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。     

黑河大墩门至狼心山段生态需水量估算

采用不同方法估算了研究区2001年、1991年和1987年的生态需水量,对生态需水结构进行了分析.结果表明:2001年最低生态需水量为0.756 7×108～0.789 7×108 m3,1991年最低生态需水量为0.869 7×108～0.907 8×108 m3,1987年最低生态需水量为0.646 4×108～0.671 5×108 m3,生态需水结构和生态系统退化密切相关.不同时期生态需水的定量计算和定性分析,对科学制定生态恢复方案和水量分配方案具有很大的现实意义和借鉴作用.     

额济纳绿洲植被生态需水量空间分布

生态环境需水量是当前水资源管理等学科研究的重点和难点。以额济纳绿洲为例,采用GIS技术进行生态分区的基础上采用阿维里扬诺夫方法估算绿洲植被生态需水。结果表明:现状2009年绿洲植被最低生态需水总量为4.72262×108m3。从地区分布看,东河上段、东河中段、东河下段、西河、两湖区和中戈壁的植被生态需水分别占绿洲植被总需水量的8.8%、2.8%、34.3%、46.3%、6.8%、1.0%。要将植被恢复到20世纪80年代的规模,绿洲植被最低生态需水总量为7.12841×108m3。从地区分布看,东河上段、东河中段、东河下段、西河、两湖区和中戈壁的植被需水占绿洲植被总需水量的12.7%、4.5%、30.6%、39.6%、10.6%、2.0%。在现状流域水量分配方案下,平水年和枯水年都存在不同程度的缺水量。以上研究成果可为目前实施的生态水量调度提供技术支撑和参考。     

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。     

恢复生态地下水位的需水量及恢复方案研究——以额济纳盆地天然植被为例

在综合分析有关研究文献的基础上,确定了额济纳天然植被恢复的合理生态地下水位是2～4 m.给出恢复生态地下水位的需水量计算方法,并计算了恢复到合理生态地下水位的需水量为32.57×1O8～20.44×108m3.还通过对地下水不同补给途径的分析,计算出地下水的补给量共计8.45×108m3/a.按照黑河流域调水方案,要将不同现状地下水位恢复到合理生态地下水位还有一定难度.因此,考虑在不同恢复期限内,按不同恢复程度逐步恢复的方案.经分析论证后,最后提出了5年80%恢复生态地下水位到4 m和5年50%恢复生态地下水位到2 m作为规划方案.2种方案的实施均可使额济纳退化的天然植被得到有效恢复.     

渭干河—库车河三角洲绿洲种植业需水分析

采用FAO-PM公式,参照毗邻地区的灌溉试验成果和当地群众的灌水经验,结合土壤供水量和不同作物对地下水的利用量,根据渭干河-库车河三角洲绿洲区域2005年的作物种植面积,计算该区农作物的总需水量.结果表明:渭干河-库车河三角洲绿洲农作物需水量总计8.01×108 m3,农作物需水量占河道来水量的28.49%.作物总需水中粮食作物需水量占37.22%,经济作物的占59.35%,饲料作物的占3.43%.粮食作物需水定顿较经济作物和饲料作物高,就具体作物而吉,水稻、蔬菜、冬小麦、棉花、苜蓿、油菜等需水定额较高,玉米、瓜类和薯类等较低.各县单位面积需水量差异不大,平均值为5 890.35 m3/hm2,库车县最高,为6 035.32 m3/hm2,沙雅县最低5 746.37 m3/hm2.农业需水量与作物结构密切相关.农业用水浪费严重,使渭干河-库车河三角洲绿洲农作物实际用水量远高于其需水量的理论计算值.     

陕西关中地区生态需水量的初步估算

生态需水量的计算是水资源优化配置的前提和基础。通过分析生态需水的概念和分类,将陕西关中地区的生态需水划分为3类:河道外的生态需水、河道内的生态需水和城市生态需水。详细界定了3种生态需水的内涵和计算方法。植被生态需水量的计算采用直接计算法,即各种植被面积和植被蒸散发量的乘积求和;人工水域生态需水量的计算采用多年平均蒸发量与降水量的差值乘以水域面积;河流基本生态基流量以早期未遭到人类破坏的河流(渭河1963-1983年)最小月平均实测径流量的多年平均值作为基准;河流输沙需水量以多年平均输沙量与多年最大月平均含沙量的平均值的比值来计算。结合现有的数据,对关中地区的生态需水量进行了估算,现状水平年(2005年)生态需水量是45.73×108m3。由于生态需水是一定经济技术条件下的产物,可以根据现状水平年生态需水量来计算其他年份的生态需水量。     

新疆奎屯河流域平原区生态需水研究

新疆奎屯河流域地处我国西北干旱区,随着人口增加和经济发展,国民经济需水与生态需水已成为流域水资源开发利用和生态环境保护的主要矛盾。因此,为了实现奎屯河流域水资源的可持续利用及国民经济的可持续发展,急需对生态需水进行研究。本文以流域社会经济与生态环境协调发展为目标,分析了奎屯河流域存在的主要生态环境问题,在干旱区生态需水概念与分类的基础上,给出了奎屯河流域生态需水的界定范围。在此前提下,从流域生态环境现状及未来需求出发,采用不同的计算方法,对流域生态需水进行了计算,可为流域水资源优化配置及生态环境建设提供科学的依据。结果表明:奎屯河流域生态需水达5.65×108m3,占流域水资源总量16.98×108m3的33.3%,占径流总量15.41×108m3的36.7%。其中天然绿洲生态需水为2.41×108m3,占生态需水的43%;人工绿洲生态需水达3.24×108m3,占生态需水的57%。     

晋西黄土丘陵区植被生态需水研究

以水量平衡关系为理论基础,采用1961-2007年晋西黄土丘陵地区14个气象站的气象资料,在GIS技术支持下估算该地区的植被需水量,分析植被需水量的时空变化以及缺水量。研究结果表明:晋西黄土丘陵地区现有植被适宜需水量为40.759×108m3,最小生态需水量为24.784×108m3,从北到南呈递增趋势;适宜和最小亏缺水量分别为5.581×108m3和0.414×108m3,区域分布是中部最多,南部次之,北部最少;植被生态需水和缺水表现出不同的年变化和月变化趋势和空间分异规律。生态需水量与亏缺水量的计算结果为改善晋西黄土丘陵区生态环境,合理利用水资源和植被资源,提高生态、经济与社会效益提供参考依据。     

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。     

新疆渭干河——库车河三角洲绿洲天然植被生态需水研究

新疆渭干河—库车河三角洲绿洲深居内陆,属于典型的大陆性干旱气候区,水资源缺乏,生态与环境脆弱,平原非灌区天然植被主要依靠汲取浅层地下水来满足其对水分的需求。本文利用遥感技术、水文地质调查等手段查明了研究区内的浅层地下水埋深和天然植被分布面积,应用GIS技术划定计算单元,利用典型地下水均衡试验场潜水蒸发和蒸腾试验成果确定各计算单元的潜水蒸发系数和植被系数,进而计算出现状条件下研究区域天然植被生态需水量为5.37×108m3,其中林灌地生态需水量为0.95×108m3,占17.71%,草地生态需水量为4.42×108m3,占82.29%。     

塔里木河干流上中游丰枯情景下生态水调控研究

为保护及恢复塔里木河干流受损的天然植被生态系统,利用遥感影像、水文、植被等数据,借助野外监测、地理信息技术与模型模拟相结合的手段,厘定了不同来水频率下河水的损耗量、可调生态水量及生态供水量;结合天然植被的分布特点及需水规律,制定了不同水情条件下的生态水调控方案。结果表明:(1)在10%、25%、50%、75%、90%的来水频率下,生态供水量分别为48.39×10~8m~3、38.05×10~8m~3、27.20×10~8m~3、17.41×10~8m~3和11.93×10~8m~3,对天然植被生态需水量的保障度分别达到217%、171%、122%、78%和53%。(2)在丰水年、平水年、枯水年,设定促进天然植被"恢复"及实现"基本保护"和"重点保护"3个生态目标,以3~5 a为周期、轮灌时段7—9月、持续时间15~20 d的生态水调控方案。具体而言,丰水年在重点保护区、生态敏感区和生态脆弱区实现2~3次的漫溢,平水年在重点保护区(适当情景下涵盖生态敏感区和生态脆弱区)实现1~2次漫溢,枯水年仅通过河损补给重点保护区的生态用水。以上研究可为塔里木河干流水资源的优化配置与天然植被的生态保护及恢复提供重要的科学依据和技术参考。     

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。     

地下水位对河套灌区生态环境的影响

随着我国大型灌区节水改造工程的实施,河套灌区年引水量将由年均引水量的50多亿m3逐渐减少到2010年的40亿m3。由于引黄水量的减少,地下水位开始下降,土壤表层盐份相随减少,灌区生态环境得到改善。但地下水位继续下降将会对灌区生态环境产生什么样的效应?本文通过实地调查和参考本地区过去及其它地区的实验资料,对灌区年灌溉引水量及地下水位变化做了分析,并对其产生的生态环境效应进行了讨论。建议灌区年引水量保持现有水平;在小区域抓紧试验观察地下水位进一步降低带来的影响;利用灌溉间息水补充生态水,避免地下水位进一步降低,以保持或进一步改善生态环境。     

洪河国家级自然保护区湿地生态环境需水初探

以洪河国家级自然保护区湿地为例 ,对其各生态环境需水的配制要素—植物需水量、土壤需水量和野生动物栖息地需水量分别进行了计算 ,最后估算出了该湿地植被生长期内生态环境需水量。计算表明 ,洪河国家级自然保护区湿地最小生态环境需水量为 1 .0 2亿m3,优等生态环境需水量为 1 .95亿m3。最后 ,针对保护区湿地目前面临的水文危机 ,提出了相应的措施和对策。     

金昌水资源特点及供需平衡研究

本文通过建立金昌市人口与牲畜增长规律 ,第二、三产业的GDP增长率规律数学模型 ,计算出在长时间序列中的用水量持续增长状况及根据金昌市农业节水技术和城市生态规划 ,得到农业、生态用水量规划数据。根据水量平衡原理 ,分析了金昌市未来水量供需平衡问题 ,对指导金昌水资源利用 ,具有一定的现实意义。