黑河流域不同生育期生态用水量变化分析

根据不同农作物、森林等植被的生物学特性,采用张掖和额济纳旗的气象资料,估算了3~10月各旬平均的作物生态需水量,分析了张掖人工绿洲近20 a来主要农作物的种植面积和灌溉面积、作物以及下游天然绿洲的生态需水量的生育期变化。结果表明,绿洲产业结构调整的结果是,经济作物种植面积有所增加,粮食作物种植面积下降了26.6%。通过对黑河流域中游人工绿洲和下游天然绿洲逐旬生态需水量的估算发现,人工绿洲的主要粮食作物小麦、玉米与下游天然绿洲的生态需水量在生育期上不同步,小麦、玉米需水高峰分别在6月中旬和8月中旬,用水量分别为6.14 mm/d和8.6 mm/d;天然绿洲的需水高峰出现在8月下旬,为8 mm/d。张掖人工绿洲的区域平均生态需水量高峰在6月中旬,为6.37 mm/d,天然绿洲的需水高峰在8月下旬,区域最大需水量为6.06mm/d。对于整个流域,最大需水量高峰在6月中下旬,为6.03 mm/d。中游人工绿洲与下游天然绿洲生态用水的时间差,为水资源的合理调配提供科学依据。     

新疆水资源生态足迹核算与预测

根据水资源生态足迹的基本原理和计算模型,引入水资源负载指数,对新疆2005—2014年水资源生态足迹、水资源生态承载力进行计算,并运用灰色预测模型GM(1,1)对2015—2025年的生态赤字/盈余趋势进行预测。结果表明:(1)新疆历年水资源生态足迹大于水资源承载力,处于生态赤字状态,从2005年的-7.83×10~7hm~2下降至2013年的-9.06×10~7hm~2,水资源开发率很低;(2)2005—2014年新疆水资源生态足迹和承载力均呈上升趋势,人均生态足迹和人均承载力呈上下波动状态,生产用水生态足迹在三个水资源账户中比例最大,远远超出其它两部分,占总水资源足迹的95.86%;(3)水资源负载指数总体呈上升趋势,表明水资源的利用程度逐渐加强,2005—2012年负载指数在2~5之间,表明新疆水资源利用程度中等;2013—2014年负载指数在5~10之间,表明新疆水资源利用程度高,开发条件困难;(4)新疆水资源存在分布不均匀的状态,南疆、北疆、东疆差异较大,南疆、北疆水资源生态足迹、水资源承载力均大于东疆,而南、北疆万元GDP水资源生态足迹则小于东疆;(5)对2015—2025年水资源进行预测,新疆水资源一直处于生态赤字状态,而且水资源生态赤字呈逐年减小的趋势,水资源生态赤字越来越严重,今后的形势越来越严峻,在利用中提高节水意识。     

白杨河流域水资源可利用量与生态耗水分析

水资源是人类社会赖以生存、发展必不可少的物质基础,是干旱地区生态系统的关键生境要素。在分析白杨河流域概况及水资源特性的基础上,对区域水资源可利用量及生态耗水现状与生态需水预测进行了初步探讨。说明干旱区水资源的开发利用,应充分考虑区域生态用水的要求,杜绝盲目、掠夺式开发,使区域内自然生态系统得以休养生息。     

塔里木河下游河段耗水特征与输水方式演变研究

采用水量平衡法、实地勘查和遥感影像数据相结合的方式,阐述了生态输水后河道输水方式变化对河床渗透性能演变、不同输水方式下水环境响应特征;分析了输水后塔里木河下游河道的耗水率和河床透水性规律以及生态闸后近自然漫溢下的MNDWI变化特征.结果 表明:(1)持续输水河道的波涌灌效应会增强,减少对地下水补给量;(2)以库木吐格为...     

基于生态足迹模型的生态脆弱区生态承载力分析-以民勤绿洲为例

采用生态足迹计算方法,对我国典型的生态脆弱区-民勤绿洲的生态足迹及生态承载力进行了研究。结果表明:民勤县2005年人均生态赤字为0.744hm2,2006年人均生态赤字为0.636hm2,人均生态赤字有所降低,但民勤县仍处于生态不可持续状态。     

塔里木河下游水生态安全评价及驱动要素分析

随着塔里木河流域水资源统一管理不断加强,塔里木河下游生态输水量增加,生态保护取得了阶段性成效.然而,水资源严格管理下的塔里木河下游水生态安全状况及变化过程如何,相关研究缺乏科学的评估.对此,本文利用塔里木河下游2000—2017年的水量、监测断面地下水埋深、胡杨新增生物量、植被覆盖度、干旱指数等指标数据,运用主成分分析...     

西北干旱内陆河流域生态需水量理论初探

在西北干旱内陆河流域,随着人口增长和经济发展,经济发展需水与生态环境需水成为水资源开发利用和生态环境保护的主要矛盾。因此,合理量化生态需水是西北干旱区水资源优化配置尚待解决的问题。文章讨论了西北干旱内陆河流域生态需水量的概念及估算原则,并结合生态需水量估算的地带性理论,提出了利用水量平衡原理估算生态需水量的计算方法。以甘肃民勤县为例,分析预测了生态需水量,为干旱区水资源合理配置提供科学依据。     

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。     

Ecological function regionalization of fluvial corridor landscapes and measures for ecological regeneration in the middle and lower reaches of the Tarim River, Xinjiang of China

The middle and lower reaches of the Tarim River are currently one of the main regions of ecological restoration in the arid areas of western China.Using the principles and method of landscape ecology,this study has chosen the fluvial corridor landscape in the middle and lower reaches of the Tarim River,and discusses the region’s ecologically functional regionalization system and issues related to its practical classification.On this basis the corresponding regionalizing principles and standards were developed which were used to qualitatively divide the three main landscapes as the ecologically functional areas in the drainage basin.The paper has also analyzed the characteristic of the study areas,and has put forward the measures for its ecological restoration.     

干旱区农田水利工程生态经济评价的能值分析

针对目前我国农田水利工程项目投资决策中无法全面定量评估投资和效益的不足,文中运用能值理论生态经济评价的研究方法,对额济纳旗小型农田水利工程进行评价,分析了工程建设项目社会、经济、生态三方面的成本和效益,并根据工程建设产投比比值,从生态经济评价的角度综合分析工程建设可行性。结果表明工程生态环境能值效益成本比为31.12,经济效益成本比为5.26,社会效益成本比为2.67,工程生态经济效益成本比为5.72,均远大于1,工程具有建设可行性。评价结果对人们全面的定性定量认识工程效益具有一定的现实意义。     

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.     

干旱区受损生态系统恢复与生态效应分析——以塔里木河下游为例

在对塔里木河下游生态环境本底状况调查的基础上,通过大量的监测资料,应用河道水力学、地下水动力学、植被生态学以及系统分析与优化方法,对五次应急输水植被生态响应效应,进行了全面系统地评价。科学地确定了合理的生态修复目标和下游河道输水与区间水量优化配置方案。为创建和完善干旱区受损生态系统输水、修复与重建的评价体系奠定了理论和实践基础,也为塔里木河流域综合治理提供了重要的技术支撑。     

生态输水对塔里木河下游植被恢复价值的影响

以生态输水后地下水动态变化引起的地表植被生物量差异为出发点,探讨生态输水对塔里木河下游植被恢复价值的影响。首先,利用生态输水前后地下水动态变化和地表植被响应的长期监测资料,以塔里木河下游考干断面为例,在垂直于河道方向上长2 000 m、平行河道方向宽100 m的样带内,选取2000年10月、2007年9—10月、2015年10月的植被监测与称重资料数据;其次,借鉴国内外生态经济价值量化方法,综合地表植被响应价值和地下水抬升的潜在价值计算输水后地表植被恢复价值。结果显示:(1)在塔里木河下游地区,生态输水使得地下水位明显抬升,水位的抬升幅度随着距河道距离的增加逐渐降低,植被盖度也随着距河道距离的增加呈现降低趋势;在距河道1 000 m以外,地下水位与植被盖度变化不明显;(2)2000—2007年植被新增生物量占2000—2015年植被新增生物量的57.02%,并且这两个时段植被新增生物量与距河道距离均呈现显著相关;(3)根据16次生态输水监测资料,计算出2007年与2015年该区间100 m宽的样带因输水而投入的水资源价值分别为8 266.5元、14805元,输水后植被总体恢复价值分别为53 811.67元、83 334.62元,投入产出比分别为1∶6.507、1∶5.63,说明生态输水的经济效益十分明显。     

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.     

基于生态足迹模型修正的忻州市生态承载力空间差异变化

为了给忻州市矿粮复合区与重点生态功能区生态环境治理提供科学依据,在现有生态足迹模型中增加了包括废气、废水和固体废弃物科目的污染排放账户和水资源账户,重新确定了忻州各项生物账户全球平均产量与生产性土地均衡因子。采用修正后的生态足迹模型测算了忻州市14个县（区）生态足迹和生态承载力空间差异。主要结论为：人均生态足迹集中于能源资源相对丰富的县域,如静乐、河曲、保德、原平;忻州生态承载力主要来自于耕地与林地,人均生态承载力主要集中于相对资源富裕、人口较多的县域,如宁武、静乐、神池、五寨、岢岚、偏关;2004—2009年间生态赤字县域数量呈上升趋势,且整体上向严重赤字区、压力指数大于1的区域集中;依据区域经济活动对自然空间的占用率是否高于全市平均水平,可将忻州市分为两类区域,第一类包括河曲、保德、原平、静乐等4县超过全市平均水平,技术效率较低,对生态环境的扰动较大;另一类为其它8个县级单位,低于全市区平均水平,技术效率较高,对生态环境的影响较小。从能源利用与城镇发展角度分析了空间差异产生的原因。     

新疆主要农作物生产水足迹计算分析

从农作物生产水足迹角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算,分析了2011年新疆13个地（州）主要农作物的生产水足迹情况。结果表明：新疆地区棉花的单位面积及单位质量需水量分别为8650 m3· hm－2、4．82 m3·kg－1,均大于小麦和玉米的需水量,是三种农作物中最耗水的作物;新疆主要农作物需水以蓝水为主,其中棉花的蓝水比重最高达93．31％,南疆地区蓝水利用量最大;2011年新疆全区主要农作物生产水足迹为2049．31×107m3,其中蓝水足迹为1651．65×107m3,绿水足迹为186．88×107m3,灰水足迹为210．78×107m3;巴州、阿克苏、喀什地区的作物生产水足迹总量较大,是水资源治理的主要地区。对于水资源缺乏的新疆地区,合理调整农作物的种植结构及减少化肥施用量,是落实最严格水资源管理制度的有效措施。     

石羊河下游生态输水对区域生态环境的影响

通过遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术手段,选用2001、2006、2009年和2015年的Landsat TM/OLI遥感影像作为数据源,通过提取植被覆盖度指数(VFC)、沙漠化指数(DI)、土壤盐渍化指数(MSI)、土壤湿度(WI)、绿度指数(GVI)和地表温度指数(LST)等指标,构建遥感生态综合指数(RSECI),对生态输水项目实施以来石羊河下游生态环境状况进行定性和定量评估。结果表明:(1)从时间变化来看,RSECI值从2001年的0.42上升到2015年的0.48,这表明2015年的生态环境比2001年显著改善。从不同时段分区面积变化情况来看,2001—2006,2006—2009,2009—2015年3个时段内,生态环境改善的区域面积分别为357.08、397.77、1 637.98 km²,而恶化的区域面积分别为100.24、1 386.14、398.83 km²。这表明在实施生态输水初期,石羊河下游的生态环境没有显著改善,且绿洲部分地区还有恶化趋势,但在生态输水持续进行后,石羊河下游绿洲的环境得到显著改善。(2)从空间...     

Impacts of water resource planning on regional water consumption pattern: A case study in Dunhuang Oasis,China

Water resources are critical for the existence and development of oases in endorheic basins. Thus, to enable sustainable development, it is fundamentally important to understand how to allocate and use these resources in a reasonable way. We therefore simulated and analyzed changes in water consumption pattern within the Dunhuang Oasis of China under three scenarios using a system dynamic model that corresponds to different water consumption pattern. This was done to assess the impacts of regional water resource planning (comprehensive planning of the rational use of water resource and protection of ecosystem services in the Dunhuang Basin) on water consumption pattern within the Dunhuang Oasis. The first of these, Scenario 1, is a baseline in which the status quo is maintained, while Scenario 2 incorporates the comprehensive effects of agricultural water-saving irrigation measures with an inter-basin water diversion project, and Scenario 3 focuses on ecological rehabilitation. In the baseline Scenario 1, the total water consumption within the Dunhuang Oasis increased progressively while agricultural water consumption remained extremely high and threatened overall ecological security. In contrast, Scenario 2 would decrease agricultural water consumption by almost 5.30×10⁷ m³ following the implementation of water-saving practices. The additional water allocated from an inter-basin water diversion project would play an important role in alleviating ecological strain on the oasis. Finally, in Scenario 3, the total irrigated land must be decreased to 20.6×10³ hm² by 2025 assuming that water supply for ecosystem restoration would be at least 50% of the total consumption. Although water resource planning plays a very important role in alleviating the ecological water crisis within the oasis, it is necessary to consider the suitable scale of oasis with regard to current water consumption pattern.     

Land use/land cover change responses to ecological water conveyance in the lower reaches of Tarim River,China

The Tarim River is the longest inland river in China and is considered as an important river to protect the oasis economy and environment of the Tarim Basin. However, excessive exploitation and over-utilization of natural resources, particularly water resources, have triggered a series of ecological and environmental problems, such as the reduction in the volume of water in the main river, deterioration of water quality, drying up of downstream rivers, degradation of vegetation, and land desertification. In this study, the land use/land cover change (LUCC) responses to ecological water conveyance in the lower reaches of the Tarim River were investigated using ENVI (Environment for Visualizing Images) and GIS (Geographic Information System) data analysis software for the period of 1990-2018. Multi-temporal remote sensing images and ecological water conveyance data from 1990 to 2018 were used. The results indicate that LUCC covered an area of 2644.34 km² during this period, accounting for 15.79% of the total study area. From 1990 to 2018, wetland, farmland, forestland, and artificial surfaces increased by 533.42 km² (216.77%), 446.68 km² (123.66%), 284.55 km² (5.67%), and 57.51 km² (217.96%), respectively, whereas areas covered by grassland and other land use/land cover types, such as Gobi, bare soil, and deserts, decreased by 103.34 km² (14.31%) and 1218.83 km² (11.75%), respectively. Vegetation area decreased first and then increased, with the order of 2010<2000<1990<2018. LUCC in the overflow and stagnant areas in the lower reaches of the Tarim River was mainly characterized by fragmentation, irregularity, and complexity. By analyzing the LUCC responses to 19 rounds of ecological water conveyance in the lower reaches of the Tarim River from 2000 to the end of 2018, we proposed guidelines for the rational development and utilization of water and soil resources and formulation of strategies for the sustainable development of the lower reaches of the Tarim River. This study provides scientific guidance for optimal scheduling of water resources in the region.