和田河流域生态保护红线划定初探

生态保护红线的划定对保障干旱区内陆河流域可持续发展具有重要意义,以探讨适宜于该区域的生态保护红线划定方案为目标,选取和田河流域为研究区,在分析该区天然植被分布特征的基础上将其划分为两个不同等级的生态保护红线区,同时采用潜水蒸发法及基流比例法计算从而划定了该区天然植被生态需水红线,生态流量保护红线及地下水保护红线。结果表明:(1)流域天然植被被划分为重点生态功能区和生态敏感区/脆弱区;(2)下游重点生态功能区和生态敏感区/脆弱区主要分布在距河道5~8 km和8~15 km范围内;(3)天然植被生态需水红线为8.85×10~8m~3;(4)在丰、平、枯水年,生态流量保护红线分别为13.79×10~8m~3、12.14×10~8m~3、10.68×10~8m~3;(5)天然和人工绿洲区地下水位红线分别为2.0~4.0 m和2.0~2.5 m,地下水开采量红线为6.07×10~8m~3。本研究不仅为和田河流域"社会—经济—生态"协调发展提供科学指导,也为干旱区相似流域生态保护红线划定提供借鉴。     

近28a克孜河流域天然植被需水满足程度研究

以克孜河流域天然植被为研究对象,基于Landsat TM遥感影像及流域统计年鉴,分析了1990年、2000年、2010年及2018年流域天然植被的动态变化,采用潜水蒸散法计算了4个时期流域天然植被的生态需水量,研究了现状年流域天然植被潜水蒸发的极限埋深及恢复需水量。结果表明:(1)克孜河流域天然植被面积在28 a年间减少了1612.48 km~2,减少幅度18.99%,总覆盖度减少22.26%;(2)克孜河流域天然植被在4个时期内的需水量分别为7.69×10~8m~3、7.49×10~8m~3、6.65×10~8m~3及5.84×10~8m~3;(3)克孜河流域4个时期内流域来水均无法完全满足天然植被的生态需水量,分别缺水6.65×10~8m~3、7.49×10~8m~3、6.11×10~8m~3和5.84×10~8m~3,流域缺水现象十分严重。为保证天然植被的生态需水,确定5.5 m为潜水蒸发极限地下水位埋深,所需水量为9.73×10~8m~3。     

基于WEAP的塔里木河干流灌溉满足度模拟

根据《塔里木河流域近期综合治理规划》规定的水权分配方案,以保障干流天然植物正常生长所需水分和塔里木河下游不断流为前提,模拟计算了塔里木河干流现状灌溉需水的满足度。首先,采用定额法估算塔里木河干流天然植被需水量,选用90%保障率最枯月平均流量法,估算塔里木河干流最小河道内生态需水量,得出塔里木河干流不同保障率的水资源可利用量;其次,建立了塔里木河干流水资源评价和规划模型（WEAP）,估算了各灌区基准年的需水量;最后,模拟计算了不同保障率下各灌区逐月的需水满足度。结果表明：随着来水保障率的提高,除了塔里木河下游灌区需水得到满足外,其他各灌区各月需水满足度出现不同程度的下降,生产用水与生态用水矛盾逐渐突出。在平水年、枯水年和特枯水年,灌溉总缺水量分别为0.43×10⁸ m³、1.29×10⁸ m³和2.44×10⁸ m³,缺水最严重的月份主要集中在3月、11月,其次为4月和5月,缺水量最大的为塔里木河中游灌区。     

塔里木河干流中游灌区退耕封育效益分析

塔里木河干流中游灌区退耕封育的规模为 9× 10 3 hm2 ,其中 ,库灌区退耕 1.4 2× 10 3 hm2 ,河灌区退耕 3.5 7× 10 3 hm2 ,泵灌区退耕 4 .0 1× 10 3 hm2 。退耕封育后 ,农田灌溉用水改为生态灌溉用水 ,用水量减少。人工种植的农作物被天然野生植被所替代 ,同时可提高对保留耕地的利用率 ,扩大耕地的播种面积 ,增加地表植被的覆盖度。退耕封育后 ,可节约水量 0 .97× 10 8m3 ,除满足封育生态用水外 ,还可增加塔里木河下泄水量 0 .31× 10 8m3 。     

塔里木河下游耕地扩张与天然植被退化的定量关系初探

近年来塔里木河下游水土开发将大片天然植被开垦为耕地,打破了生态系统原有平衡状态,然而关于耕地扩张导致天然植被退化的定量关系至今没有明确结论。本文利用塔里木河下游14次生态输水量和地下水埋深数据,结合遥感影像及社会经济统计资料,分析了地下水埋深对生态输水的响应特点,构建了生态输水量与地下水埋深二者之间的定量关系模型,提出了耕地扩张导致天然植被退化在面积上的转变比值,进而计算了天然植被转变为耕地后的生态经济价值损益量。结果表明:(1)若1亿m3水用于耕地扩张,将导致河道两侧地下水位平均下降1.01 m,距离河道280~640 m的50.40 km2胡杨由正常生长变为逐渐衰败,距离河道1 760~1 800 m的5.60 km~2胡杨由逐渐衰败变为逐渐枯死;(2)耕地扩张和胡杨林逐渐枯死和衰败的面积比分别为:1∶3.6和1∶32.7;(3)虽然单位面积产值耕地(136.91×104元·km~(-2))高于林、草地(114.20×10~4元·km~(-2)),但总产值林、草地(34.70×10~8元)高于耕地(11.44×10~8元),消耗等量水林、草地(2.85元·m~(-3))产出经济价值高于耕地(2.11元·m~(-3)),从可持续发展来看林、草地的价值高于耕地,生态系统的服务性功能大于生产性功能,耕地无序扩张应被严格限制。本研究为研究区遏制无序开荒提供理论依据。     

塔里木河下游生态输水的合理时间初探

基于塔里木河下游8次生态输水资料和植被调查,从输水时间与天然植被落种时间的生态默契角度,分析了8次输水时间、水量以及博斯腾湖与塔里木河来水的规律,并根据塔里木河下游32种植物的落种时间,分别从不同乔、灌、多年生草本和一年生草本植物的落种与河道过水时间的相关性,对目前输水时间的合理性进行了评判,从塔里木河下游天然植被生态恢复的角度,提出了塔里木河下游最适宜的输水时间。结果显示：① 由于调水沿途损耗较大,目前输水正以博斯腾湖调水向依靠塔里木河来水转变,因此,塔里木河有没有水向下游输送是生态输水的先决条件;② 前8次输水过程中,过水时间主要集中在4-6月和8-10月两个时间段,这是由于博斯腾湖水量49.73%在4-6月;而塔里木河水量82.33%集中在8-10月;③ 从8次输水看,由于没有考虑到天然植被的落种更新问题,因此,河道过水时间与天然植被的相关性偏低,塔里木河来水的输水时间较博斯腾湖更为合理;④ 从下游乔、灌、草落种时间看,最适宜的输水时间是7-9月;从塔里木河给水时间的可行性看,每年最佳的给水时间是8月中旬到9月底。     

塔里木河流域生态环境恶化的水文效应

塔里木河是我国最大的内陆河。 4条源流出山口多年平均天然径流量 2 2 4 .9× 10 8m3 (195 7～ 2 0 0 1年 )。在全球变暖的大背景下 ,塔里木河流域山区气候出现变暖增湿的趋势 ,2 0世纪 90年代径流量达 2 4 1.9× 10 8m3 ,增幅 7.6 %。由于源流区人类开发利用水资源的影响 ,使得补给塔里木河干流的水量不断减少 ,水文条件改变 ,造成干流上、中游段耗水严重 ,导致下游生态与环境急剧退化。自 2 0 0 0年以来 ,实施的从开都河—博斯腾湖向下游绿色走廊应急输水 ,已使下游生态环境开始恢复生机。     

干旱缺水型灌区经济用水模式研究——以宝鸡峡灌区为例

以宝鸡峡灌区为研究对象,在田野调查和总结国内外研究成果基础上,提出了经济用水模式的概念,并从水资源总量控制约束、灌溉节水模式、经济配水模式三个方面对其框架体系进行了研究;在研究过程中,应用定性与定量相结合的方法,建立了基于因子权重法的、目标函数为经济、社会、生态综合效益最大化的宝鸡峡灌区经济用水多目标规划数学模型,并对其进行了计算和分析,得出了灌区水量经济调配模式.该模式在灌区平水年(P=50%)缺水量为0.0398×10~8 m~3,可节约用水0.3972×10~8 m~3;枯水年(P=75%)灌溉缺水量为3.2858×10~8 m~3,可节约用水3.2035×10~8 m~3.与灌区历史灌溉数据比较,该模式吻合率高,适用性强.     

面向生态系统多对象保护与修复的水库优化调度

近20 a来,随着塔里木河(简称"塔河")流域水资源综合规划与调度的实施,已基本实现"水流到台特玛湖、大西海子水库多年平均下泄3.50×108 m3"的生态输水目标.但是,塔河下游其文阔尔河与老塔里木河之间的两河区域内植被稀少、生态环境脆弱,多年的生态恢复效果并不显著.鉴于此,本文以大西海子水库为调控主体,以大西海子下...     

怎能让塔里木河下游干涸的悲剧重现中游地区--2002年塔里木河流域3条源流区间耗水评析

20 0 2年塔里木河流域阿克苏、叶尔羌和和田河 3大源流出山口天然径流量 2 16 .75× 10 8m3 ,比多年平均值多 2 4× 10 8m3 ,然而由于人为的不合理利用水资源 ,致使 3条源流区间总耗水量达 16 4 .2 7× 10 8m3 ,而且叶尔羌河竟无水注入塔里木河干流 ,形成叶尔羌河艾力克他木到塔里木河干流肖夹克站间约 32 0km河床干涸近 2 0a之久 ,构成塔里木河流域新的生态与环境恶化地段 ,成为新疆一处新的风沙源地。它不仅威胁着阿克苏绿洲 ,而且影响着叶尔羌灌区的生产。必须制止这种毁灭人类家园的行为 ,使人们明白只有保护好干旱区河流常流水清 ,才能真正保护好自己的家园 ,才是科学的可持续利用有限的水资源。我们不能让塔里木河下游河道干涸 ,生态与环境恶化的悲剧在其流域中游地段重演。     

塔里木河河床渗透系数及其渗漏水量分析

为明晰塔里木河的水文过程,实现水资源的优化配置,采用颗粒分析法,分析塔里木河上中游河床沉积物渗透系数的时空变化特点,并借助达西定律确定了不同来水情景下4个河段的渗漏水量。结果表明:1塔里木河河床沉积物土壤颗粒的粒径0.000 5~0.5 mm,砂类土的比重为83%,因此,Sauerbrei公式用于该河流河道渗透系数的计算。2河床沉积物渗透系数与水温的变化具有一致性,段2、段4、段1和段3的年均渗透系数分别为115.3m·d~(-1)、74.5 m·d~(-1)、71.4 m·d~(-1)、45.2 m·d~(-1),呈逐渐减小趋势。3在12.5%、50%和87.5%的3个来水频率下,河段耗水量、渗漏水量及单位河长渗漏水量均呈现递减趋势;上中游总渗漏水量分别为10.85×108m3、9.94×108m3、9.13×108m3,水量渗漏集中在5—10月。4在同一来水频率下,河段渗漏水量依次为:段1段4段2段3,而单位河长渗漏水量为:段1段4段3段2。验证结果表明,渗漏水量计算结果与定量分离结果误差仅为2%,故渗漏水量及渗透系数计算结果合理。该研究可为实现塔里木河生态引水工程的合理布局和生态保护提供科学依据和技术支撑。     

塔里木河下游水量转化特征及其生态输水策略

2000—2015年的生态输水对塔里木河下游生态恢复发挥了重要的作用。通过连续16 a的动态监测和野外数据采集,对生态输水的特点、方式、水量转化特征、生境变化和影响范围等进行了系统的分析,同时对生态输水策略与生态保护模式进行了初步探讨。结果表明:(1)主河道线状输水方式,难以扩大环境响应范围,开展汊河输水和面状输水是十分必要的;(2)水量转化和耗散比例为:补给地下水44.2%,土壤与植被消耗48.8%,入湖水量与河道内水面蒸发7%;(3)地下水响应的最大距离为1 000 m,在距河500 m范围地下水位上升、水质好转显著;(4)鉴于生态退化的趋势得到遏止,但其脆弱性依然没有根本转变,恢复并合理调控其文阔尔河和老塔里木河区间的地下水位,扩大受水区范围,建立更加稳固的生态恢复平台,是今后生态输水与生态环境保护的主攻策略。     

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%。     

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。     

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。     

额济纳绿洲生态需水及其预测研究

生态需水是当前水问题的一个研究热点,对于生态环境急剧恶化的内陆干旱区,这一研究尤为紧迫.以额济纳绿洲为例,采用潜水蒸发模型,对其生态用水进行了估算.结果表明:2000年额济纳绿洲生态需水量为5.0009×108m3;2010年绿洲生态需水量为5.8342 × 108m3;2020年绿洲生态需水量6.8768×108m3...     

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%。     

五台山地区森林生态系统服务功能价值评估

森林对维持我国自然生态系统的平衡和稳定具有重要意义,其服务功能价值越来越受到人们的重视。采用综合评价方法对五台山地区森林生态系统服务功能价值进行估算。结果表明:五台山地区森林生态系统服务功能总价值为101.47×108元,单位面积价值量为6.80元·m-2·a-1,其中供给功能价值为0.44×108元(占0.43%),支持功能价值为31.34×108元(占30.89%),调节功能价值为65.83×108元(占64.88%),文化服务功能价值为3.86×108元(占3.80%);从不同的服务功能类型来看,其价值量为:防风固沙维持营养物质循环涵养水源气候调节保护生物多样性休憩娱乐净化空气提供林产品控制侵蚀;不同森林类型价值量差异较大,灌丛最大,针阔混交林最小,从单位面积价值量来看,松杉类最大,灌丛最小;五台山地区森林生态系统服务功能价值巨大,该结果对区域生态系统管理具有重要意义。     

人类活动对内陆河石羊河流域水资源转化的影响

石羊河地表水与地下水多次转化关系为流域提高水资源利用率提供了可能性。但上游盲目扩大灌溉面积,引起水资源的过度开发利用。研究表明,至1989年净灌溉面积达2.01万hm2,使进入下游的河川径流衰竭甚至断流;石羊河中下游年超采量达5×108m3以上,仅民勤盆地年超采量达4×108m3以上;下游地下水矿化度以每年0.1g/L的速度增长,下游出现了严重的生态问题。