基于水足迹理论的内蒙古1990～2016年水资源评价

水足迹是基于消费基础的水资源占用情况的指示器,能深刻揭示社会经济系统对水资源的真实消费,为水资源的科学管理提供了新视角。文中采用自下而上的水足迹法,从时空范畴的角度出发,对内蒙古水资源状况进行了定量分析与评价。结果表明:1990~2016年内蒙古水资源总量和人均量的波动趋势总体一致,人均水足迹增长了131.88m3/人,虚拟水足迹占优势地位,未超出水资源承载力范围;各盟(市)的人均水足迹差异显著,巴彦淖尔的最小,阿拉善的最大,且实体水足迹中农业用水占比较大;除呼伦贝尔、通辽、兴安盟和锡林郭勒外,各盟(市)水资源利用均处于超载状态。内蒙古水资源的时空分配极不平衡,协调各盟(市)间的用水关系和优化用水结构迫在眉睫。     

西北地区水资源、能源和粮食系统协同关系评估——基于复杂系统协同进化视角

基于复杂系统协同进化理论,提出区域水-能源-粮食复杂系统协同评估框架,从系统和变量维度对西北地区水资源、能源和粮食系统的协同关系进行评估。结果表明：1)水资源、能源和粮食系统的有序度和水-能源-粮食系统的整体协同度均呈现上升趋势,系统的适应性逐渐增强。2)水资源-能源关系以“偏利水资源系统”的弱协同为主,水资源-粮食关系以“偏利粮食系统”弱协同为主,能源-粮食关系主要分为“互利”强协同和“抑制”不协同。3)系统变量的关联关系以正向“协同”为主,表征用水情况的序参量是影响系统协同进化的核心变量。     

基于农业水足迹的水资源安全时空变化分析——以新疆和田地区为例

和田地区是典型的内陆干旱区,研究区域水资源安全对指导水资源开发利用,促进社会经济与水资源可持续发展具有重要意义.本文基于水足迹理论,研究和田地区1989—2018年农作物生产和动物产品生产的农业生产水足迹的组成及时空变化,通过水足迹强度和水资源压力指标从水资源消耗和污染两个角度分析和评价水资源安全状态的时空变化.结果表...     

基于水足迹理论的青海省水资源利用评价

水资源是经济社会和生态环境可持续发展的重要限制性因素,是重要的自然资源和经济资源。文中采用水足迹模型、水资源负载指数等,利用统计数据对青海省2003-2017年共计15年间的各类水足迹指标进行计算分析。结果显示:(1)青海省2003-2017年总水足迹总体呈现波动上升趋势,人均水足迹增长明显,水资源利用效率显著提高;(2)农业水足迹绝对增量最大,占比始终在80%以上,生态水足迹涨幅最大,工业水足迹减少明显;(3)青海省水资源压力有上升趋势,水资源利用程度较低,开发潜力大。青海省在我国水资源占有量上地位特殊,尽管本地水资源利用状况较好,但是仍应进一步调整水资源利用结构和策略,为保护三江源生态、保障中东部地区水资源安全做出贡献。     

基于水足迹的民勤县农作物耗水当量与气候响应评估

在阐述水足迹、水资源压力指数的基础上,计算了1991—2013年民勤县8种主要农作物(玉米、小麦、棉花、葵花、苹果、瓜类、蔬菜)蓝水需水量、总耗水当量和单位作物耗水当量,研究了这些作物在23年内总耗水当量和单位耗水当量的时间序列变化规律,并对比三种经济技术耗水分离模型,分离出4种典型作物(小麦、玉米、棉花、瓜类)单位气候耗水当量,最后选择逐步回归分析法探讨了作物气候耗水当量与相关气候因子之间的关系。结果表明:(1)民勤总耗水当量逐年增加,粮食作物总耗水当量变化最大,蔬菜、油料作物(葵花)次之,单位作物耗水当量在震荡中逐年递减;(2)HP滤波法为最优气候耗水当量分离模型,单位作物气候耗水当量趋势性不明显,序列期内震荡显著,且不同作物差异较大;(3)显著影响单位作物气候耗水当量的主要气候因子为5、6月份总降水量和7月份相对湿度,与生长期内气温要素相关性不强。可见,不同作物耗水变化的气候响应模式差异较大,整体受降水和温度的影响显著,但对全球气候变暖大趋势的响应机制尚不明确。     

敦煌1980-2012年农业水足迹及结构变化特征

运用水足迹模型,从生产水足迹角度计算评价了1980-2012年敦煌市农业水足迹及水资源的可持续性,并进行敦煌农业水足迹结构的合理性研究.研究表明:(1) 1980-2012年敦煌市农业水足迹从1980年的1.26×108m3增加到2012年5.43×108m3,对水资源的真实占用是农业用水统计量的1.72倍;敦煌以经济作物为主的农业结构不合理,耗水作物占经济作物种植的50％以上.(2)水足迹研究为解决干旱区水资源在本流域或更大范围内的合理配置提供了借鉴.敦煌市水资源利用呈不可持续状态,调整经济作物种植结构、实施虚拟水战略,实现农业水资源的高效利用是缓解敦煌水资源紧缺问题的主要措施.     

基于GIS的中国2000年水足迹省区差异分析

总结目前对于水足迹测评的常用方法,并简要介绍了虚拟水的核算原则。通过对2000年中国各省人均水足迹与人均用水量的比较,借助于统计分析软件SPSS对各省区人均水足迹进行了系统聚类,在GIS软件的支持下,将中国31个省区的人均水足迹划分为5类,其中人均水足迹在480 m3/a以下的仅有广西,480~550 m3/a的有四川、贵州、江西、浙江,700~850 m3/a的有新疆、甘肃、宁夏、山西、北京、上海、天津、黑龙江、辽宁,850~950m3/a的有内蒙古和青海,其余省份介于550~700 m3/a,制作了中国2000年各省人均水足迹空间分布图。     

基于生态压力指数的商洛市土地生态安全研究

应用生态足迹原理和生态压力指数方法,对商洛市2007—2011年的人均生态足迹和人均生态承载力进行了计算,并对同时期的土地生态安全状况进行了等级划分。结果显示,商洛市的土地生态安全处于“较安全”等级,生态压力指数呈先增加后减小的变化特征,说明商洛市生物生产性土地产出在逐年增强,土地生态安全状况总体较好。     

基于耕地生态压力指数的中国耕地压力时空差异分析

根据生态足迹的基本原理和计算方法,利用耕地生态压力指数对中国1995~2005年的耕地压力进行测算。结果表明:1)近11年的中国耕地生态压力指数比较大,并处于上升趋势,其主要原因是我国耕地面积持续大量的减少和人口快速的增加;2)耕地压力省际差异比较大,东南和西南地区的耕地压力明显高于中部和北部地区;3)直辖市和东南部地区耕地生态压力指数等级增高,北部、西北和中部的大部分地区指数等级无变化,仅中部和东北部的少数地区指数等级变小,但并不明显。基于我国耕地压力现状,为缓解我国的耕地压力提出相应的建议。     

基于产业结构优化的鄂尔多斯市虚拟水贸易研究

在鄂尔多斯市产业结构优化的基础上,对该地区进行了虚拟水贸易研究和虚拟水评价指标分析。结果表明:2020年鄂尔多斯市是一个虚拟水净出口地区,该地区工业产品虚拟水净输出量最大,占虚拟水输出总量的63.87%,消耗虚拟水量较大的粮食和牲畜等农业产品的净出口比例明显降低,由现状年的42.42%下降到36.13%;2020年鄂尔多斯市的水资源进口依赖度为3.42%,水资源自给率为69.76%,说明规划年鄂尔多斯市的水资源可以自给,能够满足本区域居民所消费的所有产品和服务的水资源需求,但水匮乏度为147.80%,从虚拟水角度来看要实现社会经济的可持续发展,还须通过区域外调水来保障。     

陕西省农业水资源安全阈值研究

以小麦、玉米、稻谷和豆类4种粮食作物为研究对象,从陕西省人均粮食标准入手,推算全省粮食总需求量,再根据陕西省各类粮食作物需水量和粮食作物的雨水有效利用量,最终得到全省粮食安全条件下的农业水资源最低标准,即陕西省的农业水资源安全阈值为68.63×108m3。根据陕西省多年的实际灌溉用水量可以得出陕西省农业水资源处于不安全状态,即为实际灌溉用水量低于农业水资源安全阈值。陕西省要保证粮食安全就必须加大节水农业的发展及提高雨水资源的有效利用量。     

基于水土资源约束的新疆开都河—孔雀河流域城镇发展研究

文中在研究开都河-孔雀河流域水土资源的基础上,分析了流域各县市水资源的利用状况及其短缺程度;根据城镇用水和城镇化发展状况将研究区城镇划分为三种类型进行分析,发现城镇化和工业化水平较高的库尔勒和尉犁,用水效率较高;发展水平较低的城镇浪费较严重,用水效益较低,缺水又耗水。对土地利用状况的分析发现,开孔河流域城镇土地利用效益低下且极不平衡。除库尔勒和尉犁用地效益较高外,其余各县单位建成区土地产值较低,用地不经济。为了实现研究区域水土资源的效益最大化,继续推进库尉一体化进程,提出点轴空间发展模式,建议焉耆、和静、和硕、博湖实行集中供排水,走资源节约型城镇化的道路。     

基于"量-质-域-流"四维指标体系的水资源荷载状况评价——以黑河流域三地市为例

随着社会经济用水不断增加,水资源供需矛盾加剧,水资源系统出现荷载不均衡现象,制约了区域发展,危及生态环境良性循环。本文从水资源系统的负荷需求和承载能力出发,基于“量、质、域、流”四个维度构建水资源荷载均衡评价指标体系,采用指标规范化的正态云模型,评价2015年黑河流域张掖市、酒泉市、阿拉善盟水资源配置方案的荷载均衡状况,并依据负荷与承载能力评分二维坐标,分出低负荷-高承载能力、低负荷-低承载能力、高负荷-高承载能力和高负荷-低承载能力四个分区。评价结果表明：2015年三地水资源荷载状况均为Ⅳ级,张掖市综合评分为3.697,酒泉市为3.657,阿拉善盟为3.901,三地均处于高负荷-低承载能力区域;三地在水质维度上处于低负荷-高承载能力区间,水质维度评分均处于Ⅱ级,酒泉市水质评分优于张掖市,张掖市水质评分优于阿拉善盟;在水量、水域、水流维度上均处于高负荷-低承载能力区间,水量方面三地处于Ⅳ级,张掖市优于酒泉市,酒泉市优于阿拉善盟;水域方面张掖和阿拉善盟评分均处于Ⅴ级,酒泉评分处于Ⅳ级;水流方面三地均处于Ⅴ级。需要采取调控手段在水量、水域、水流方面上进行“增强承载”和“卸荷”。     

基于足迹家族的甘肃省生态文明建设评价

改进了足迹家族法并应用于甘肃省的生态文明建设评价,结果表明:1990—2013年甘肃省生态压力处于中等水平,温室气体(GHG)排放由较低升至中等,水资源压力较高;生态文明建设为中等水平。空间上,生态压力较高的有兰州、白银、嘉峪关,较低的有酒泉、陇南、庆阳、张掖、甘南,其余地区为中等水平;GHG排放较高的是金昌、嘉峪关、兰州,中等的是酒泉、白银和张掖,其余地区较低(临夏为碳汇);水资源压力较低的是甘南、临夏和陇南,中等的是张掖和酒泉,其他9市压力较高;生态文明水平较高的有甘南、临夏、陇南和张掖,较低的是白银、金昌、兰州和嘉峪关,其余地区中等。     

Coupling analysis of social-economic water consumption and its effects on the arid environments in Xinjiang of China based on the water and ecological footprints

In arid areas,ecological degradation aroused by over-exploitation of fresh water,expansion of artificial oasis and shrinkage of natural oasis,has drawn attention of many scholars and officials.The water and ecological footprints can be used to quantitatively evaluate the water consumption of social-economic activities and their influence on the eco-environments.In addition,increase of the water footprint indicates the expansion of artificial oasis,and the influence on the natural oasis could be reflected by the variation of the ecological footprint.This study was conducted to answer a scientific question that what is the quantitative relationship between the expansion of the artificial oasis and the degradation of the natural oasis in the arid environments of Xinjiang,China.Thus,based on the social-economic data,water consumption data and meteorological data during 2001–2015,we calculated the water and ecological footprints to express the human-related pressure exerted on the water resources and arid environments in Xinjiang(including 14 prefectures and cities),and explore the relationship between the water and ecological footprints and its mechanism by using the coupling analysis and Granger causality test.The results show that both the water and ecological footprints of Xinjiang increased significantly during 2001–2015,and the increasing rate of the ecological footprint was much faster than that of the water footprint.The coupling degree between the water and ecological footprints was relatively high at the temporal scale and varied at the spatial scale.Among the 14 prefectures and cities examined in Xinjiang,the greater social-economic development(such as in Karamay and Urumqi)was associated with the lower coupling degree between the two footprints.Increases in the water footprint will cause the ecological footprint to increase,such that a 1-unit increase in the consumption of water resources would lead to 2–3 units of ecological degradation.The quantitative relationship between the increases of the water and ecological footprints,together with the intensities of water consumption both in the natural and artificial oases of Tarim River Basin,have approved the fact that the formation and expansion of 1 unit of the artificial oasis would bring about the degradation of 2 units of the natural oasis.These conclusions not only provide a technical basis for sustainable development in Xinjiang,but also offer a theoretical guide and scientific information that could be used in similar arid areas around the world.     

基于GIS技术的祖历河流域粮食产量及粮食安全分析

借助3S（RS、GIS、GPS）技术,在地处干旱、半干旱黄土高原、水资源是土地生产力限制因子的祖历河流域,建立了流域粮食单产10年平均值的产量估算限制因子回归模型。通过将该模型与GIS耦合,模拟了全流域粮食产量的空间分布,以乡镇为离散单位,统计分析了流域粮食总产量和人均粮食产量及其空间分布,分析了流域粮食供需现状以及粮食安全问题。结果表明：祖厉河流域主要以雨养农业为主（旱地面积占总耕地的92.74%）,由于水资源短缺,旱地粮食产量普遍偏低,单产在630.1～1 231.5 kg·hm^-2之间,仅有水浇地单产的1/4～1/5,而且空间分布不均匀;灌区粮食产量较高,可达3 750～5 250 kg·hm^-2;全流域粮食总产量4.17×10⁸ t,人均粮食产量481.94 kg·人^-1,粮食产量能够满足流域人口需要。虽然人均粮食产量小于395 kg·人^-1的乡镇有16个,占全流域的25.4%,但可以通过流域内部粮食调配,实现供需平衡。     

不同粮食消费模式下西北旱区大型灌区耕地压力分析

利用耕地压力指数模型,计算分析了2010年西北旱区大型灌区不同粮食消费模式下的耕地压力指数、粮食盈余情况及可再承载人口状况。结果表明:在平衡膳食(PH)、初步小康或营养安全(XK)、富裕型(FY)社会三种不同粮食消费模式下,西北旱区97所大型灌区的耕地压力虽差异明显,但整体压力较小,三种模式的平均耕地压力指数(K值)均小于1,人粮关系较为和谐,除保证自身粮食需求外仍有一定的粮食盈余;三种模式下,粮食盈余量为869.19、586.18、41.46万t,可再承载人口数为2698.75、1465.46、75.38万人。     

基于Z指数的陇东黄土高原干旱特征分析

选取甘肃陇东地区10个代表站1961～2008年48年逐月降水量资料,根据计算出的Z指数按旱涝等级划分标准,把Z指数划分成7个等级,确认陇东干旱强度,研究发现在过去48 a中,陇东年Z指数有显著的下降趋势,即陇东地区近48 a来总的趋势是向干旱发展的,20世纪90年代干旱强度明显增强.春秋干旱严重,总趋势为增多,夏冬干旱较轻,总趋势为减少.分片干旱特征显示48 a中的Z指数变化有显著的下降趋势,年干旱具有连续性,综合分析春、夏、秋冬四季最严重的干旱都发生在90年代,1997年春夏秋冬四旱相连,对农业的危害最重.