基于水资源承载力的内陆河流域城镇发展及其生态效应研究框架——以黑河流域为例

本文从现实出发,在分析内陆河流域城镇发展与水资源承载力关系的基础上,构建了内陆河流域城镇体系发展的水资源承载力与生态效应的总体研究框架,提出了研究目标、思路和内容。指出要以可持续发展理论为指导,以水资源为主脉,以山地—绿洲—荒漠景观格局为底质,在分析水—绿洲—城镇体系空间耦合关系的基础上,探讨干旱区内陆河流域城镇体系发展的内在机制和特殊规律;不同时空条件下水资源的人口、城镇、经济承载力,建立不同边界条件下水资源有效转移和优化配置的模拟模型;通过对城乡人口迁移过程和机理分析,产业聚集、转型分析和绿洲-荒漠景观格局分析,构建与水资源承载力相适应的城镇体系发展规模、职能状态和空间自组织结构;揭示城镇发展与环境演变协同作用下流域不同时空的生态经济效应。     

黑河流域生态环境变化及其影响因素分析

对黑河流域水土资源开发利用现状、生态环境恶化状况及其成因进行了深入地分析 ,并着重研究了流域水文条件与水资源对生态环境的制约与影响 .结果表明 ,土地沙漠化和盐碱化是该流域最为严重的生态环境问题 ,植被的退化贯穿于其中 ,其结果不仅直接威胁下游天然绿洲的存亡 ,而且制约中下游人工灌溉绿洲的稳定与发展 .此外 ,水体污染在局部地带也是十分严重的环境问题 .所有这些问题都是以水资源为核心要素的生态问题 ,是由于水资源总量不足而且分配不均衡所导致的负面效应。由于事关民族稳定和发展及国防建设等重大问题 ,流域的生态环境保护尤其是下游绿洲的维护显得更为重要和迫切。据此 ,提出了若干改善黑河流域生态环境的建议与对策。     

叶尔羌河,喀什噶尔河流域的绿洲化和沙漠化环境问题

本文以该流域的绿洲化和沙漠化环境问题为主线，通过对沙漠与绿洲过渡带的评价，合理利用水资源的评价，河床改造利用的评价，阐述了荒漠生态系统的被破坏和绿洲生态系统的被建立。     

荒漠绿洲的形成条件和过程

绿洲分为天然绿洲和人工绿洲两大类型；绿洲的形成条件以水为基本、地形为制约、土壤为载体、植被为体现；天然绿洲的形成过程有沼泽化过程和草甸化过程，人工绿洲的形成过程有建立人工植被过程，培养优质高效农业过程及发展工业和城镇建设过程；绿洲的建设措施有：（１）巩固现有绿洲，保护山区水资源，内陆河流域上、中、下游合理分配用水，防治土壤次生盐渍化，防止土地风蚀沙化，（２）扩大和发展绿洲，根据现有水资源潜力扩大绿洲面积，外调水源发展新绿洲，加强绿洲工业和城镇建设。     

天山北麓的水资源利用与绿洲稳定性-以玛纳斯河流域为例

玛纳斯河是天山北麓最大的河流流域 ,玛纳斯流域拥有天山北麓最大的绿洲 ,以玛纳斯河流域绿洲为研究对象 ,来分析天山北麓水资源的利用对流域绿洲稳定性的影响。天山北麓自然环境体现为山地 -绿洲 -荒漠复合生态系统。绿洲是干旱区所特有的一类景观 ,它是一个人工与自然的复合生态系统 ,它作为发育在干旱气候大背景下的隐域性的自然景观 ,水分条件是决定其存在和发展的基础。天山北麓地区人类活动历史悠久 ,对水资源利用的影响较大 ,也是引起天山北麓绿洲演变、分布变化及其稳定性的重要因子。处于不同地貌位置的绿洲 ,由于其水资源特点不同 ,绿洲的稳定性以及绿洲演变规律也有所区别。总的来说 ,绿洲的稳定性由其内部与外部生态系统的结构、功能及生态过程决定 ,直接关系到区域社会经济的持续发展 ,水资源状况及利用是关系到天山北麓绿洲稳定性的关键性因素。合理利用水资源 ,可保持绿洲面积的稳定性 ,绿洲分布的稳定性 ,以及绿洲生态系统结构、功能的稳定性 ;水资源利用不当会导致绿洲内部土地发生大面积次生盐渍化 ,绿洲外围则由于生态用水不足加之人为破坏 ,使作为绿洲屏障的过渡带转变成生态断裂带 ,威胁绿洲的稳定性。利用工程技术方法和工程管理方法解决好灌区水利工程存在的问题 ;实施高新技术?     

西北内陆盆地环境变化对水资源影响分析

本文按照西北地区内陆盆地水资源系统特征,系统分析了全球气候环境变化对山区地表径流的影响,人类活动引起的水文环境的变化对流域水资源分配、流域水资源功能等方面的影响。提出气候环境变化对出山地表径流量的影响程度取决于河流的补给类型,并分析了不同补给类型河流受气候环境变化的特征;人们过度采伐山地森林,使流域上游涵养调蓄地表径流的功能降低,人们修建水利设施改变了地下水与地表水的相互转化关系,使流域上、中、下游之间的水资源分配发生了很大变化,从而造成中游水土资源功能退化,下游生态功能减弱。     

干旱区人工绿洲规模的预测研究——以新疆叶尔羌河平原绿洲为例

规模适度的人工绿洲,是干旱区经济发展、社会稳定及生态环境向良性循环方向演化的基础。同时,人工绿洲规模又受水资源及其利用水平的严重制约。用系统动力学方法模拟特定区域内由人工绿洲、天然绿洲和水资源及其相关因子构成的复杂系统,并对模型运行结果进行回归分析,可建立合理的人工绿洲规模与水资源开发规模及利用水平之间的相关关系,进而对一定时期合理的人工绿洲规模进行预测。本文以叶尔羌河流域为例应用这一方法做了一点尝试。     

西北干旱地区水资源系统开发对植被的影响

水资源条件的变化对环境的影响突出反映在干旱区环境生态脆弱地带,并以地下水或地表水变化对环境中的植物因素产生影响。它们主要表现为:人工林退化、荒漠河岸林衰退,绿洲外围天然灌丛的衰败、草甸植被的变化等方面。而这种影响因其方式、数量和作用方向不同而异。植被保护和干旱区生态环境的改善已是十分迫切的问题。由于水资源系统与植被间有着复杂的物质循环、能量流动和信息传递的关系,因此应把水资源看作生物圈的组成部分,实行环境综合管理。依据干旱区土地生态系统构成的原理和结构,协调好水资源系统开发和植被保护的关系。     

玛纳斯河流域水文循环二元分化生态效应研究

人类活动对水资源的集约高效利用使绿洲水文循环产生了二元分化,天然、人工水循环的彼此消长,改变了水资源在人工绿洲、天然绿洲及过渡带之间的时空分布和转化条件。以新疆玛纳斯河流域为靶区,根据已有的分布式水文循环模型及水文监测资料统计分析得出,绿洲引用水对2000m以上的山地暂无影响,但平原区水循环发生了了以人工水循环为主导的二元分化。人工绿洲、天然绿洲、过渡带和荒漠间生态统一性出现无序化趋势,造成绿洲-荒漠生态呈现出对抗趋势。     

疏勒河中游绿洲生态环境需水研究——Ⅰ.方法与参数选取

干旱内陆河流域绿洲生态环境需水研究是内陆河流域水资源综合管理和优化配置、保护和恢复生态环境中最为关键的科学问题之一,本研究针对疏勒河中游绿洲生态环境现状以及天然植被、河流湖泊等生态需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,以期为干旱内陆河流域绿洲生态环境需水研究提供一种可借鉴方法。模型计算结果表明,疏勒河中游绿洲2013年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发和湿地生态环境需水量分别为1.90×108m3、1.00×108m3、1.11×108m3、0.83×108m3、0.68×108m3、2.70×108m3。根据目前疏勒河流域中游绿洲水资源与生态环境现状,应加强水资源的综合管理,协调农业用水与生态用水关系以及不同区域和不同部门间水资源配置量,提高水资源综合利用效率;进一步制定中游绿洲近期和远期生态保护和生态恢复目标,确定生态综合治理重点区,准确计算基于生态保护目标的流域中游绿洲生态需水量及阈值。     

基于生态需水配置的额济纳绿洲恢复方案

在简要分析额济纳地区水分-绿洲驱动演变的基础上,分析了额济纳地区未来供水条件,并从生态系统的需水机理出发,提出了基于生态功能考虑的干旱区生态需水量计算方法。以《黑河流域近期治理规划》提出的分水指标和生态恢复水平为依据,综合考虑绿洲规模和生态功能之间的竞争关系,以生态需水为主要配制指标,提出了近期2010年额济纳绿洲的恢复方案。     

干旱区绿洲荒漠交错带土地退化及生态重建

由于经济的发展，土地资源受到越来越大的压力。当这种压力超过了土地资源的承载能力，就导致了土地退化的发生。作为陆地生态系统的基础，土地资源的退化表现为：土壤肥力降低，生物多样性降低，以及伴随的经济发展的落后。当前世界范围内对土地退化的治理，基本方法仍是基于生态学理论的生物方法。但对土地退化的恢复与生态系统的重建的研究，需要经过谨慎设计的长期实验。绿洲荒漠交错带的重要性，不仅表现为是绿洲的保护屏障，而且在绿洲经济的发展中也起到巨大的作用。通过对国内外大量研究的回顾，讨论了在不同地区进行的长期实验所采用的方法。有人为因素参与的退化土地恢复与生态重建，可以在短期内取得明显效果。产生土地退化的原因，不仅仅是土地资源特点与自然环境这样一些自然因素，还包括一些社会与经济因素。因此退化土地的恢复与生态重建的成功，需要一种考虑自然、社会和经济因素的综合的方法。     

Coupling analysis of social-economic water consumption and its effects on the arid environments in Xinjiang of China based on the water and ecological footprints

In arid areas,ecological degradation aroused by over-exploitation of fresh water,expansion of artificial oasis and shrinkage of natural oasis,has drawn attention of many scholars and officials.The water and ecological footprints can be used to quantitatively evaluate the water consumption of social-economic activities and their influence on the eco-environments.In addition,increase of the water footprint indicates the expansion of artificial oasis,and the influence on the natural oasis could be reflected by the variation of the ecological footprint.This study was conducted to answer a scientific question that what is the quantitative relationship between the expansion of the artificial oasis and the degradation of the natural oasis in the arid environments of Xinjiang,China.Thus,based on the social-economic data,water consumption data and meteorological data during 2001–2015,we calculated the water and ecological footprints to express the human-related pressure exerted on the water resources and arid environments in Xinjiang(including 14 prefectures and cities),and explore the relationship between the water and ecological footprints and its mechanism by using the coupling analysis and Granger causality test.The results show that both the water and ecological footprints of Xinjiang increased significantly during 2001–2015,and the increasing rate of the ecological footprint was much faster than that of the water footprint.The coupling degree between the water and ecological footprints was relatively high at the temporal scale and varied at the spatial scale.Among the 14 prefectures and cities examined in Xinjiang,the greater social-economic development(such as in Karamay and Urumqi)was associated with the lower coupling degree between the two footprints.Increases in the water footprint will cause the ecological footprint to increase,such that a 1-unit increase in the consumption of water resources would lead to 2–3 units of ecological degradation.The quantitative relationship between the increases of the water and ecological footprints,together with the intensities of water consumption both in the natural and artificial oases of Tarim River Basin,have approved the fact that the formation and expansion of 1 unit of the artificial oasis would bring about the degradation of 2 units of the natural oasis.These conclusions not only provide a technical basis for sustainable development in Xinjiang,but also offer a theoretical guide and scientific information that could be used in similar arid areas around the world.     

中国干旱区绿洲稳定性研究

绿洲是干旱区特有的生态景观之一,也是干旱区人类生产和生活的主要空间。绿洲的稳定事关干旱区人类的生存、社会经济的发展。因此,绿洲稳定性成为近年干旱区研究的热点。从生态系统、景观、流域3个层次综述绿洲稳定性研究现状,提出在未来应建立高效节水绿洲的同时,还应加强田块、灌区和绿洲不同尺度水效益及其对绿洲水文循环影响的评价研究;加强以流域为单元,开展绿洲稳定性研究;加强人工绿洲建设与天然绿洲稳定的关系、流域内绿洲空间布局、结构与绿洲稳定性关系、绿洲生态用水和生产用水比例与绿洲稳定性的研究。     

新疆现代绿洲稳定性的尺度条件简析

运用生态经济学理论,研究绿洲稳定性概念指出:绿洲稳定性表现在一定尺度条件下,不同尺度的主要驱动机制不同,稳定性概念也不同;绿洲稳定性的驱动力具有综合性,在大时空尺度下自然驱动力是基础和背景,小时空尺度下人文驱动力是主导;现代绿洲稳定性概念应在绿洲生态经济系统中考察、定义。     

绿洲的发展与水资源的合理利用

作者以新疆地区为背景，论述了生态环境用水的必要性及生态环境用水量。根据水资源的承载能力，协调国民经济各部门的发展。在制定用水规划过程中还应考虑到气候变化对绿洲水资源的影响。     

Impacts of water resource planning on regional water consumption pattern: A case study in Dunhuang Oasis,China

Water resources are critical for the existence and development of oases in endorheic basins. Thus, to enable sustainable development, it is fundamentally important to understand how to allocate and use these resources in a reasonable way. We therefore simulated and analyzed changes in water consumption pattern within the Dunhuang Oasis of China under three scenarios using a system dynamic model that corresponds to different water consumption pattern. This was done to assess the impacts of regional water resource planning (comprehensive planning of the rational use of water resource and protection of ecosystem services in the Dunhuang Basin) on water consumption pattern within the Dunhuang Oasis. The first of these, Scenario 1, is a baseline in which the status quo is maintained, while Scenario 2 incorporates the comprehensive effects of agricultural water-saving irrigation measures with an inter-basin water diversion project, and Scenario 3 focuses on ecological rehabilitation. In the baseline Scenario 1, the total water consumption within the Dunhuang Oasis increased progressively while agricultural water consumption remained extremely high and threatened overall ecological security. In contrast, Scenario 2 would decrease agricultural water consumption by almost 5.30×10⁷ m³ following the implementation of water-saving practices. The additional water allocated from an inter-basin water diversion project would play an important role in alleviating ecological strain on the oasis. Finally, in Scenario 3, the total irrigated land must be decreased to 20.6×10³ hm² by 2025 assuming that water supply for ecosystem restoration would be at least 50% of the total consumption. Although water resource planning plays a very important role in alleviating the ecological water crisis within the oasis, it is necessary to consider the suitable scale of oasis with regard to current water consumption pattern.     

中国绿洲区划探讨

绿洲的形成与地貌、气候、水分、土壤等自然条件有关,特别是热量条件与人类活动直接影响着绿洲生产力的大小.在对绿洲范畴进行界定的基础上,以气候地带的差异性、地貌单元和内陆河流域的完整性为区划原则,以水热条件、地貌单元、河流属性等为指标,进行绿洲区划;将中国绿洲划分为3大区及14个二级区;阐明了在二级区采用"区、类结合" 的划分方法,以地貌形态成因类型为指标进行绿洲类型的划分,可不再进行三级以下的区划.     

影响新疆南部地区环境变化的因素分析

借助前人研究成果和环境监测资料,分析新疆南部（以下简称南疆）地区近年来存在的主要生态与环境问题及其影响因素。结果表明：影响南疆环境变化的有自然因素和人为因素。自然因素主要是南疆呈现气温上升、降水增加和风沙天气减弱的趋势;人为因素主要表现为,人口持续增加、过度的水土开发以及城市化和工业化进程加速对环境的压力。合理的水土资源开发会对环境产生积极影响,即改善局部地带的小气候,减少干旱、土地荒漠化和风沙灾害,提高人工绿洲生态系统的服务功能等。无论是自然因素的变化,还是人为因素的干扰,对南疆生态系统的发展都存在着利与弊的双重作用。