干旱区石羊河流域水资源研究进展

水资源是干旱区石羊河流域生态环境最重要的限制性因子和主要组成部分。随着经济和人口的迅速增长,石羊河流域生产生活用水不断占用生态环境用水,大部分地区水资源利用已经超过了极限,导致生态环境不断恶化。该文按照“产生的问题—影响机制—过程模拟和情景预测—提出对策”这一思路总结了国内近30a的研究成果,研究结果发现:石羊河流域水资源开发利用对生态环境的影响机制研究较少,在实践中仍然面临着许多问题。因此,今后的重点应以机制为基础,从流域的宏观角度,过程模拟和情景预测为突破口,综合开展石羊河流域水资源开发利用对生态环境影响问题的研究。     

干旱区内陆河流域景观格局及其与环境因子的关系研究——以石羊河流域为例

基于GIS技术,利用移动窗口法,首先分析了1987年、2000年、2010年石羊河流域整体景观格局及其时空分异特征;然后根据2000年流域本身自然地理梯度特点,分别沿河流流向梯度(Tr1)和垂直于河流流向梯度(Tr2)设置了两条样带,采样间隔为lkm,获得了景观沿两个样带方向的梯度格局特征;最后,以高程、降水、气温、人口和GDP为环境因子,以景观格局指数为目标物种,利用RDA方法研究了景观梯度格局与环境因子的关系.结果表明:①石羊河流域内景观基质为未利用地;②流域景观格局指数值分布呈现明显的自南向北的梯度差异,③景观格局指数在Tr1和Tr2样带上均有明显变化.Tr1样带2010年的景观格局指数值明显低于1987年,Tr2样带景观格局指数值时间变化不明显;④RDA分析表明:景观梯度格局与环境因子关系密切,Tr1样带景观梯度格局与高程、降水、温度相关性较好,Tr2样带景观梯度格局与温度、人口、GDP相关性相对较强.     

西北内陆河流域水资源优化配置与可持续利用——以石羊河流域民勤县为例

西北内陆河流域,气候干旱,降水稀少,蒸发量大,水资源极其宝贵,生态环境脆弱。然而,西北内陆河流域工农业用水却存在不同程度的浪费现象,致使流域水资源管理出现诸如上下游利用不公,工农业利用不均等许多问题。现在,如何科学合理地优化配置西北内陆河流域水资源,并使其可持续利用,发挥最大的经济、社会和生态效益,已经成为学界和政界关注的重大问题。本文以石羊河下游流域民勤县为例,通过分析和研究流域水资源利用现状,提出了适合西北内陆河流域水资源优化配置的支撑体系,以期对本流域水资源可持续利用有所裨益。     

干旱区内陆河流域农村居民点空间格局及分异

基于1987年、2001年、2016年3期遥感影像目视解译提取的研究区农村居民点时空分布信息,综合运用GIS空间统计分析、景观格局指数等研究方法,分析了石羊河流域1987-2016年农村居民点空间格局及分异特征。结果表明:在规模上,研究区农村居民点规模整体呈扩展趋势,规模扩展特征差异显著;规模分异特征明显,具体表现在居民点斑块规模越大,斑块数量所占比重越小,并且居民点斑块存在高密度小规模分布和低密度大规模分布的分异特征。在空间分布上,1987-2016年研究区农村居民点整体空间分布格局未发生明显变化,呈低海拔、小坡度、近水系分布的空间特征,但局部集中趋势进一步加强,其中河流和城市周边是农村居民点集聚较明显的区域。在形态特征上,农村居民点斑块复杂性减弱、破碎度降低,形态趋于规则;斑块形态的空间分异特征明显,由于斑块蔓延扩张引起的居民点斑块两级分化趋势加剧。     

干旱区内陆河流域水资源开发对水土环境效应的评价指标体系设计

水资源开发的水土环境效应评价是水资源可持续利用评价的前提和基础。根据干域的水土环境特点,分析了水资源开发的水土环境效应间的内在联系,论述了水土环境效应评价指标体系构建的必要性及其构建原则,设计了评价指标体系的大致框架,并就指标体系构建的合理性及指标设置方法进行了论证。     

中国西北干旱区石羊河流域重点治理综合效应评价

2007年中国启动石羊河流域重点治理项目,旨在提高用水效率,改善区域生态环境,全面准确地评价石羊河流域重点治理效应对于当地政策的调整与完善具有重要意义。该研究分析了石羊河流域重点治理前后气象、水文、生态、社会经济等多项指标的时空变化,并采用压力-状态-响应框架构建了石羊河流域生态系统健康评价模型,定量评估了流域重点治理综合效应。结果表明,石羊河流域气候呈现暖湿化的趋势,蔡旗断面年径流量提升至4.01×108 m3。流域下游地下水超采状况得到改善,中游地下水埋深持续下降。流域耕地扩张与林地缩减趋势得到缓解。流域生态健康评价指数呈波动增加趋势,金昌市评价指数增长幅度略高于武威市,分别达到Ⅳ级0.353、Ⅲ级0.413,治理均取得积极效果。在重点治理的后续规划中,科学的水资源配置方案与农业灌溉用水规模控制是流域管理机构需要重点关注与推进的工作。     

石羊河流域多目标水资源配置模型及其应用

石羊河位于甘肃河西走廊内陆河流域,降雨稀少,生态环境脆弱,水是控制生态系统演变和限制社会经济发展的关键因子,水资源的合理配置是流域水资源持续利用的基础。遵循生态平衡原则、效率原则以及公平性原则,以流域生态需水满足度最大为生态目标、流域总的净效益最大为经济目标、流域内各计算单元人均净效益变率的均方差最小为社会公平目标,建立了水资源配置多目标评价函数。从供水、节水、结构调整、虚拟水等措施假设不同的水资源模拟配置情景,通过计算单元优化配置模型和水资源转化模拟模型的耦合模型得到各方案的配置结果,由多目标评价函数评价各方案的优劣,提出了流域水资源合理配置的方案。     

考虑水转化过程的干旱区内陆河流域适宜灌溉规模

农业适水发展是保障干旱区水土资源高效利用和生态健康的关键,其核心在于如何科学确定灌溉规模,进而控制农业灌溉用水量。该研究以石羊河流域为研究区,在明确非灌溉需水量的基础上,基于水均衡模型计算考虑水转化过程的不同水文年农业灌溉可用水量,并构建多目标种植结构优化模型对作物种植结构进行调整,最后改进水热平衡模型构建考虑水转化过程的旱区适宜灌溉规模计算模型,分析流域不同情景下的适宜灌溉规模。结果表明：地表水地下水联合调控下,石羊河流域丰、平、枯水年的灌溉可用水量分别为18.97亿～21.57亿、14.75亿～17.51亿、12.31亿～14.95亿m³;优化作物种植结构后能够以减少2.94%的经济效益实现14.13%的灌溉节水;构建的适宜灌溉规模计算模型在干旱区内陆河流域具有较好的适用性,采用该方法得到现状条件下石羊河流域丰、平、枯水年的适宜灌溉规模分别为27.73万～31.66万、21.55万～25.76万、18.01万～22.03万hm²,提高节水水平、调整种植结构后,流域的适宜灌溉规模有所增加。现状2020年(平水年)的实际灌溉面积高于当地水资源...     

基于数据包络分析模型的江苏省农业水资源利用效率评价

[目的]研究江苏省2002—2011年农业水资源利用效率,为提高该省农业水资源利用率提供依据。[方法]采用数据包络分析(DEA)模型中C2 R和BC2两种模型,选取的投入指标为农作物播种面积、农田灌溉用水量、农田灌溉耗水量和农业在岗职工人数;产出指标为有效灌溉面积、农村居民人均农业收入、农业生产总值和农作物产量。[结果](1)在2002—2011年期间,江苏省农业水资源利用效率处于较高的水平,DEA有效年份占50%;(2)造成DEA无效既有技术原因也有规模原因,存在投入冗余和产出不足;(3)随着时代发展,江苏省农业水资源利用投入冗余和产出不足整体呈现逐渐降低趋势。[结论]江苏省农业水资源利用情况得到了逐步改善。     

基于DEA的西部省会城市水资源利用效率研究

2010年初的西南大旱凸显出西部地区水资源利用效率低下的现状。从分析西部12个省会城市入手,采用地区生产总值、固定资产投资总额、用水总量、用水人口等作为投入产出指标,首先运用数据包络分析法对西部12个省会城市2008—2009年的水资源利用效率进行分析和评价,然后运用Malmquist指数方法对2000—2009年西部11个省会城市(拉萨市暂未列入)的序列数据进行了分析。研究结果表明:(1)西部地区整体水资源利用效率低下且呈衰退之势,2000—2009年的TFP指数为0.955。(2)2008—2009年,重庆、西宁、乌鲁木齐和呼和浩特这4个城市达到了DEA有效,其它城市应参考这4个城市进行调整。成都、昆明、西安、兰州、银川和南宁市的生产规模过大,限制了水资源利用效率的提高。重庆、西宁、乌鲁木齐和呼和浩特这4个城市的生产规模应该保持稳定。贵阳和拉萨市应该加大生产规模。(3)科技是制约西部地区水资源利用效率的主要因素。提高水资源利用效率首先应该加大科技投入,优化产业结构;同时西部地区还应该加大水资源合理利用的宣传力度。     

石羊河流域荒漠化监测结果分析

介绍了石羊河流域荒漠化程度变化的历史沿革。通过对1999年和2004年荒漠化监测结果的对比表明，石羊河流域荒漠化总面积增加了164271．6hm^2，比1999年增长6．47％，年均递增率1.29％。分别从荒漠化类型变化和程度变化两方面分析了石羊河流域荒漠化现状。进一步的监测结果显示石羊河流域荒漠化的发展趋势为整体好转局部恶化。     

石羊河流域荒漠化评价指标体系研究

石羊河流域作为西北干旱区内陆河流域生态退化的典型,因其特殊的地理位置,成为我国北方沙尘暴的重要源地之一,影响到整个北方地区的天气状况。本研究在建立解译标志的基础上,对1999年和2004年两期卫片进行比较,并到现场进行重点核实,首次建立了石羊河流域荒漠化评价指标体系,结果表明石羊河流域荒漠化面积呈发展趋势,而且从程度上来说,向两极发展,即极重度、轻度面积增加,中度和重度面积减少,这与有关专家的预测和实际情况基本一致。     

石羊河流域水服务供需状况及驱动因素

以2010—2018年为时间序列,基于InVEST模型和水足迹理论,对石羊河流域水服务供需特征及其匹配状况进行分析,最后采用地理探测器对水服务供需状况空间异质性及其主要驱动力因子进行了探究.结果表明:(1)2010—2018年石羊河流域水服务供给能力有所提高,空间上呈现出南高北低的态势;水服务需求总量呈显著的上升趋势,...     

黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率与影响因素的差异性研究

[目的] 探查黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率与影响因素间的差异性特征,为有效提升两地农业用水效率与农业可持续发展决策提供科学依据。[方法] 基于2009—2019年黄河流域与长江经济带19省市的面板数据,利用超效率SBM模型,并结合Malmquist指数、核密度估计、标准差椭圆、Tobit回归等方法对其差异性进行分析。[结果] ①农业水资源利用效率均呈整体上升趋势,黄河流域各年效率值波动幅度较大,内部差异明显,其效率重心于山西省与陕西省边界摆动;而长江经济带各年起伏较缓,其效率重心呈现向西南部迁移趋势,年均效率值略高于黄河流域。②技术进步均是引起农业水资源利用效率变动的主要原因,2009—2019年黄河流域技术进步指数略高于长江经济带。③影响两地农业用水效率增长的因素差异较大,其原因与其所处的自然地理环境与经济发展水平有较大联系。[结论] 黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率整体良好,但区域差异性较大。因此,要因地制宜采取针对性措施,并从科技投入、政府引导与农民参与等多个维度推动两地农业用水效率的提升与持续优化,实现流域农业的可持续发展。     

黄河流域九省区农业水资源利用效率评价和障碍因子分析

为了解黄河流域九省区农业水资源利用现状,明晰提高九省区农业水资源利用效率障碍因子。基于熵权Topsis模型,以黄河流域九省区为评价单元,从资源利用效率、经济效益、生态效益准则层中选取14个评价指标,构建九省区的农业水资源利用效率的综合评价指标体系,评价黄河流域九省区2004年、2009年、2014年、2019年的农业水资源利用效率,并对九省区的农业水资源利用效率进行障碍因子诊断。结果表明：(1)2004—2019年,青海、内蒙古、河南、山东的农业水资源利用效率较高,陕西、甘肃、山西的农业水资源利用效率相对较低。(2)2004—2019年,各省区的农业水资源利用效率整体提高,且九省区之间的农业水资源利用效率差异逐渐减小。(3)地均水资源占有量(A6)、人均生态环境用水量(A13)是山西、山东、河南、四川、陕西、甘肃、宁夏的主要障碍因子,人均生态环境用水量(A13)、农业水资源利用效率系数(A4)是青海的主要障碍因子,地均水资源占有量(A6)、用水的农业生产总值(A9)是内蒙古主要障碍因子。因此,九省区水资源禀赋及生态环境用水量是影响其农业水资源利用效率的主要因素。     

石羊河流域植被生态系统生态风险评价研究

区域生态风险评价涉及到多风险因子、多风险受体、多评价终点,强调不确定因素以及空间异质性的特点.以石羊河流域植被生态系统为例,以区域生态系统类型为着手点,计算不同生态系统类型的生态指数、脆弱度和生态损失度,根据不同种类和级别生态风险源的综合风险权重,利用ArcGIS 9.3软件进行叠加分析,形成不同的生态风险区.结果表明,石羊河流域植被生态风险空间差异性较为明显,其中1级风险区主要分布在石羊河流域上游,占全区面积的3.87％,以肃南和天祝2个县最为集中,植被类型多为有林地;2级生态风险区分布多与1级风险区相连,占全区面积的4.38％,植被类型多为灌木林;3级和低风险区主要分布在下游和中游地区,植被类型为草地和耕地.对石羊河开发利用时应当避免在1级和2级风险区进行大规模的土地开发利用,在3级和低风险区进行土地利用时应注意对土地进行保护利用.