黄土地区通用土壤流失方程模型研究

本文以晋西离石王家沟流域为试验区，介绍了黄土丘陵沟壑通用土壤流失方程（ＵＳＬＥ）模型的构造原理和建立方法，并用灰色控制系统的理论和方法，确定了模型中各参数值，建立了适合试验区水土流失的ＵＳＬＥ修正方程。同时用系统结构编码方法对试验区土壤可侵蚀性因子、土壤结构、土壤渗透性、作物覆盖、土壤侵蚀传递比率因子等进行了分析处理，提取了土壤侵蚀定量化因子值，从而确定了试验区流域土壤流失量的空间分布规律。     

土地整理项目效益的多目标分析研究

土地整理对实现耕地总量动态平衡 ,提高土地生产力 ,改善生态环境起着重要的作用 ,目前已成为社会关注的焦点。本文探讨了土地整理项目多目标分析的模式 ,并且在分析土地整理项目的经济效益、生态效益、社会效益和协调这些效益目标的约束条件的基础上 ,建立了土地整理项目经济目标、生态目标和社会目标优化组合的多目标决策模型 ,它不仅为土地整理项目的效益分析提供定量方法 ,而且为土地整理项目的立项、实施和验收提供了决策支持。     

新疆奎屯河流域地下水资源开发引起的生态环境问题及对策

简要介绍了奎屯河流域水文地质条件及"三水"转化特征,分析了地下水资源开发利用现状,进而对不合理开发利用地下水,引发的一系列生态环境负效应,如:区域地下水位下降,植被退化,土地沙化,土地盐渍化等进行了剖析。针对存在的问题,提出了奎屯河流域地下水资源合理开发利用对策及维持地下水位的生态意义。     

作物空间布局的灰色系统决策方法探讨

以河北南部平原北纬38°沿线的10个县为研究区域,在采用灰色预测模型预测研究区域内主要大田作物,小麦、玉米、大豆、油料、棉花、蔬菜等的单产基础上,计算不同地区不同作物单位面积所产生的生态系统服务功能价值;然后选取生态服务功能价值、单位面积耗水量和生产成本作为目标矩阵,采用多目标灰色局势决策模型,对该区域农作物空间布局的方法进行探讨.     

城市土地利用效益与城市化耦合协调发展研究——以武威市凉州区为例

土地利用效益和城市化的耦合关系对于土地紧缺的干旱区内陆河流域绿洲城市的发展至关重要。以武威市凉州区为例,利用耦合协调度模型、灰色关联分析模型等分析其城市土地利用效益与城市化耦合协调发展关系。结果表明:2002—2012年,武威市凉州区土地利用的社会效益、经济效益和生态效益以及人口城市化、经济城市化、社会城市化、空间城市化和生活方式城市化指数均呈现明显的增加趋势。研究区土地利用效益值、城市化指数以及城市土地利用效益和城市化的综合评价指数呈现出线性递增的特征,且土地利用效益值增长速率快于城市化指数。土地利用效益和城市化的耦合协调系数从0.273 6提高至0.907 0,耦合协调状态由中度失调逐渐转为优质协调,耦合协调阶段可分为失调衰退—过渡—协调发展3个时期。城市土地利用效益和城市化发展之间存在相互驱动关系,即土地利用的经济效益对城市化产生的驱动影响较显著,城市化则主要从社会(人口)因素和经济因素两方面对土地利用效益产生驱动影响。研究结果对石羊河流域绿洲城市乃至干旱区绿洲城市的发展有一定的借鉴意义。     

绿洲地物类型动态变化的生态响应分析——以白杨河为例

应用RS和GIS技术,结合数学模型、空间差值、空间统计分析方法以新疆昌吉州境内白杨河流域分析了土地类型变化对干旱区生态环境的影响。研究数据主要有2000和2005年的遥感影像,区域内的水文水质数据。研究结果表明:近五年来耕地增加了35.6km2,城乡工矿建筑用地增加10.2 km2,未利用地减少47km2,土地利用强度显著提高;冲洪积扇绿洲区上部地下水位年均下降60cm,地下水溢出带水位年均下降90多cm,冲积平原下游地下水位有缓慢升高趋势,北部荒漠区水位比较稳定;绿洲矿化度显著增加,由2000年的300-900mg/L增加到300-1500mg/L;平均植被指数减少1.3,生物量减少,植被呈现退化趋势;经分析证实了白杨河流域生态环境对土地开发的响应。     

新疆库车县灌区土地盐渍化时空演变影响因子分析

为了定量研究土地盐渍化时空演变影响因子相对影响力的大小,以新疆库车县灌区为例,基于现阶段土地盐渍化研究成果,在3个不同的空间尺度下,分别提取8个土地盐渍化时空演变影响因子,应用灰色关联方法分析。结果表明:人类活动引起的土地覆盖/利用变化是主导因素,地形、地下水埋深、地下水矿化度在较小的空间尺度上起主导作用;土地覆盖/利用变化、水体、灌溉和排水渠系统在较大空间尺度上起主导作用;灌溉系统对土地盐渍化过程的影响大于排水系统;气候条件不是土地盐渍化发生演变的主要影响因子。     

黑河中游西墩滩荒漠植物生长对水分变化响应研究

土地荒漠化是当前十大环境问题之一,对人类的生存和发展构成了严重威胁。为了分析荒漠化防治中植物生长与水分变化的关系,在黑河流域中游荒漠区建立试验站长期定位监测,已取得了土壤水、地下水、降水等水分数据和生物量、盖度等植物生长数据,并采用特征参数算法、相关和多元回归方法,分析了植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型。结果表明:1)2006-2014年际变化上,土壤水和降水变化较剧烈,地下水位变化较缓和。植物盖度变化呈波动性略有增大趋势,而生物量、降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但变化都不明显。2)在植物生长季的3-11月份期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,植物平均生物量和盖度变化步调基本一致,降水量、地下水埋深变化步调基本一致,年内变化幅度从大到小依次为降水>地下水位>土壤水>生物量>盖度。3)植物平均生物量与平均盖度、地下水埋深、降水量的回归模型为B=1.895C-0.033D+0.834P+44.369(R~2=0.796,P<005),通过模型可预测生物量变差的79.6%,准确率可达67.4%。本研究可为荒漠化防治中的水资源管理以及退耕还林、天然林保护、黑河流域综合治理等工程对水资源影响的评估等提供科技支撑和参考数据。     

青海湖及毗邻地区气候变化灰色模型预测

选取1961～2007年青海湖流域附近刚察、茶卡、共和三个站的降水,气温,湿度和蒸发四项气象要素进行分析,以年平均值作为时间序列,建立灰色预测模型,考察其精度,讨论灰色模型在气候变化中的可行性。最后利用模型对流域内各气象要素作了预测。结果表明:在灰色模型的预测中,选用4-5个已知值作为预测序列预测比较理想;由于选用的时间序列短,模型对未来1-2个值预测较理想;由于温度没有相对误差,温度值并不适用该种模型来准确预测;综合考察共和站和刚察站,2008年流域年平均温度继续降低,流域年平均降水量仍持续降低。     

土地变化多尺度研究进展与展望

土地变化是生物物理因素和人为因素在时空上相互作用的结果,具有显著的多尺度特征,目前多以遥感、G IS、统计回归分析等为主要技术手段,分析表征土地变化的多源数据,获取土地变化的多尺度特征。土地变化的多尺度研究主要存在3个方面的问题和不足:①缺乏土地变化微观与宏观之间相互联系的综合研究;②小尺度土地变化过程的聚合不能正确表征大尺度的变化过程,而且受测量范围和分辨率(精度)的限制,所得到的观测数据仅能描述部分土地变化;③现有的土地变化模型多基于单一尺度,在分析土地变化的多尺度特征时,存在明显的不足。对现有土地利用模型的整合以及与土地经济学模型的集成,将是深入研究土地变化多尺度科学问题的潜在方向,具体包括:土地变化的微观与宏观表达研究;土地变化多空间尺度的表征研究;土地变化的微观与宏观之间、不同空间尺度相互关系研究;土地变化多尺度分析模型研究。这将深化土地变化的驱动过程与机理研究,并推动土地变化科学的发展。     

层次分析法在新疆平原灌区土壤盐渍化研究中的应用

本文结合新疆平原灌区土壤盐渍化形成、治理以及现状,利用层次分析法,探讨了灌区内部土壤盐渍化的发生原因和治理措施的有效性。结果表明:干旱荒漠化气候和土壤历史积留盐分是灌区内土壤盐渍化的主导因子,贡献率达69.3%;地下水水位过高是引起土壤盐渍化的重要原因,贡献率11.1%;不完善的排水系统和不合理的灌溉方式也是土壤盐渍化的重要因素。各个治理措施组合权重的分配格局相对均衡,其中建立现代化的排水系统和通过平整土地、植树造林治理土壤盐渍化的效益较高,组合权重达31%。层次分析法可为灌区土地资源的管理、土壤盐渍化的治理提供定量依据。     

疏勒河流域的生态环境与沙漠化

疏勒河流域地处极度干旱的河西走廓西部，是正在兴建的农业灌溉区，随着流域新一轮水土资源的大规模开发利用，必然引起与地表水-地下水循环转化系统密切相关的生态环境条件的恶化，已出现了类似石羊河，黑河流域水土资源开发利用过程出现的植被衰亡，草场退化，泉水衰减，土地盐渍化，沙漠化等生态环境问题，本文依据20世纪90年代对疏勒河流域的实地调查资料，在对流域生态环境特点，环境变迁历史进行分析对比的基础上，着重研究生态环境与地下水的关系，并提出了流域地下水影响带内植被演化模式。     

Groundwater hydrochemistry and isotope geochemistry in the Turpan Basin,northwestern China

The Turpan Basin is located in the arid zone of northwestern China and is a typical closed inland basin surrounded by high mountains. It is one of the most arid regions in the world and, as a result, the groundwater in this area is very important for both domestic and agricultural uses. In the present study, the relationships of major elements（K＋, Na＋, Ca2＋, Mg2＋, HCO3-, SO42- and Cl-） and environmental isotopes（δ18O, δ2H and T） in groundwater were analyzed to investigate the evolution of the regional hydrochemistry within the Turpan Basin. The hydrochemistry results demonstrate that groundwater with high total dissolved solids（TDS） concentration is dominated by sodium chloride（Na-Cl） and sodium sulfate（Na-SO4） type water, whereas that with low TDS concentration（typically from near mountain areas） is dominated by calcium bicarbonate（Ca-HCO3） type water. The evolution of groundwater hydrochemistry within the Turpan Basin is a result of calcium carbonate precipitation, evaporation concentration, cation exchange and dissolution of evaporites（i.e. halite, mirabilite and gypsum）. Furthermore, evaporite dissolution associated with irrigation practice plays a key role in the groundwater salinization, especially in the central part of the basin. Environmental isotopes reveal that the groundwater is recharged by precipitation in the mountain areas and fast vertical infiltration of irrigation return flow. In the southern sub-basin the shallow groundwater and the deep groundwater is separated at a depth of about 40 m, with substantial differences in terms of hydrochemical and isotopic characteristics. The results are useful for decision making related to sustainable water resource utilization in the Turpan Basin and other regions in northwestern China.     

地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移研究

综述了国内外地下水浅埋条件下土壤盐分运移机理研究,滴灌条件下盐碱地土壤盐分运移机理研究,土壤盐分运移模型研究的相关研究成果,为滴灌技术在改造和利用地下水浅埋盐碱土地资源的应用提供了思路,为预报土壤盐碱化提供科学依据,并为地下水浅埋盐碱土滴灌条件下土壤盐分运移规律的进一步研究提出一些建议,认为地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移规律的研究仍是今后土壤科学的研究重点.     

石羊河流域的水化学特征及其地表水与地下水的相互转化

通过分析石羊河流域地表水与地下水的水化学特征,可以了解石羊河流域地表水与地下水的相互转化关系。研究结果表明:(1)武威盆地,在山前地带,出山河水入渗转化为地下水;溢出带地下水以泉的形式转化为地表水;进入细土平原后,河水又补给地下水;在农灌区引河水又通过田间入渗反补地下水。(2)民勤盆地,地下水主要通过引水灌溉和河水补给。     

青铜峡银北灌区地下水位变化规律分析与模拟

分析了银北灌区地下水位较高的成因,研究了灌区地下水位年际和年内的动态变化规律,采用主成分分析方法,确定了灌区地下水位变化的主要影响因素,并用变速率的VLBP神经网络实现了对灌区的地下水位变化的模拟.结果表明灌区地下水位变化具有周期性、季节性的特点,并且可以被VLBP神经网络模型准确地模拟.     

Impacts of climate change and human activities on water resources in the Ebinur Lake Basin,Northwest China

Changing climatic conditions and extensive human activities have influenced the global water cycle. In recent years, significant changes in climate and land use have degraded the watershed ecosystem of the Ebinur Lake Basin in Xinjiang, Northwest China. In this paper, variations of runoff, temperature, precipitation, reference evapotranspiration, lake area, socio-economic water usage, groundwater level and water quality in the Ebinur Lake Basin from 1961 to 2015 were systematically analyzed by the Mann-Kendall test methods(M-K) mutation test, the cumulative levelling method, the climate-sensitive method and land-use change index. In addition, we evaluated the effects of human activities on land use change and water quality. The results reveal that there was a significant increase in temperature and precipitation from 1961 to 2015, despite a decrease in reference evapotranspiration. The Wenquan station was not significantly affected by human activities as it is situated at a higher altitude. Runoff at this station increased significantly with climate warming. In contrast, runoff at the Jinghe station was severely affected by numerous human activities. Runoff decreased without obvious fluctuations. The contributions of climate change to runoff variation at the Jinghe and Wenquan stations were 46.87% and 58.94%, respectively; and the contributions of human activities were 53.13% and 41.06%, respectively. Land-use patterns in the basin have changed significantly between 1990 and 2015: urban and rural constructed lands, saline-alkali land, bare land, cultivated land, and forest land have expanded, while areas under grassland, lake, ice/snow and river/channel have declined. Human activities have dramatically intensified land degradation and desertification. From 1961 to 2015, both the inflow into the Ebinur Lake and the area of the lake have declined year by year; groundwater levels have dropped significantly, and the water quality has deteriorated during the study period. In the oasis irrigation area below the runoff pass, human activities mainly influenced the utilization mode and quantity of water resources. Changes in the hydrology and quantity of water resources were driven primarily by the continuous expansion of cultivated land and oasis, as well as the growth of population and the construction of hydraulic engineering projects. After 2015, the effects of some ecological protection projects were observed. However, there was no obvious sign of ecological improvement in the basin, and some environmental problems continue to persist. On this basis, this study recommends that the expansion of oasis should be limited according to the carrying capacity of the local water bodies. Moreover, in order to ensure the ecological security of the basin, it is necessary to determine the optimal oasis area for sustainable development and improve the efficiency of water resources exploitation and utilization.     

关中盆地地下水硝酸盐含量的空间变异特征

通过对关中盆地225个潜水样点进行采样分析,应用地质统计学方法中的变异函数和克里格插值工具对盆地地下水的硝酸盐含量的空间变异和分布特征进行研究。研究结果表明:关中盆地地下水硝酸盐含量的空间相关性属中等程度,随机性因素对于该区地下水硝酸盐含量分布的影响较大,人类活动在该区造成的硝酸盐污染已是区域性的;关中盆地地下水的硝酸盐含量普遍较高,总体分布特点为东部高于西部,由南至北有逐渐递增的趋势;盆地中东部的礼泉-兴平-武功一带和三原-富平-蒲城一带的阶地及黄土台塬区是地下水硝酸盐含量超标最为严重的区域。由于是关中重要的农灌区,施肥灌溉等农业活动是造成这两个区域地下水硝酸盐激增的主要原因。     

Model based decision support system for land use changes and socio-economic assessments

Hydrological models are often linked with other models in cognate sciences to understand the interactions among climate, earth, water, ecosystem, and human society. This paper presents the development and implementation of a decision support system(DSS) that links the outputs of hydrological models with real-time decision making on social-economic assessments and land use management. Discharge and glacier geometry changes were simulated with hydrological model, water availability in semiarid environments. Irrigation and ecological water were simulated by a new commercial software MIKE HYDRO. Groundwater was simulated by MODFLOW. All the outputs of theses hydrological models were taken as inputs into the DSS in three types of links: regression equations, stationary data inputs, or dynamic data inputs as the models running parallel in the simulation periods. The DSS integrates the hydrological data, geographic data, social and economic statistical data, and establishes the relationships with equations, conditional statements and fuzzy logics. The programming is realized in C++. The DSS has four remarkable features:(1) editable land use maps to assist decision-making;(2) conjunctive use of surface and groundwater resources;(3) interactions among water, earth, ecosystem, and humans; and(4) links with hydrological models. The overall goal of the DSS is to combine the outputs of scientific models, knowledge of experts, and perspectives of stakeholders, into a computer-based system, which allows sustainability impact assessment within regional planning; and to understand ecosystem services and integrate them into land and water management.     

人类活动对新疆阿拉尔灌区地下水的影响分析

本文分析了新疆地下水的转化规律,特别是平原区地下水的补给关系。对塔里木盆地阿拉尔地区开垦后的地下水变化特征和人类活动对地下水的影响做了重点分析。结果表明人类活动改变了水资源的分布状况,使绿洲内部地下水位上升,水质改善;但绿洲以外地下水位下降,河流由于接纳了绿洲排水,水质变差。