黑河中游用水与流域水资源利用的博弈分析

水资源问题一直是影响西北干旱区经济、生态、社会持续发展的限制性因素.黑河流域随着人口增长和社会发展,中游水资源的供需矛盾和下游地区生态恶化的问题呈加剧趋势.通过对影响流域水资源因素的博弈分析,解决中游和下游用水的矛盾.从流域内理性行为主体看,需要借助外界力量的引导,处理好区域经济发展与流域水资源利用和保护的关系;从中游与流域关系看,需要水资源管理部门的介入和中游地区的合作,协调好局部与整体的关系;从政府在流域水资源管理的作用看,政府可以通过制定法律法规、行政管理、改进节水技术和宣传教育等手段来协调流域水资源的供需矛盾,提高水资源利用效率,促进流域水资源的可持续利用.     

黑河中游绿洲用水系统与空间结构调整建议

黑河是我国西北干旱地区一条较大的内陆河流。本文所要分析研究的黑河中游即鹰落峡至正义峡段。该段位于河西走廊中部地带,全长186公里,流域面积1.87万平方公里,在行政区划上包括甘肃张掖市、临泽县、高台县、民乐县和山丹县五县市,总计人口106.54万个。黑河中游绿洲的建设,在河西地区和甘肃全省的经济发展中均具有较重要的地位。建国     

黑河干流中游地区季平均地下水位变化分析

黑河流域水 -生态 -经济矛盾极为突出 ,干流中游荒漠绿洲农业与下游生态用水分配问题是诸多矛盾的焦点。国务院黑河分水方案实施两年多来 ,下游生态环境恶化得到了初步的遏制 ,相应中游地区的可用水资源量减少。本文应用 53个长期地下水观测井资料 ,对中游地区近 2 0 a来各季节地下水埋深变化趋势进行了分析 ,并计算了分水实施前后地下水位的变化幅度。结果表明 ,近 2 0 a来张掖甘州区地下水位降低趋势最明显 ,其次是临泽县和高台县 ;分水后以甘州区地下水降幅最大 ,其次是高台县 ,临泽县地下水降幅最小。分水后以夏秋季节变化最大 ,冬春季节相对较小。     

黑河干流中游地区耗水量变化的历史分析

黑河流域水资源极其匮乏 ,加之地区上的配置不均衡和中游地区水土资源的过度开发导致了黑河下游严重生态环境问题 ,已影响到我国北方广大地区生态环境质量 ,受到国家的高度重视和全社会的广泛关注。黑河水资源开发利用主要集中在中游地区 ,该区是全国重要的商品粮、蔬菜和经济作物生产基地之一 ,耗水量占流域耗水量的 85 %以上 ,是黑河的主要耗水区和径流利用区。本文利用黑河上游控制站莺落峡站和中游控制站正义峡站水文资料 ,分析了黑河中游耗水量的变化 ,结果表明 :2 0世纪 80年代以前黑河中游耗水量在 4.2 0× 10 8m3 左右 ,比较稳定 ;进入 2 0世纪 80年代以来耗水量明显增加 ,80年代耗水量比 40年代末期至 70年代增加了 2 .0× 10 8～ 2 .5×10 8m3 左右 ;90年代耗水量又比 80年代增加了 1.6 0× 10 8m3 左右。 80年代以来流域耗水量呈明显增加的趋势 ,这是以人类活动影响为主的结果     

不同灌溉方式下棉田土壤盐分变化分析——以玛纳斯河中游典型灌区为例

采用田间取样、土样实验室分析以及统计分析等方法,对新疆玛纳斯河中游灌区漫灌、滴灌2种灌溉方式下棉田土壤含盐量在棉花全生长季的变化进行定量分析。结果表明:从土层角度分析,漫灌棉田0-100cm整个剖面土层以及各土层土壤平均盐分值低于滴灌棉田;漫灌棉花生长期内土壤盐分主要集中在40-60cm土层,而滴灌棉田土壤盐分主要集中在20-40cm土层;滴灌棉花生长期内各土层土壤盐分分布较漫灌棉田土壤盐分更均匀。从时间角度分析,漫灌棉田0-100cm整个剖面土层以及各土层盐分峰值出现的时间早于滴灌棉田;漫灌棉花生长期内各土层盐分峰值出现在5月或6月份,而滴灌棉田各土层盐分峰值出现在6月或7月份,6月或7月是漫灌、滴灌棉田垂直土层盐分分布比较均匀的时间。研究结论对减缓土壤盐渍化、指导灌溉施肥管理以及改善可持续土地利用的可能措施均有积极意义。     

黑河中游土地利用变化对生态系统服务的影响

土地利用变化直接改变生态系统结构、功能和过程,是生态系统服务变化的重要驱动力之一。基于黑河中游2000年和2014年土地利用/覆被数据和相关地理信息数据,利用InVEST模型模拟了黑河中游2000年和2014年生境质量、土壤保持量、水源涵养和气体调节4种生态系统服务的价值及空间分布特征,并通过划分5 km×5 km的格网计算其与土地利用强度的Pearson相关系数,定量分析土地利用变化对生态系统服务的影响。结果表明:12014年,黑河中游生境质量一般,土壤保持总量6.92×10~8t,产水量3.93×10~8m~3,固碳4.55×10~7t;2从2000—2014年,生境质量、水源涵养和气体调节能力大幅下降,东南部表现最为显著,土壤保持功能基本稳定;3土地利用强度与土壤保持不存在显著相关性,与生境质量、水源涵养和气体调节服务均呈正相关关系,表明土地利用强度的增加在一定程度上有利于生态系统服务价值的提高。研究结果可为黑河中游生态系统管理提供借鉴。     

干旱区天然低湿牧草地参考作物蒸散量研究--以黑河中游为例

以高精度的气象观测资料为基础,用FAO推荐的FAO Penman-Monteith公式估算了黑河中游天然低湿牧草地的参考作物蒸散量(ET0).结果表明在一个完整年度内,试验地ET0为1 194.3 mm,日均3.26 mm·d-1.在牧草不同生长季节,ET0变化剧烈,非生长期、生长初期、生长中期、生长末期ET0分别为0.92,2.13,5.33mm·d-1和2.52 mm·d-1,其蒸散量分别占全年蒸散总量的7.85%,5.02%,70.90%和16.23%.ET0在2月中下旬迅速增大,4月增大幅度最大,此后ET0进一步增大直到7月达到最大,随后ET0逐步减小,在11月中旬随着牧草生长期的结束降至年最低值.ET0在800时左右(生长中期在700左右)开始增大,1300达到最大,1800停止(生长中期在1900左右).     

黑河中游甘州区地下水埋深变化的时空分异

根据黑河中游甘州区地下水位埋深时间变化的相似性和差异性,选择了4个典型站点,分析其地下水埋深随时间的变化趋势及产生的原因。继而基于测井埋深时间序列变化的相似性、测井位置的临近性以及地下水补给的一致性,将整个研究区分成了4个分区。第Ⅰ分区地下水总体呈下降趋势,但波动性很大,且2001年以后地下水出现上升的迹象;第Ⅱ分区地下水位呈持续下降趋势;第Ⅲ分区地下水位在分水措施实施前缓慢下降,分水后地下水位显著下降;第Ⅳ分区地下水位呈先上升后下降的趋势。并对每个分区地下水位的变化从地下水的补给和利用等方面进行了阐述。     

黑河中游农业生态环境与种子产业可持续发展

从种子产业发展现状、区域农业生态环境条件等方面系统分析了黑河中游张掖市种子产业可持续发展存在的主要问题,并从农业生态环境改善、种子质量保障、社会和政策环境建设等方面提出了实现可持续发展的对策与建议。     

黑河中游过去20年地下水位空间变异性分析

以西北内陆干旱区黑河中游为研究对象,基于1985年和2005年地下水位观测资料,利用地理信息系统(GIS)和地统计学(Geostatistics)方法,综合分析了过去20年来地下水空间变异规律。结果表明:黑河中游近20年来地下水位空间相关性减弱,局部异质性增强,地下水的连通性和脆弱性增加,冲积扇中上部地下水补给区的水位下降(5～15 m)显著,冲积扇下部和河谷细土平原地下水消耗区水位稳定下降,河谷盆地和河谷平原区同时存在水位上升现象,产生了环境地质灾害。因此,为了保持干旱区内陆河流域可持续发展,需要从多角度分析流域的水资源变异规律,合理配置干旱内陆河流域水资源,针对局部环境地质灾害尽快采取相应措施。     

黑河流域农业用水健康性及其评价方法研究

定性评价了黑河流域农业用水健康性,并对其定量评价方法进行了初步探讨.在提出农业用水健康性科学内涵的基础上,分析探讨了农业用水健康性的评价标准、理论与技术基础.以协调性与效率性为标准,定性判断了黑河流域目前农业用水仍不健康.为进行定量评价,以资源利用效率、用水结构、用水效率和用水综合效益4个方面为准则,初步选择了20项指标作为农业用水健康评价的指标体系.     

玛纳斯河流域绿洲区气候变化特征分析与预测

利用1964～2007年玛纳斯河流域绿洲区5个气象台站逐月气温、降水数据,建立玛河流域绿洲区年均气温、降水序列,利用一元线性回归、Mann-Kendall等方法分析研究区44年来气温、降水的变化特征.并利用均生函数预测模型对研究区未来5年气温、降水变化进行预测.结果表明:1)玛河流域绿洲区近44a来气温呈显著上升趋势,...     

石羊河中下游绿洲水资源现状分析与对策研究

目前石羊河流域的来水量无法满足民勤和凉州两个绿洲的生存,其巨大的需水量缺口只能靠地下水进行补充,导致下游民勤绿洲生态崩溃。文中利用气象数据和自然社会经济统计资料,在分析了该流域气候变暖及来水量变化的前提下,计算了目前凉州绿洲和民勤绿洲用水量现状,并计算了采用退耕、调整种植结构、发展高效节水农业技术等措施后的需水量。结果表明:即使不考虑其他的各种方案,只要采用传统的退耕、调整种植结构、发展高效节水农业技术,在不开采地下水的情况下,就可以实现两个绿洲的生存。     

投影寻踪分类模型在黑河流域农业用水方案健康性评价中的应用

针对黑河流域农业用水比重大的特点,从农业资源利用、用水协调性、用水效率及效益4个方面构建了农业用水健康指标评价体系;建立了基于加速遗传算法的农业用水健康性投影寻踪评价模型;对黑河流域11个县1999、2006、2020年,3个水平年不同来水频率(50%、75%、95%)实际和拟定共计10个农业用水方案进行综合评价,并对结果进行分级。结果表明,各水平年拟定方案健康等级均高于实际农业用水方案,流域农业用水随时间1999—2006—2020年趋于健康发展,反映了各评价指标的贡献率和方向性,农业健康用水方案优化配置水资源,评价结果与区域近年来的农业用水发展情况相符,符合干旱地区水资源匮缺及生态环境脆弱的实际。     

Impact of land use chanse on water resource allocation in the middle reaches of the Heihe River Basin in northwestern China

In recent decades, China has been experiencing rapid economic development, population growth and urbanization. These processes have stressed the shortages of water resources in China, especially in the arid re- gions of northwestern China. In order to sustain the expanding cropland, people increased groundwater exploitation in these regions. The purpose of this study was to quantitatively analyze the changes in land use and water re- sources, and their relationship in the middle reaches of the Heihe River Basin, a typical inland river basin in northwest China. The data of land use change were interpreted using aerial photographs(1965) and Landsat TM images(1986 and 2007). The data of irrigation water volume in the irrigation districts were spatialized in the middle reaches of the Heihe River Basin. The spatial variation of the groundwater depth was interpolated using the geo- statistical method. The results showed that the cultivated cropland area along oasis fringe increased by 15.38% and 43.60% during the periods 1965–1986 and 1986–2007, respectively. Surface water amount for irrigation had almost doubled from 1956 to 2010. The decrease of grassland area mainly occurred at the alluvial fan in front of the Qilian Mountains, with 36.47% during 1965–1986 and 38.56% during 1986–2007, respectively. The groundwater depth in front of the mountain constantly increased from 1986 to 2007. We found that the overuse of surface water and overexploitation of groundwater had direct consequences on the natural environments. We suggests that the efficiency of surface water resources use among different irrigation districts needs to be improved, which will sig- nificantly ease the conflicts between increasing water demand for irrigation and a shortage of water resources in the middle reaches of the Heihe River Basin.     

Impact of land use change on water resource allocation in the middle reaches of the Heihe River Basin in northwestern China

In recent decades, China has been experiencing rapid economic development, population growth and urbanization. These processes have stressed the shortages of water resources in China, especially in the arid re- gions of northwestern China. In order to sustain the expanding cropland, people increased groundwater exploitation in these regions. The purpose of this study was to quantitatively analyze the changes in land use and water re- sources, and their relationship in the middle reaches of the Heihe River Basin, a typical inland river basin in northwest China. The data of land use change were interpreted using aerial photographs(1965) and Landsat TM images(1986 and 2007). The data of irrigation water volume in the irrigation districts were spatialized in the middle reaches of the Heihe River Basin. The spatial variation of the groundwater depth was interpolated using the geo- statistical method. The results showed that the cultivated cropland area along oasis fringe increased by 15.38% and 43.60% during the periods 1965–1986 and 1986–2007, respectively. Surface water amount for irrigation had almost doubled from 1956 to 2010. The decrease of grassland area mainly occurred at the alluvial fan in front of the Qilian Mountains, with 36.47% during 1965–1986 and 38.56% during 1986–2007, respectively. The groundwater depth in front of the mountain constantly increased from 1986 to 2007. We found that the overuse of surface water and overexploitation of groundwater had direct consequences on the natural environments. We suggests that the efficiency of surface water resources use among different irrigation districts needs to be improved, which will sig- nificantly ease the conflicts between increasing water demand for irrigation and a shortage of water resources in the middle reaches of the Heihe River Basin.     

黑河流域中部土壤微量元素有效态含量的空间变异及丰缺评价

基于G IS技术,通过地统计学方法对张掖临泽、山丹、民乐县和甘州区农田表层土壤有效Fe、Cu、Zn、Mn、N i和Co含量的空间变异、丰缺状况及影响因素进行了研究。结果表明:有效Fe含量的最适模型为球状模型,Cu、Zn和N i为指数模型,Mn和Co为高斯模型;有效N i和Mn具有强烈空间相关性,有效Fe、Cu、Zn和Co具有中等空间相关性;各微量元素有效态含量均具有各向异性。研究区域有效Fe、Cu、Zn和N i含量在甘州区最高,有效Mn和Co含量由东南到西北逐渐减小;有效Cu和N i含量大部分面积处于中等及丰富水平,而有效Fe、Zn和Mn含量为中等及偏低水平。土壤有机质与六种微量元素有效态含量均呈显著或极显著正相关;pH与有效Fe、Cu、Zn和N i含量呈显著或极显著负相关。     

气候暖湿变化对黑河流域绿洲农业生产的影响

利用黑河流域上中游6个气象台站1959—2009年气象资料,黑河50年流量资料及张掖市30年小麦、玉米生育资料,探讨流域气候变暖、增湿背景下农业气候条件、水文特征变化对农作物种植结构、作物布局、生育期进程和产量的影响。研究表明:近50年黑河流域增温趋势明显,中、上游地区增温趋势尤为显著,其上游地区倾向率最大,达0.53℃·10a-1,中游地区达0.35℃·10a-1;热量条件好转,≥0℃积温,上游、中游、中下游分别比60年代增加151.1℃、387.6℃、247.3℃;降水趋势中游地区变化平缓,中、上游地区秋、冬两季明显增加,其倾向率中游地区达3.38 mm·10a-1,上游地区达13.87 mm·10a-1;气候变暖、增湿有利于农业生产发展,使农业生产潜力增大,但水、热不同季,时空差异大,使易受春旱和春末夏初干旱威胁的高耗水、喜温凉气候的春小麦、水稻等作物产量增长趋势变缓,生育进程加快,发育期缩短,近10年春小麦发育期比20世纪80年代平均缩短了4 d,适宜种植区面积减小,品质下降;而品质好,经济效益高且喜温的玉米、棉花适宜种植区面积扩大,种植海拔上限提升,玉米中晚熟品种种植适宜区上限高度已由海拔1 500 m提升到海拔1 800 m左右,作物发育期延长,近10年发育期比20世纪80年代延长了13 d,产量提高;气候湿润指数呈周期性波动性变化,20世纪80年代中期以前呈波动性上升趋势,以后由于流域内增温幅度大于增湿幅度,水、热增长趋势失衡,使得气候湿润指数缓慢下降。导致高山冰川、积雪融化速度加快,河流来水量增加,水资源过度消耗,对流域内绿洲农业可持续发展影响巨大。