山西省水资源生态足迹时空变化特征及驱动因素

采用水生态足迹模型,结合生态承载力和生态赤字原理,探讨了山西省水资源可持续利用的时空变化特征。并利用LMDI模型,分析了山西省2005—2015年水资源生态足迹变化的驱动因素;利用ARIMA模型预测了山西省未来5年的水资源生态足迹。结果表明:（1）2005—2015年山西省人均水资源生态足迹一直大于其生态承载力,水资源供给处于生态赤字状态,年均水资源生态赤字最高为朔州市0.372 hm²/人,最低的为长治市0.184 hm²/人;（2）山西11个行政区的水资源生态足迹账户中,除了太原市外,2005—2015年都以农业用水为主,其次为工业用水,城镇公共用水占有比例较为稳定,居民生活用水和生态环境用水占总用水生态足迹的比例有小幅提升;（3）结构效应是促进山西省水资源生态足迹增长的主要因素,经济效应为第二重要因素,人口效应对于山西省水资源生态足迹的贡献度比较低,技术效应是抑制山西水资源生态足迹过快增长的关键因素;（4）运用ARIMA （2,2,3）模型预测了山西省水生态足迹发展趋势,结果表明:未来5年山西省水生态足迹仍将继续上升,但上升趋势有所减缓,在2019年后开始缓慢下降。     

柴达木盆地香日德绿洲水资源优化配置研究

该文采用统计学、气象学等相关知识,在研究区水资源供需平衡分析的基础上,采用多目标优化方法,分高、中、低3个方案对研究区水资源进行了优化配置,并对配置结果进行了分析讨论。优化总用水量高、中、低方案分别为1.09亿m3、1.14亿m3、1.21亿m3;总供水费用高、中、低方案分别为403.96万元、338.33万元、266.54万元。结果表明：优化方案保证了全区的生活用水和基本生态用水,使得总用水量控制在可开采量范围内,用水成本合理,可保证研究区社会、经济、环境可持续发展。     

滹沱河岗黄段湿地生态需水量与水资源安全分析

通过数学模型确定了滹沱河岗黄段湿地的生态需水量及缺水量,其最小生态需水量及缺水量分别为4.93亿m³,2.20亿m³,适宜生态需水量及缺水量分别为8.87～16.04亿m³,6.14～13.31亿m³,最大生态需水量及缺水量分别为38.96亿m³,36.23亿m³。同时分析了研究区水资源安全问题,滹沱河湿地存在着水资源供需矛盾突出、水土流失与生态退化、水资源紧张与水污染、水资源利用率低与用水浪费和农村饮水安全等问题,针对这些问题提出了相应的对策。     

引洮受水区水资源多目标优化配置研究

甘肃省引洮工程通水后,其受水区的水资源匮乏状况将得到极大改善,如何高效合理地利用水资源是该区域亟待解决的重要课题。在对当地水资源供需状况全面预测的基础上,建立受水区家庭、工业、农业、服务业、建筑业、生态六大用水户水资源综合效益最大化多目标优化配置模型,采用多目标规划法进行求解,得到7种水资源配置方案,并对各方案进行分析,以期为促进受水区水资源利用效益的最大化和经济、社会、生态的协调发展提供决策依据。     

协同调控水-农业-生态的干旱区多水源优化配置

干旱区农业发展往往以挤占生态用水和超采地下水为代价，考虑水-农业-生态互馈关系的水资源优化配置有助于平衡利益冲突。该研究以地下水均衡、经济效益和生态用水满足度为调控目标，构建基于水-农业-生态协同调控的多水源优化配置模型，并推求协调发展度计算式，提出了结合NSGA-Ⅱ算法和协调发展度的协同优化算法，分析石羊河流域水、农业和生态之间的权衡和协同关系，确定水-农业-生态协同提升下的水资源配置方案以及适宜的农业和生态用水比例。结果表明，现状条件下，六河子系统的水资源优化配置方案的经济效益可提升1.9%，实现地下水正均衡0.59亿m³；全流域农业和生态用水比例为90%: 10%，渠井用水比为67%: 33%。平水年保障蔡旗来水为3.48亿m³/a时，能够以牺牲中游1.6%的经济效益实现生态用水满足度和地下水均衡量分别较基准情景提升4.8%和18.6%。研究为协同调控复杂的水-农业-生态关系提供了一种有效方法，可为干旱区流域水资源规划与管理提供参考。     

晋城市发展旱作节水农业的实践

山西省晋城市年降水量为600～680mm,其中60％～70％集中在7、8、9三个月,冬春两季降水分别仅占3％和5％,致使季节性干旱十分严重。全市水资源约为22亿m^3,但多为深层水,因而全市每年仍缺水约1．5亿m^3。合理用水,节约用水量是当前及今后水资源开发利用的首要原则。     

基于AHP-熵值法组合赋权的甘肃省城市生态用水安全综合评价及影响因素分析

[目的] 综合评价甘肃省城市生态用水安全的关键影响因素,为协调地区生态、生产和生活的关系提供借鉴。[方法] 基于社会、经济、生态以及水资源开发利用,构建生态用水评价体系;综合层次分析法和熵值法得出权重,进行生态用水安全水平划分,并辨析生态用水安全主要影响因素。[结果] ①2020年嘉峪关、兰州和甘肃省整体生态用水安全指数值大于0.5,处于基本安全水平,其他12座城市均处于较不安全水平。 ②2011—2020年核心区的生态用水安全水平较低,主要受生态效益子系统影响。 ③绿化覆盖面积、生态环境用水比例、人均公园绿地面积和城市化水平是影响生态用水安全水平的主要障碍因子,其贡献度在45%以上。[结论] 甘肃省各市区生态用水安全不容乐观,需提高生态效益来改善甘肃省各市区生态用水安全。     

基于生态水文理念的流域水资源规划研究 ——以子牙河为例

传统水资源规划一般仅关注水文循环中的"蓝水"资源,忽视了占水文循环60%以上的"绿水"资源。基于生态水文理念来研究流域水资源规划方法,可实现区域可持续发展。本文以子牙河流域为例,从流域降雨着手,剖析大气降水、蓝水和绿水转化过程,构建基于生态水文理念下的流域水资源规划模型。通过调整种植结构、节水灌溉制度、产业结构、居民生活用水、养殖业用水等方案,以及南水北调中线配套工程措施,利用构建的流域水资源规划模型,对各项规划措施进行模拟。结果表明:75%保证率和50%保证率下,自然植被耗水量分别为76.3亿m3和88.2亿m3,农业生产耗水量分别为126.8亿m3和142.1亿m3。城市生活、工业生产、第三产业和农村生活耗水量均分别为7.9亿m3、2.6亿m3、3.1亿m3和3.3亿m3。相对于调整之前,75%保证率下,子牙河流域耗水量减少11.9亿m3,50%保证率下减少13.2亿m3。其中,占总耗水量最大的农业生产部门对耗水削减的贡献量最大,达到了7.6亿m3(75%保证率)和8.8亿m3(50%保证率),占总削减量的60%以上,表明种植结构和节水灌溉制度的调整对减少子牙河流域耗水量起到了重要作用。本文研究成果可为流域水资源高效可持续利用提供必要的技术支撑。     

天保工程对东北和内蒙古重点国有林区保育土壤生态效益的影响

为了直观地反映天然林资源保护工程所带来的生态效益,体现重大生态工程的巨大作用,实现林业及生态的可持续发展,依据LY/T1721-2008《森林生态服务功能评估规范》,应用分布式测算方法,对东北和内蒙古重点国有林区天保工程保育土壤物质量及价值量进行评估.结果表明:1)截至2015年,9个优势树种固土和保肥总量分别为13.17亿t/a和8 203.72万t/a,比天保工程实施前分别增加2.36亿t/a和1 738.23万t/a;2)9个优势树种固土和保肥总价值分别为905.29和2 408.92亿元/a,比天保工程实施前分别增加455.44和699.69亿元/a;3)桦木林和阔叶混交林固土效益突出,而红松林和樟子松林固土效益不显著;落叶松林和阔叶混交林保肥效益均最好,樟子松林保肥效益较差;4)对森林实施保护,能有效改善其生态系统服务功能,使森林保育土壤生态效益得到相应的提升.研究为评估天保工程区森林的其他生态服务功能,以及后续天保工程的实施提供科学依据.     

岔路河流域水资源合理配置研究

水资源合理配置是实现水资源可持续利用的有效调控措施之一。以岔路河流域为研究对象,对该流域的水资源特征进行了分析,采用多目标规划建立流域水资源配置模型,以2007年为规划水平年,以经济效益最大和用水量最小为规划目标,对水资源进行配置。结果表明：在保证生活及生态用水的前提下,节约农业灌溉用水,以发展乡镇工业,从而实现可利用水资源量效益的最大化。     

青海共和盆地生态需水研究与计算

 针对水资源合理配置研究中生态需水所处的位置与研究意义,在总结前人研究成果的基础上,以青海共和盆地为例,对生态需水进行初步计算,得出:共和盆地河道外生态需水量为0.053亿m3,主要为人工林地所用,河道内生态需水量为3.523亿m3,共和盆地生态需水量共计3.576亿m3,占共和盆地总水资源量的54.79%。因此,生态需水在区域水资源可利用量中占有较大比重,应将其作为重要部分纳入研究区水资源配置中,对水资源进行重新分配;同时,研究区的生态环境建设措施应以恢复退化草场和改造乔木纯林为乔灌结合林为主。     

甘肃内陆河流域水土保持综合治理效益分析

运用水土保持综合治理效益计算方法（GB/T15774—2008）确定了甘肃内陆河流域水土保持综合治理效益,系统分析了研究区各项措施的调水保土效益、经济效益和社会效益。结果表明:内陆河流域各措施累计调水30.40亿m³,各措施累计保土2.69亿t,调水保土主要来自于坡面措施减蚀效益;内陆河流域梯田、水保林、经济林、人工种草经济效益分别为1.25亿元,195.16亿元,4.35亿元,14.57亿元,合计215.32亿元。通过水土保持措施的布设,治理程度的提高,甘肃省内陆河流域受旱灾程度有了一定的控制,全省年均受灾面积、作物减产面积均呈逐渐减小趋势,并且改善了农村产业结构。     

考虑生态的灌区水资源区间两阶段随机规划模型建立与应用

在传统农业水资源优化配置研究中,往往因经济效益忽视了农业水资源复合生态系统中生态子系统对其他子系统有较大的影响。因此,该文以建三江地区为研究对象,通过概率分布函数和离散区间数的结合,构建区间二阶段随机规划模型,以解决农业水资源优化配置过程中农作物水量配置、生态需水、水质污染治理补偿、来水不确定、经济效益等问题。以2011年建三江地区作物的种植灌溉情况和农用化肥使用情况进行研究分析,得到生态子系统中在来水水平分别为低、中、高时地表水水质治理成本分别为[1 400.24×10~6,2 372.42×10~6]元、[1 033.44×10~6,1 850.26×10~6]元、[526.84×10~6,1 437.95×10~6]元,地下水分别为[253.07×10~6,501.71×10~6]元、[174.13×10~6,308.27×10~6]元、[57.62×10~6,138.54×10~6]元。该模型量化分析农业水资源复合生态系统中影响因素,为决策者提供了合理的决策区间,有效平衡农业水资源子系统与生态子系统之间的关系,为农业水资源合理配置提供了科学的依据。     

甘肃省长江流域水土保持综合治理效益分析

[目的]揭示甘肃省长江流域调水保土效益、经济效益和生态效益,为实现水土流失区社会经济的可持续发展提供依据。[方法]运用甘肃省长江流域水土保持综合治理评价体系以及水土保持综合治理效益计算方法(GB/T15774-2008)计算分析了甘肃省长江河流域水土保持综合治理效益。[结果]甘肃省长江流域各措施累计调水2.01×1010 m3,其中坡面措施减水2.01×1010 m3,占总调水量的99.99%,累计保土3.59×108 t,其中坡面措施减蚀2.96×108 t,占总保土效益的82.45%;梯田、水保林、经济林、人工种草经济效益分别为58.08,180.02,29.69和15.20亿元,合计279.99亿元。[结论]通过水土保持措施对降雨径流的拦蓄,有效缓解了甘肃长江流域以及各类型区干旱、洪涝灾害及下游防洪压力,减轻了下游河道的泥沙淤积,同时改善了土壤肥力,增强土壤抗侵蚀能力。植被覆盖度由1980年的1.47%增长到2011年的29.83%,增长了28.36%,植被覆盖度增长幅度较大。     

吉林省森林生态系统服务价值评价

[目的]对2009—2013年吉林省的森林生态系统服务价值进行评价,为森林生态系统的可持续经营和管理提供依据。[方法]以第8次森林资源清查和吉林省林业调查规划院编制的8个林业局森林经营方案等数据为基础,建立森林生态系统服务评估指标体系和定量方法,采用价格倒算法推演森林涵养水源价格公式。[结果](1)2013年吉林省森林生态系统服务总价值为13 801.35亿元。(2)森林生态系统各服务价值排序为净化大气环境(10 225.91亿元,占总服务价值的74.09%)生物多样性维护(1 063.27亿元,占7.70%)涵养水源(997.70亿元,占7.23%)保育土壤(941.61亿元,占6.82%)农田/草场防护(564.75亿元,占4.09%)固碳释氧(8.12亿元,占0.06%)。[结论]在吉林省森林生态系统服务价值中,以净化大气环境、生物多样性维护和涵养水源服务价值最高。倒算法推演得到的结果较以往研究更贴合实际,有力地提升了森林涵养水源价值核算的准确性和合理性,也使森林涵养水源价值研究评价方法更加科学。     

三江源地区林草生态系统水源涵养服务评估

[目的]分析青海省三江源地区生态工程实施前后生态系统水源涵养服务的变化情况,客观评估生态工程的效果。[方法]采用降水贮存量法估算三江源地区林草生态系统的水源涵养量。[结果]1997—2012年三江源地区林草生态系统水源涵养服务在波动中有所提升,平均水源涵养量为1.54×1010m~3/a,单位面积水源涵养量为430.67m~3/hm~2。三江源生态保护与建设工程实施后(2005—2012年)林草生态系统年平均水源涵养量比前期(1997—2004年)增加了15.60%。从空间格局而言,三江源地区林草生态系统涵养水源能力自东南向西北逐渐递减。单位面积水源涵养量澜沧江流域最高,其次为黄河流域,长江流域最低。真实气候条件和平均气候状况下,生态工程实施后的区域林草生态系统水源涵养量均比前期高。前期主要受到区域气候变化的影响,后期则叠加了生态工程的驱动作用。两种情况下,生态工程实施后三江源地区林草生态系统水源涵养量的线性变化趋势分别为1.94×10~9和4.64×10~8 m~3/10a。[结论]生态工程对三江源地区水源涵养服务提升的贡献率约为23.98%。     

基于遥感和GIS的三北防护林工程生态效益评价研究——以山西省中阳县为例

以山西省中阳县为试验区,利用遥感监测和地面调查所形成的工程进展基础数据,应用价值量对三北防护林工程的生态效益进行了计量,并在GIS支持下获得三北防护林工程生态效益评价图,为评价三北防护林工程建设质量和成效提供依据,同时为开展生态补偿提供参考。结果表明,中阳县三北防护林工程改善生态环境成效显著,单位面积年平均生态效益为40 807.05元/（hm2.a）,年生态效益总价值为3.08×109元/a。从分布状况来看,土石区立地条件比黄土区好,大量分布着天然次生林,土石区防护林生态效益价值量大于黄土区,土石区和黄土区防护林单位面积年平均生态效益价值分别为42 800.98和37 342.20元/（hm2.a）。从植被类型来看,针叶林、阔叶林和针阔混交林单位面积年平均生态效益价值量大于灌木林,分别为44 618.59和37 414.95元/（hm2.a）。     

考虑生态环境的灌区双水源区间两阶段模糊可信性约束模型

对水资源进行合理的优化配置是缓解水资源短缺问题和遏制生态环境持续恶化的重要途径之一。为了实现水资源的可持续利用和生态环境的良性循环,该研究针对灌区水资源配置系统中存在的复杂性和不确定性,以黑龙江省建三江垦区为研究区,将水质污染治理成本（生态补偿费用）与系统经济收益相结合作为目标函数,引入离散区间、概率分布函数及模糊数表示系统中的多重不确定性,通过设置不同的可信性置信水平解决带有违规风险概率的模糊风险问题,进而建立考虑生态环境的区间两阶段模糊可信性约束规划模型。通过对模型求解,实现地表地下水资源在典型作物间合理的优化配置,得到不同来水情境下生态补偿费用、不同水源不同作物的最优配水方案及不同可信性置信水平下系统最大经济效益,结果表明：模型能够反映系统中的不确定性,有效平衡系统收益与违规风险,并通过满足生态需水和农业排污约束以促进系统经济效益和生态环境的协调发展;当来水水平分别为低、中、高3种流量时,研究区地表水生态补偿费用和地下水生态补偿费用均呈现下降的趋势;当可信性置信水平为1.0时,系统经济收益为29.88×108～52.18×108元,当可信性置信水平为0.5时,系统经济收益为31....     

北川河流域典型林型水源涵养能力评价

森林是水源涵养功能的基础和载体,青海省北川河流域森林覆盖较好,但当前流域内林地的水源涵养情况尚不清楚.本研究选取青海云杉、白桦、华北落叶松、沙棘和青杨这5种在流域内典型树种,对林冠层、枯落物层和土壤层的10个与水源涵养功能密切相关的指标进行流域森林水源涵养分析评价,同时采用层次分析法获得各林种和各指标的权重.结果显示:在林冠层的比较中,青海云杉和白桦的水源涵养能力最佳,华北落叶松次之,沙棘和青杨居末;但在枯落物层的比较中,华北落叶松、白桦和青海云杉的水源涵养能力较好,青杨居中,沙棘表现最差;而在土壤层的比较中,青海云杉和白桦同样水源涵养能力较好,沙棘居中,青杨和华北落叶松较弱.同时,在利用层次分析法检验得到:青海云杉权重最高,达到25％,另外土壤层的水源涵养能力占林冠、枯落物和土壤这3层比重最大,为70.51％.综合林冠、枯落物、土壤和层次分析比较结果,当前水源涵养能力排序为:青海云杉林地＞白桦林地＞华北落叶松林地＞沙棘林地＞青杨林地.这一结果为进一步讨论流域内植被景观格局和空间优化配置提供了参考和理论依据.