蓝水和绿水是淡水资源循环的两个组成部分,反映了人类活动和生态系统可利用水资源,用来评估区域水资源的安全状况,优化区域水资源管理.然而,目前对于同时揭示蓝绿水资源安全之间潜在联系的空间规律的研究还较为缺乏.地处西北内陆干旱区的黑河中游的生态环境保护和社会经济发展之间的用水矛盾日益加剧,导致水资源供需关系渐趋紧张,影响区域可持续发展.以黑河中游为研究区,采取多源地理数据,基于SWAT模型分析了黑河中游2000-2020年期间子流域尺度上蓝水和绿水资源的可用性,进而结合用水需求,定量评估了蓝水资源和绿水资源安全的时空变化.结果表明:(1)率定期和验证期R2与NSE均＞0.7,说明观测径流与模拟径流之间一致性较好,构建的SWAT模型在蓝绿水安全研究中较为可靠.(2)黑河中游的年平均绿水资源量是蓝水资源量的4倍,是该地区的主要水资源.从空间分布来看,蓝绿水资源的空间分布具有较大的差异性,蓝水资源大多分布于南部林草地和干流两侧的农田灌区,而绿水从南部向北部呈现递减趋势(2)由于水资源供给和需求的空间不匹配,蓝水资源的安全性较低,不安全地区位于中部农田集中区,而绿水资源安全性较高且整体较为稳定,空间差异不大.研究结果可为区域水资源持续管理提供参考.

基于水足迹理论,结合CROPWAT 8.0和GIS等工具,定量分析了1980-2016年辽宁省玉米、水稻和小麦三种主要粮食作物生产水足迹结构及其动态变化特征,并选取2000、2005、2010和2015年数据,阐明了辽宁省14个地级市主要粮食作物生产水足迹空间格局演变特征.结果 表明:(1)研究期间,辽宁省玉米、水稻和小麦三种主要粮食作物生产年均水足迹约为132 ×108 m3,总体上呈现出波动上升趋势,其中年均绿水足迹占主导地位;而同种粮食作物的生产水足迹结构比例和总量存在明显的空间差异,沈阳市最高,本溪市最低;(2)从年际变化特征来看,玉米和水稻生产水足迹均呈现稳步上升趋势,而小麦生产水足迹呈现倒“U”形变化态势.从水足迹结构来看,绿水足迹所占比重较高,蓝水足迹和灰水足迹所占比重相对较低;(3)从空间格局演变特征来看,整体而言,北部主要粮食作物生产水足迹高于南部,南部高于中部,呈现由东北向西南降低的趋势.因此,合理搭配作物种植结构可有效提高水资源利用效率并改善水体污染情况,绿水资源的合理利用是实现水资源可持续利用的关键.

为分析湖南省水稻生产水资源的占用情况,采用水足迹方法研究了2002-2015年湖南省水稻生产水足迹;利用贡献率分析方法探究气象因子和生产要素对水稻水足迹的影响.结果 表明:水稻水足迹在研究时段内整体呈现下降态势,年际变化呈现波动性上升期(2002-2005年)、快速下降期(2005-2009年)、缓慢下降期(2009-2015年)三个阶段性波动特征;灰水足迹最大,比例从69.03％下降到68.98％,蓝水足迹比例从14.21％下降到12.75％;绿水足迹从16.75％提高到18.26％;农机动力、化肥投入、成灾率是是水足迹的主要影响因素,其中农机动力起抑制作用,化肥投入、成灾率起促进作用.建议湖南水稻生产水足迹调控的措施主要为提高水稻生产机械化水平及合理施肥.

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导.以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭示粮食生产对区域水资源的占用情况,并分析水足迹的影响因素.结果表明:(1)三江平原粮食生产水足迹总量在2005-2018年间呈显著增加趋势,其中绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹在水足迹总量中的占比历年平均为28％、8％和64％;(2)粮食生产水足迹空间差异明显,在地市尺度,佳木斯市水足迹最高,占三江平原总量的47％,在县区尺度,富锦市、依兰县和桦南县是水足迹热点地区;(3)只考虑蓝水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成轻度压力,而同时考虑蓝水和灰水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成重度压力;各地市间水资源压力有较大差异,其中佳木斯市负担了该区域将近一半的粮食产量,水资源压力最高,鹤岗市则水资源压力最低;(4)降雨量、灌溉水利用效率、化肥施用量、粮食种植结构和作物单产水平等都会影响粮食作物生产水足迹,其中蓝水足迹响应种植结构的变化最敏感,灰水足迹响应化肥施用量的变化最敏感,而水足迹总量响应作物单产水平的变化最敏感.因此,建议减少化肥施用量、提高作物单产水平和优化作物种植结构纳入区域水资源可持续管理之中.

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,整体上绿水资源供需平衡安全性较高.