干旱灌区用水结构演变及驱动力分析

干旱灌区的用水结构均衡度关系到整个区域的水资源可持续利用。选择位于新疆天山北坡的兵团大型垦区——石河子垦区为研究典型区,根据垦区1988-2011年的各用水情况,利用信息熵理论分析了垦区用水结构演变规律,并进一步利用及Hurst系数判断其趋势持续性,并利用主成分分析法确定了灌区用水结构的主要驱动因子。研究结果表明:(1)垦区的用水结构熵值总体处于均衡度较低水平,其用水结构信息熵值均不超过0.5,这与兵团垦区农业用水比重过高,行业间用水不均衡的现实情况相符合;(2)垦区用水结构信息熵值呈持续稳定的上升趋势,表明其近30年来新疆兵团垦区水资源分配农业用水进一步下降,工业、生活用水、生态用水比例进一步提高,用水结构向趋于均衡的结构发展,符合新疆绿洲区产业结构调整的方针;(3)以节水技术及产值为主的社会经济因素对其用水结构演变过程起主导作用,且社会经济因素、气候变化因素及水资源因素对灌区用水结构变化的综合贡献率都达到了80%。基于上述驱动因素,最终提出调整种植结构、控制种植规模规模及调整产业结构相结合以提高垦区用水均衡度,实现水资源可持续利用。     

黄河流域农业用水结构均衡度及影响因子分析

合理分析用水结构能够预测未来的用水状况，从而为长期用水安全提供保障。基于沿黄9省以及各省套二级水资源分区的农业各行业用水量数据，增加“绿水”资源的测度，采用均衡度指标、变异系数、Spearman秩相关系数、灰色关联度，分析黄河流域农业用水结构均衡度及其影响因子。结果表明：沿黄9省种植业、林业、畜牧业（草地）、畜牧业（牲畜） 5类用水部门用水量均衡度空间差异性较大，山东省农业用水结构均衡性最好，山西省最差，农业各行业用水结构均衡度随时间的变化趋于稳定；考虑“绿水”资源的沿黄9省套水资源分区的均衡度具有时空变异性，耕地灌溉面积、大牲畜的数量、小牲畜的数量、“绿水”资源、林果地灌溉面积是流域强关联因子。研究指出对于均衡度较差的区域通过调整该区域对应强关联因子可以提高该区不同用水部门之间的协调度。     

南方传统农区乡村生态空间时空演变分析

以川中丘陵区为例,在提出乡村生态空间分类体系基础上,采用转移速率、动态度、转移矩阵、洛伦兹曲线和生境质量评估等方法分析传统农区生态空间在数量、组成结构和空间分布的时空演变特征及其对生境质量的影响。研究表明:川中丘陵区乡村生态空间约占国土空间总面积的98%,人均生态空间面积达1 640. 68 m2; 2000—2018年,乡村生态空间从88 298. 72 km~2降至87 322. 22 km~2,年均缩减量为54. 25 km~2,综合动态度为0. 41%,生态空间转移率为0. 20%,农田和森林生态系统是构成乡村生态空间的主要成分,两者在近20年间的保留率均超过90%,这表明随着时间的推移,传统农区生态空间数量虽在减少,但整体结构依然稳定。生产生态空间和基础生态空间分布基尼系数分别在0. 08和0. 34左右,表现为绝对平均和相对合理的空间分布形态,说明传统农区生态空间总体上呈现出均衡且稳定的空间分布格局。川中丘陵区生境质量整体不高,2000年、2010年和2018年的生境质量指数分别为0. 310、0. 311和0. 309,生境质量指数呈先上升后下降的趋势,与乡村基础生态空间的数量改变呈正相关关系。     

SDGs框架下干旱区农业生态用水效率时空格局及影响因素

基于塔里木河流域46个县（市） 2015-2020年6年的面板数据，利用SBM-undesirable模型、核密度估计和Tobit模型分析流域内农业用水效率的时空格局及影响因素。结果表明：考虑了水污染的塔里木河流域农业生态用水效率呈现出逐年提高的趋势，但整体不高；流域内兵团各市和克孜勒苏柯尔克孜自治州的农业生态用水效率相对较高，其中又以阿拉尔市和若羌县为最高，达到了现有技术水平下的最优状态，效率值为1，而阿克苏地区和喀什地区的农业生态用水效率相对较低；农业生态用水效率值较高的县（市）主要分布在流域东部和西部边缘，研究时段内效率值分布重心呈现出自中部向西南部演进的趋势；进一步研究发现，农业水价、经济发展水平、节水灌溉技术等因素对流域农业生态用水效率的影响显著，水价越接近供水成本，对效率的提升贡献越大，节水灌溉技术和地膜应用越广，农业生态用水效率越高。研究的政策含义表明：应继续在流域内推广节水灌溉技术，除了普及滴灌设施以外，在条件适宜的区域可采用地膜覆盖来减少蒸发；应持续推进农业水价改革，因地制宜地调整农业用水价格，合理设置阶梯水价，积极探索水权交易制度。     

区域间用水结构演变及影响因子

我国区域间水资源量差异较大,而水资源的有效利用是我国经济社会发展的重要战略问题。为准确预测用水结构,基于2004—2018年数据,采用信息熵及主成分分析方法,分别从我国东北部、东部、中部和西部4大经济区中选取吉林、浙江、山东、湖南、四川和新疆6个省（自治区）的用水结构作为研究对象,分析其用水结构的演变过程及影响因子。结果表明:山东的用水结构均衡度呈递增趋势,其用水结构愈来愈趋于合理,而新疆的用水结构均衡度持续偏低,其他4省均无明显变化;用水结构的主要影响因子是经济社会发展、人口增长、节水技术、水资源禀赋及生态环境维护。最后,从产业结构、农业节水、生活用水、环境维护用水多元化等方面为优化用水结构提出建议。      

荒漠绿洲交错区生态空间网络粒度效应研究

以乌兰布和沙漠东北缘磴口县为研究区,针对县域生态空间网络的粒度效应开展研究。结果表明,空间粒度的变化对生态空间网络的空间结构、拓扑结构以及生态源地的面积与空间分布均具有明显的影响,而生态阻力的粒度效应并不明显。随着空间粒度的不断增大,生态源地的面积产生了明显的波动并且变得越发破碎;生态空间网络长度经历了从增加到减少的变化,其空间分布由最初的不断密集再到逐渐稀疏;生态空间网络的各项拓扑结构指数变化较为明显,随着空间粒度的不断升高,网络的度分布愈发集中,同配性、层次性、模块化增强,网络的不均匀性不断提升,连接性不断降低,总体向更加不稳定的方向变化。     

基于信息熵的忻州市用水结构演变及其驱动力的因子分析

基于1983-2012年的忻州市的用水数据,应用信息熵理论分析用水结构的演变,同时采用因子分析法分析用水结构演变的驱动力。结果表明,忻州市的用水结构特点是以农业用水为主,工业、生活用水比例较小;1983年以来总用水量基本稳定,农业用水量与总用水量保持一致的变化趋势,且呈极显著的正相关关系。农业用水比例总体呈波动下降趋势,工业用水、生活用水比例总体呈现波动缓慢上升趋势;用水结构信息熵结果表明:忻州市用水系统信息熵、均衡度变化趋势不明显;因子分析结果显示总人口、城镇人口、农业产值、地区生产总值、灌溉面积和气温是忻州市用水结构演变的主要驱动力。因此,忻州市应继续加大用水结构调整力度,发展高效节水农业,降低农业用水比例,提高该地区水资源开发利用结构的稳定性和均衡性。     

农业机械化生态服务功能的空间异质性分析

为了分析当前国内区域间农业机械化生态服务功能的空间异质性变化特征,研究运用2014年的省际面板数据基于"压力-状态-响应"视角构建了农业机械化生态服务功能评价指标体系。评价结果表明:基于"压力-状态-响应"视角来看,当前我国农业机械化生态服务功能存在一定程度的空间异质性,且与各区域所处的经济发展阶段和农业经济发展速度有紧密的联系;农业机械化生态服务功能较好的省(市、区)主要分布在华北、华东和东北地区,而服务功能差的省(市、区)遍布华北、华南、青藏、西北及西南地区,且经济发展速度有快有慢。     

滇中城市群国土空间格局识别与时空演化特征分析

为探索国土空间格局时空演化规律和分异特征,揭示国土空间数量结构与空间格局之间的耦合机理,开展了区域国土空间格局变化研究。以高原山区城市——滇中城市群为例,选取2000年、2005年、2009年和2015年土地利用数据、DEM数据作为基础数据源,从数量结构和空间布局两个方面对4个时点上滇中城市群国土空间格局变化特征进行分析。结果表明:以高原山区为主导的地形特征影响了滇中城市群国土空间格局分布,其垂直差异性显著,滇中城市群生态空间为绝对主体,生产、生活空间主要分布在城市群中部以东区域; 2000—2015年三生空间变化速度加快,且区域差异明显,生产、生活空间逐渐增加,生态空间持续减少,总体呈现"入不敷出"的态势,生态空间和生产空间面积的相互转换构成了国土空间格局图谱演变的主要类型;国土空间利用程度逐年提高,国土空间利用程度热点区主要集中分布在研究区中部和东部的部分地区; 4个时点上,研究区国土空间格局总体沿东北-西南走向分布,生产、生活空间在东北方向的分布最为聚集,生态空间格局分布较随机;生产、生活空间核密度测算值空间分布特征表现为中部、西部及东北部高,南部、西南部及西北部低,多核扩散破碎化明显,生态空间核密度测算值空间分布特征表现为中部以东较为密集,受人类活动干扰,破碎化严重,分布不均匀;西部大开发战略与相应土地政策实施促使滇中城市群国土空间格局变化明显。     

基于水资源分布的海南省生态安全分析

水资源空间分布状况直接决定着生态安全。参照洛仑兹曲线原理及基尼系数的计算方法,构建水资源与耕地、GDP和人口分布的空间匹配度系数,以此来衡量水资源分布与耕地资源、GDP和人口分布的空间匹配程度,得到海南省水资源与耕地资源、GDP和人口分布的空间匹配比较均衡的结果,目前海南省的生态处于安全状态。     

襄阳市河湖水系空间格局演变评估分析

河湖水系是水资源的载体,其演变将对自然生态环境和区域经济社会发展带来影响,研究河湖水系演变特征可为流域水资源的科学管理及河湖水系的均衡管控提供依据。以襄阳市为研究区,采用GIS和RS方法,基于河湖水系空间格局内涵,构建了包含水系数量、水系结构和水系连通3个方面的河湖水系空间格局演变评价指标体系,分析了全市新中国成立以来河湖水系空间格局的变化特征。结果表明:自1950年以来,河湖水系无论在数量、结构还是连通方面都发生了一定变化,河网密度及河网发育系数呈增加的趋势,水面率及主干河流面积长度在1996年最大,节点连接率及水系连通度均呈减小的趋势;人类活动是近年来河湖水系空间格局变化的主导因素,且其变化与不同时期经济社会发展需求密不可分,人类活动程度加强,水系结构趋于简单,连通性趋于下降。     

基于模糊综合评价的四川省水土资源承载力时空演变分析

【目的】正确认识和评价水土资源承载力,为四川省水土资源高效利用、生态文明建设提供科学依据。【方法】基于四川省经济社会、资源环境等相关数据,构建模糊综合评价模型,分析了四川省水土资源承载力的动态变化及区域差异。【结果】2005—2014年,四川省水土资源承载力整体呈波动缓慢上升趋势,其中压力子系统与响应子系统均缓慢上升,与水土资源承载力变化趋势基本一致;状态子系统评价指数呈明显波动上升趋势。从空间分布特征看,高等承载力区主要集中在东、中部地区,呈现出东高西低的特点。相对而言,2005—2014年四川省各市州水土资源承载力呈不同程度的波动变化。川中平原区、川东北丘区的大部分市州水土资源承载力有减小趋势,而川南丘区、川西高原区和攀西山地区整体呈上升态势。【结论】2005年以来,四川省的水土资源承载力小幅提升,但仍有较大的改善需求和空间。为全面提升水土资源承载力,提出了通过供给侧改革转变经济发展方式、严格控制用水定额和执行土地使用管制制度、重视水土资源的生态环境功能等对策。     

基于水足迹理论的山西省水资源利用与经济发展脱钩状况分析

为充分了解山西省水资源利用现状及变化趋势。基于水足迹理论分析了山西省及其各行政区2007-2016年的水资源利用状况,探讨了水资源配置和利用的时空变化特征,并结合协调发展脱钩评价模型对山西省水资源利用与经济增长协调发展进行评价。结果表明:①近十年来山西省水足迹总体呈现上升趋势,各行政区之间差异显著,其中运城市水足迹值最高,阳泉市最低。全省多年人均水足迹平均值为731.22 m~3/人。②水足迹结构在研究时限内基本稳定,农业水足迹占比一直保持在90%左右,工业用水小幅下降,生活、生态用水小幅上升。③山西省水资源自给率水平非常高,平均值为98.97%。除太原市外,其他地区水资源自给率均保持在97%以上。④山西省水足迹经济效益由2007年的28.13元/m~3上升到2016年的43.23元/m~3,各行政区10年间水足迹经济效益均有不同程度的提高。⑤10年间山西省各行政区的水资源压力指数均大于1,整体水资源压力指数由2007年的1.96上升到2016年的2.24,说明山西省水资源利用长期处于不安全状态,且地区差异明显。⑥山西省经济增长与水资源利用之间除2013年、2014年外均表现为协调关系。     

山东省农业机械化效率的时空分异特征

农业机械化水平不仅体现在农业机械装备的数量与主要农作物耕种收综合机械化率,更表现在农业机械的配置效率。为此,使用EBM超效率模型,测算了2011-2013年山东省17个地市农业机械化效率的变动状况。结果发现:山东省农业机械化综合技术效率总体上较低,且增长缓慢;山东省农业机械化综合技术效率呈现出"中间高、四周低"的空间格局,各地市农业机械化效率的空间差异明显,且未有收敛趋势;山东省农业机械化的纯技术效率总体上维持在较高的水平,且逐年上升,但纯技术效率空间差异大;山东省农业机械化的规模效率总体上不高,且增长幅度很小,有较大的上升空间。要想达到强有效前沿面,各地市需同比例缩减或单独缩减一定程度的拖拉机动力、拖拉机配套农具和联合收割机动力。     

关中地区近20年用水结构演变及其驱动力研究

用水结构的合理确定与科学预测是制定水资源开发利用规划的前提和基础,对于实现区域水资源合理配置、社会经济协调发展具有重要意义。在对关中地区近20年用水结构演变规律分析的基础上,引入信息熵的方法对关中地区用水结构发展的趋势进行了探讨;利用SPSS软件的主成分分析法对用水结构的影响因子进行筛选,分析了用水结构变化的驱动力因子。     

中国地理分区用水结构时空演变对比分析

水资源的稀缺和污染等问题影响着社会经济的发展,用水结构的优化是缓解水资源压力的有效途径.采用信息熵、均衡度、洛伦兹曲线和基尼系数等研究方法,对我国七大地理分区的用水结构时空演变特征进行对比分析.结果表明:我国总用水量在波动后呈先增后减趋势,各类型用水均衡性也在平缓上升;随着时间推移,华东、华南、华中、西南和华北等区,均...     

山东省灌溉农业分区农业用水特征影响因素研究

利用山东省2000~2005年期间各地市的农业需水量和用水量,计算出山东省各地的平均缺水程度指标;并根据山东省目前4种主要的灌区类型确定其相应的灌区指标;最后,根据山东省现有资料计算并分析各地市现状用水水平指标值。各相关指标值均很低,表明山东农业用水形势严峻,需要结合各地市自身情况,因地制宜发展高效节水灌溉技术,同时指标的确定也为合理利用农业水资源提供了科学依据。     

河南省水资源利用演变及边际效益分析

从经济学角度考虑,水资源供需矛盾的加剧提高了水资源的利用效益。用水量决定用水效益,用水效益制约水量在产业间的分配。在分析河南省及各地市2003—2013年用水演变的基础上,将水资源作为生产要素之一,利用C-D函数计算河南省2003—2013年农业、工业和生活用水边际效益。结果表明,河南省以生态用水量增长最为显著,各产业用水边际效益逐年递增,农业、工业、生活多年平均用水边际效益分别为2.35、130.96、9.51元/m3,工业用水边际效益高于农业和生活。河南省用水边际效益的增加与现行水价的偏低形成鲜明对比,计算结果对河南省水资源优化利用和水价改革具有一定的指导和参考意义。     

我国农业用水效率的时空差异

使用EBM超效率模型,综合考虑投入变量的径向与非径向特征,并对有效单元的排序进行分析,测算了2011-2013年我国20个农业省份农业用水效率的变动状况,结果发现:我国农业用水效率总体上较低,且呈现下降趋势,农业水资源并未得到较好的利用。农业用水效率呈现出"西部高、东部低、中部居中"的空间格局。各省份农业用水效率的差异明显,并未呈现收敛的趋势。我国农业用水的纯技术效率总体上不高,且增长幅度很小,有较大的上升空间。我国农业用水的规模效率总体上较高,但是三年间却在持续下降,同时规模收益处于递增趋势的省份持续减少。要想达到强有效前沿面,分属3个等级的17个无效省份,需同比例缩减或单独缩减一定程度的农业用水量。     

海南近期用水结构变化规律分析

用水结构反映了一定时期地区经济社会发展对水资源的需求差异,选取海南省2000~2016年用水数据,运用信息熵理论研究分析海南岛屿用水结构时空变化规律。研究结果表明:(1)近17年以来,海南省用水结构信息熵总体呈上升趋势,用水系统的稳定性和均衡性增强;(2)用水结构空间演变呈现显著的区域性差异,信息熵值从中部山区向四周沿海地区逐渐增大,用水结构系统的稳定性从中部山区往四周,特别是向南北两端增强,与其独特的岛屿地形地貌、水资源禀赋及经济社会发展特点基本吻合。