 缓解水资源短缺发挥了重要作用. 但是, 目前立足于水循环, 对不同赋存形式的水资源利用效用的研究却相对较少.

土壤水资源, 作为水循环的重要组成部分, 一方面有着可观的数量, 据统计土壤水资源量约占区域

降水量的50%以上, 全球土壤水储量为16.5×1012 m3, 为河川径流量的7.8倍, 中国华北地区1956~1979年降水量的55% 转化为土壤水资源[2]. 另一方面, 作为“四水”转化过程中的重要组成要素, 它通过蒸发蒸腾的方式在农业生产和生态环境建设和保护方面发挥着重要作用. 但是由于其不能提取和运输的特点以及其概念的不统一性, 使得有关土壤水资源消耗效用的研究仍存在大量空白. 因此, 进行土壤水资源消耗效用的分析, 对加强区域水资源的消耗(蒸

收稿日期: 2007-06-11; 接受日期: 2007-09-25

国家重点基础研究发展计划(编号: 2006CB403404, G1999043602)、国家“十一五”科技支撑计划资助项目“黄河水资源管理关键技术及一体化管理机制研究”(编号: 2006BAB06B06)和国家自然科学基金创新研究群体项目(批准号: 50721006)资助 * 联系人, E-mail:

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