用虚拟水理论探讨干旱区生态用水问题

新疆有限的水资源不可避免地导致绿洲农业经济用水与生态用水的矛盾.虚拟水理论是有别于传统水资源配置的一个新理论.通过分析目前新疆绿洲农业生产用水与生态用水的现状,计算出新疆主要农作物的虚拟水含量,尝试用虚拟水策略探讨干旱区水资源的合理利用,并分析该理论在新疆水资源利用方面的前景,以及存在的一些问题.     

绿洲农业节水系统的多目标规划模型——以哈密市为例

新疆农业的发展，水起着决定性作用。水土不平衡，水资源的数量与待开发土地之间的尖锐矛盾，使这一地区的绿洲呈串珠状分布，农业在绿洲中求生存，有水则有绿洲，无水则绿洲衰退或消失。近年来干旱区生产中存在的许多经济环境问题，其根本原因就在于水资源紧缺。合理用水，发挥水资源的最大综合效益，建立节水型社会生产体系势在必行。新疆节水的重点在农业，无论现在和将来，农业都是用水大户。通过农业节水，一方面提高土地开发的深度和广度，另一方面促进以农产品为原料的工业和其它较少从属于土地行业的发展，从而为全社会服务。而农业节水的途径就在于大力推广节水型灌溉技术和用水结构的良化。其中采用先进的灌溉技术，减少灌溉定额又是农业节水的根本途径。基于以上思想，本文试图以典型的干旱缺水区、农业上几乎全靠灌溉的哈密市（不包括兵团哈管局）作为研究对象，从水资源系统、灌溉措施和耗水结构即源、流、汇三大内容去着手研究哈密市的水资源利用问题，通过水资源系统的自我完善，先进灌溉技术的运用和农业结构的调整等多个目标的协调来达到合理用水、节约用水的目的。     

基于生态环境保护的且末绿洲生态需水量研究

且末绿洲地处塔里木盆地东南缘生态脆弱区,气候极端干旱,降水稀少,蒸发剧烈。且末绿洲得益于车尔臣河浇灌,形成历史悠久的灌溉农业。近年来,由于人口剧增、大量开荒、水资源的不合理利用、土壤盐渍化以及自身的自然灾害严重地困扰着且末绿洲及其经济的可持续发展。文中根据且末绿洲实地考察、历年统计资料及生态环境特点分析的基础上,利用遥感技术、水文地质调查等手段对该地区绿洲规模动态变化进行了剖析。根据适宜的生态需水研究方法计算出且末生态需水量为3.014×108m3。因为生态需水量与可利用水资源量在数值上非常接近,即表明没有多余的水资源可用来进行绿洲扩建。所以必须规范且末绿洲的用水,集约利用水资源,尽量恢复未完全破坏的生态环境。这对且末生态环境的保护及维持绿洲生态稳定性,进而协调经济用水和生态用水的合理配置,促进且末生态性节水性社会的建设具有重要意义。     

敦煌盆地水环境特征与水资源可持续利用

敦煌盆地有限的水资源既是绿洲和敦煌市存在的必要因素;又是地方经济发展的限制因素。论文分析了敦煌盆地水环境特征,认为以水资源开发利用为目的的水利建设活动,严重于预了敦煌盆地的水循环,造成了河水断流、地下水位大幅度下降、土地荒漠化加剧等生态环境问题。为了发挥敦煌的旅游优势,为了保证敦煌社会经济的持续发展,应该合理调整用水产业结构,压缩农业用水,增加生态用水,严格控制地下水开采,恢复地下水位,保证低耗水、高产出的旅游业用水需求,走水资源永续利用、经济稳步发展之路。     

干旱地区生态需水量的初步估算--以张掖地区为例

绿洲是干旱区人类活动的主体区域 ,绿洲的开发规模取决于水资源的利用程度、开发规模和管理水平。本文以此为出发点 ,在干旱区生态用水概念的基础上 ,对张掖地区生态用水进行分类 ,依据部分实验资料及理论公式推导确定各类生态用水定额 ,并以统计数据为依据 ,对其生态用水进行了初步估算。结果表明 ,张掖地区生态需水量达 9.74× 1 0 8m3。     

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?     

渭干河——库车河三角洲绿洲的水资源问题与农业节水潜力分析

建立节水型社会是我国的一项基本政策,也是解决渭干河—库车河三角洲绿洲水资源问题可持续利用的战略选择。渭干河—库车河三角洲绿洲水资源开发利用中存在的问题:主要由于社会、经济的发展及不合理的用水导致水资源短缺、水资源过度开发,水资源利用效率低、生态环境恶化等。渭干河—库车河三角洲绿洲是典型的灌溉农业区,农业灌溉大部分仍采用粗放型的宽河大渠输水、田间大水漫灌方式,灌溉定额普遍偏高,农业节水潜力很大。本文重点定量分析了该绿洲农业用水效益、农业节水潜力,建议农业节水的途径及节水灌溉技术应从骨干工程改造节水、中低产田改造节水、降低地下水位节水、改造作物灌溉制度节水、加强管理节水等几个方面进行。最后提出渭干河—库车河三角洲绿洲水资源可持续利用的对策措施。     

绿洲生态水权界定及其分配

从水资源产权的角度来理解绿洲生态用水,期望为绿洲生态和环境的保护与恢复提供新的研究思路。首先对生态用水概念进行了辨析,给出了绿洲生态用水的概念;其次对绿洲生态水权从质和量两个方面进行了界定;最后提出绿洲生态水权分配的层次结构,介绍了绿洲生态用水的计算方法,重点对绿洲生态水权进行分配。从而进一步明晰了绿洲生态水权,为绿洲生态与环境的保护和恢复提供了新的理念和思路。     

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。     

新疆渭干河-库车河三角洲绿洲生态需水研究

绿洲是干旱区独特的景观类型,是人类活动的主体区域,绿洲的开发规模取决于水资源的利用程度和管理水平。在干旱区生态用水的概念与分类基础上,依据部分试验资料及理论公式推导确定各类生态用水定额,并以各生态用水类型面积为依据,对渭干河-库车河三角洲绿洲生态用水进行了初步估算。结果表明:渭干河-库车河三角洲绿洲生态用水总量达24.158×108m3,其中天然系统用水量为21.991×108m3,占91.03%;人工系统用水量为2.167×108m3,占8.97%。在天然系统用水中低地草甸最大,达11.417×108m3,占47.25%;在人工系统用水中,园林生态用水最大,达1.005×108m3,占4.16%。由于天然植被的生态用水主要来源于地下水,故扣除平原地下水补给量19.603×108m3,实际生态用水量为4.555×108m3。     

干旱区社会经济系统水循环研究初探

在人文作用的驱动下,水在社会经济系统中不是简单的流动,而是在不同产业、区域和消费领域之间进行运移和转化。基于对资源流动理论和虚拟水概念的理解,构建了社会经济系统中虚拟水流计算的投入产出方法,并设计了干旱区社会经济系统水循环研究的基本框架。最后以张掖市为例研究了经济生产中水的流动与转化过程、规律以及效应。结果表明:张掖市本地经济生产难以消耗外部地区高含水量的农产品,不能将本地生产对水资源产生的压力通过贸易的形式转移到其他富水地区,因而缺乏应用虚拟水战略的潜力和能力。     

不同情境下的虚拟水战略对塔里木河流域水资源和生态环境的影响

本文简要的介绍了虚拟水含量的计算方法,根据2003年塔里木河流域的资料,计算了主要农产品单位质量的农产品虚拟水含量、城乡居民消费的虚拟水含量、生产产品的虚拟水含量和在不同的情境下虚拟水战略对生态环境的影响。结果表明:与西北其它地区相比较,塔里木河流域生产单位质量的农产品虚拟水含量相对较低;从塔里木河流域虚拟水消费总量看,城镇居民与农村居民的消费相差不大,分别为37.14×108m3和32.95×108m3。而对于其中一些消费产品而言,如粮食、猪肉、家禽、鲜蛋、糕点和鱼虾等的消费在城镇居民与农村居民间仍然存在着一定的差异;全社会消费的虚拟水数量和实际生产产品中的虚拟水含量分别为70.09×108m3和219.63×108m3,可以看出在塔里木河流域实际生产产品的虚拟水含量远远大于各项消费的总虚拟水含量;在塔里木河流域实施虚拟水战略可以缓解社会经济和生态的压力,若通过虚拟水战略,将节约的水资源用于恢复天然植被,则可以局部的逆转塔里木河流域的生态环境。     

区域用水效率与节水潜力的能值分析

传统用水效率分析一般采用万元产值用水量(m3/万元),单位面积灌溉用水量(m3/亩)和人均日生活用水量(L/人.日)等指标,指标量纲不统一,无法进行部门间的综合比较。能值(emergy)理论以能值为基准,将生态系统或生态经济系统中不同种类、不可比较的能量转换成统一标准的能值来衡量和分析。本文应用能值这一新的概念和度量标准将传统的三大用水效率分析指标转化成量纲统一的能值指标,便于揭示水资源的真实利用情况,综合分析水资源在各部门行业中的利用效率,为节水和供用水分析提供新思路。     

吐鲁番盆地水资源持续利用研究

吐鲁番盆地是中国陆地最低的山间盆地．也是新疆水资源量最少的地区之一。其水资源开发利用及其引起的环境变化，是关系到该区持续发展的关键问题。本文从合理利用水资源的角度着重分析了吐鲁番地区水资源开发模式及带来的环境问题，并提出了今后水资源持续利用的途径。     

陕西省农产品虚拟水的时空变异分析

本文提出了虚拟水指数的概念,制定了等级划分标准,并对陕西省1989~2004年的虚拟水含量进行了时空变异分析。结果表明:1989年陕西省生产家产品的虚拟水含量可分为3级:(1)较低水平的区域,包括西安市、咸阳市、渭南市和安康市;(2)稍低水平的区域,包括榆林市、延安市、宝鸡市和商洛市;(3)中下水平的区域,包括汉中市和铜川市;2004年可分为5级:(1)中下水平的区域,包括西安市;(2)中上水平的区域,包括铜川市、汉中市和安康市;(3)稍高水平的区域,包括商洛市;(4)较高水平的区域,包括宝鸡市、渭南市和延安市;(5)很高水平的区域,包括榆林市和咸阳市。可见近16年来陕西省各地市生产家产品的虚拟水含量呈增长趋势,其中变化量最大的是榆林市,其次是延安市和咸阳市,而增长最少的是西安市和汉中市。1989~2004年陕西省居民的人均年农产品消费虚拟水含量是农村高于城镇居民,且有逐年降低的趋势。     

生态环境用水研究的某些进展

随着当今科学技术日新月异的发展 ,不同学科的界限逐渐模糊 ,重叠交叉越来越明显 ,精确化与数量化方法与手段逐步完善 ,新的学科生长点不断出现。生态环境用水研究是当前生态学、水文学、土壤学、环境科学等的前沿领域与热点之一 ,尤其是联系生态过程与水文过程 ,描述生态演化与水资源相互关系的关键指标与中心问题。 2 1世纪全球问题 (人口 -资源 -环境-发展 )变得更加严峻 ,生态环境用水研究面临着如何满足社会的经济可持续发展对水资源日益增长需要的挑战。近 6年来有关生态用水研究在概念、重要性、理论计算方法、不同生态系统背景下水资源承载力等方面都有了共识并取得了有意义的发展 ,本文旨在有关工作基础上 ,对上述相关方面及存在的问题进行论述 ,为推动国家进行大规模的生态环境建设在理论和实践方面提供参考。     

西部干旱区水资源利用与生态环境重建研究

水资源的合理利用是干旱区振兴流域经济的主要保证 ,也是促使生态经济系统向良性方向发展的关键因素。本文从分析西北干旱区内陆河流域水资源系统特征、开发利用现状以及主要的水环境问题出发 ,得出干旱区生态恢复与重建必须以水资源的合理利用为核心的结论 ,同时提出了干旱区水资源利用优化途径与生态重建的基本对策     

陕西省关中地区供水安全分析

通过对关中地区供水现状进行分析,对年内逐月和不同水平年的供水安全问题进行研究,确定出关中地区存在主要供水安全问题的地区和时段,然后对关中地区的地表水和地下水资源的开发利用潜力进行探讨,最后提出对解决陕西省关中地区供水安全问题的几点认识。     

吉林省主要农作物的生产水足迹研究

基于生产水足迹的视角,借鉴粮食生产虚拟水的算法(Aldaya&Llamas,2008),采纳灰水足迹的最新研究成果(2010),应用联合国粮农组织提供的CROPWAT软件,对吉林省玉米、水稻和大豆三种农作物在丰、平、枯条件下的生产虚拟水及其水足迹进行计算,并着重探讨了灰水问题。主要结论是:1)无论降水量多寡,玉米、水稻和大豆的生产虚拟水量均以绿水为主,且蓝水、绿水虚拟水量之和比全国均值低、比东北三省的均值高,具备提高水资源利用效率的空间;2)施用化肥产生的灰水足迹在总水足迹的比重较大,与"吉林省在东北地区面源污染贡献率高"的结论一致,增产百亿斤商品粮计划实施过程中,粮食安全和生态安全的"双赢"目标任重而道远。