民勤绿洲生态环境需水量计算研究

生态环境需水量是在特定的时间和空间条件下,为了维持和改善生态环境系统正常的生态结构与生态环境功能所需要的水资源量.从石羊河下游民勤绿洲的生态环境系统的特殊性和典型性出发,为维持和保护区域生态环境系统正常的生态功能,探讨区域生态环境需水量计算方法,提出适合研究区的生态环境需水量计算模型,并对研究区域生态环境需水进行定量化计算,得出2000年民勤绿洲生态环境需水量为4.07×108m3.     

西北地区水土资源优化配置问题探讨

西北地区是我国实行西部大开发战略的重点区域,水资源稀缺不仅严重制约着该地区社会经济的发展,而且也是造成水土流失、土地退化、生态系统服务功能下降等生态环境问题产生的根本原因。如何实现水土资源的优化配置,并进一步解决农牧业发展与水土资源之间的矛盾、区域经济发展与生态环境建设的矛盾,是能否实现全面建设小康社会的关键。从水土资源优化配置的概念、内涵和基本方法出发,提出了西北地区水土资源优化配置的基本思路。认为应当重视水资源的合理与高效利用,促进经济效益与生态效益的同步提高,确保生态需水与生态安全,通过优化手段改善水土资源的配置模式。     

青海共和盆地生态需水研究与计算

 针对水资源合理配置研究中生态需水所处的位置与研究意义,在总结前人研究成果的基础上,以青海共和盆地为例,对生态需水进行初步计算,得出:共和盆地河道外生态需水量为0.053亿m3,主要为人工林地所用,河道内生态需水量为3.523亿m3,共和盆地生态需水量共计3.576亿m3,占共和盆地总水资源量的54.79%。因此,生态需水在区域水资源可利用量中占有较大比重,应将其作为重要部分纳入研究区水资源配置中,对水资源进行重新分配;同时,研究区的生态环境建设措施应以恢复退化草场和改造乔木纯林为乔灌结合林为主。     

基于生态环境功能分区的关中-天水区生态需水量测评

为了解研究区生态功能区内生态需水的分布特征,明确区域水土资源利用方向和生态整治重点,以关中—天水区为对象,将RS和GIS技术结合,完成其生态功能区划指标体系的建立与功能区划分,利用植被和土壤生态需水测评模型对该地区植被—土壤复合系统生态需水量和空间分布规律进行计算和分析,并借助CA-Markov模型对各生态功能区2020年、2025年的单位面积生态需水进行了模拟预测。结果表明:关中—天水区生态环境功能区可划分为河道保护区、防旱抗旱区、农业种植区、植被保护区、水源涵养区和古城保护区6类;林地—黏壤土的生态需水最大,约为659.60 mm,草地—砂砾质壤土的生态需水最低,约为366.34 mm,极差为293.26 mm;功能区内林地、耕地、草地分布范围越广,生态需水量越大,其中单位面积生态需水量最小的为古城保护区,生态需水总量最小的为河道保护区;预测结果显示,2015年、2025年单位面积生态需水量最大的为植被保护区,2020年则为水源涵养区,而各年份生态需水总量最大的均为植被保护区。研究表明生态需水与土地利用方式和生态功能分区关系密切。     

生态保护目标体系下海河流域湿地需水研究——以河北省衡水湖湿地自然保护区为例

随着当前海河流域水资源短缺状况不断加剧,流域内湿地面积迅速减小,生态环境日趋恶化,科学分析湿地生态环境需水量对该流域生态的保护和恢复具有重要意义.以海河流域衡水湖湿地自然保护区为例,根据研究区现状及存在的问题建立了3层次生态保护目标体系,结合湿地分类分级计算,选取植被需水量等8项指标,分析计算了不同层次生态保护目标下衡水湖湿地生态环境需水量,在此基础上,对研究区最小、最优以及最大几个典型状态下生态环境需水量进行了分析评估.分析结果表明,目前衡水湖湿地供水仅能满足生态环境最小需水量,与湿地现况基本吻合.该研究结果可为海河流域洪水资源利用与湿地生态保护和恢复提供科学依据,研究方法可为干旱半干旱地区湿地生态环境需水量的计算提供借鉴.     

民勤地区供水和生态需水量分析

当今世界水环境污染和水资源短缺问题日益突出。如何进行水资源优化配置,将人类活动控制在生态、资源、环境允许范围内,核心问题是生态需水量的确定。通过对国内外生态需水量研究现状的分析,阐述了生态需水量的概念:在现状和未来时空间尺度上,一定的生态环境标准条件下,为维持流域或区域特定的天然生态环境功能必须保障蓄存和消耗的最小水量。对目前采取的各种生态需水量计算方法进行了总结,计算了民勤生态需水量。结果表明,为了使民勤生态系统不再恶化,每年需要补给2.406×108~2.414×108m3的水。如果考虑民勤地区人的生活用水和农业灌溉用水4.263×108~5.458×108m3,民勤地区的总需水量应为6.669~7.872亿m3。     

浙江省钱塘江流域生态环境需水量研究

从浙江省钱塘江流域现有的水资源开发利用中存在的生态环境问题出发,探讨了符合钱塘江流域生态环境特点的多年平均适宜生态环境需水内涵,并在此基础上,建立了河道内多年平均适宜生态环境需水和河道外多年平均适宜生态环境需水两个部分的计算模型.模型计算结果表明,钱塘江流域多年平均河道内生态环境需水量为1.59×10~(10)m~3/a,河道外生态环境需水量为6.70×10~9m~3/a,多年适宜生态环境需水总量为2.26×10~(10)m~3/a.研究结果可为浙江省钱塘江流域的生态环境保护、水资源的可持续利用以及湿润区生态环境需水研究提供决策依据.     

径流季节变化对清水河河道生态环境需水量的影响

[目的] 估算清水河河道生态环境需水量,为保证清水河发挥其正常生态功能以及流域内水资源的合理配置提供依据。[方法] 通过对清水河流域用水情况实地调查,在分析整理多年水文统计资料的基础上,考虑生态用水安全,根据清水河径流随降水时间的季节性变化特点以及流域多年水文变化特征,在空间上选取清水河干流的不同断面计算河道生态环境需水量。针对需要满足河流不同生态功能要求,分别采用Tennant法、面积定额法,90%保证率最枯月水量法等方法计算河道基础生态需水量、蒸发需水量、输沙需水量以及水体自净需水量。[结果] 清水河河道生态环境需水量包括基础生态需水量、蒸发需水量、输沙需水量及水体自净需水量,年需水总量上游段为6.29×10⁶ m³,中游段为6.57×10⁷ m³,下游段为1.65×10⁸ m³。[结论] 清水河河道生态环境需水量与泥沙含量和水质有直接关系。泥沙含量高是清水河河道生态环境需水量高的最主要因素。     

干旱内陆河流域平原区生态环境需水分析——以新疆自治区台兰河流域为例

从干旱区台兰河流域存在的环境问题出发,在确定流域平原区生态环境需水类型的基础上,构建了台兰河流域平原区生态环境需水定量模型,估算了流域平原区生态环境的规模。计算结果表明,台兰河平原区最大生态环境需水量为4.146×108m3,最小生态环境需水量为2.372×108m3,最适生态环境需水量为2.983×108m3,分别占台兰河平原区水资源总量(8.121×108m3)的51.05%,29.21%和36.73%。在不考虑河流输沙需水量的情况下,台兰河河流生态环境需水量平均为1.440×108m3。在考虑输沙需水量的情况下,河流生态环境需水量平均为2.604×108m3。明确了在确定流域生态环境需水量时,必须考虑研究区环境状况和生态保护目标,从而在不同区域和用水部门间进行调配,并针对流域不同的生态系统状况和对应生态系统类型确定了面向生态的水资源合理配置方案。     

南方暖湿地区河流生态环境需水量估算

以广东省鹤山市沙坪河生态环境需水为研究对象,从河流水资源规划、开发利用过程中涉及到的生态环境需水问题出发,提出了暖湿地区河流生态环境需水量计算的方法,并计算了各项生态环境需水的数量和比例。其中:基本生态环境需水量0.79 m3/s;水面蒸发需水量0.05 m2/s;输沙需水量0.70 m3/s;稀释净化污染物需水量1.10 m3/s;水土保持需水量1.00 m3/s。沙坪河生态环境需水总量3.64 m3/s,总生态环境需水量约占地表径流总量的38.6%,成果可用于水资源规划与开发利用。     

城市化进程中水土资源系统耦合配置研究

在当前城市水土资源供需矛盾日趋尖锐的背景下,开展水土资源系统耦合研究,可使区域内系统水资源和土地资源利用实现优化配置。通过建立水土资源系统耦合配置模型,并运用遗传算法解决多目标求解问题,对模型进行计算,最大限度地挖掘资源系统内在的潜力,实现水土资源可持续利用的发展目标。以西安市浐灞生态区为例进行了实证求解,得出了水土资源耦合最优结果,为城市化进程中水土资源系统耦合的配置研究提供依据。     

汉江流域水源涵养功能的关键生态修复区识别与植被优化配置

[目的]识别汉江流域水源涵养关键生态修复区,进行植被优化配置和生态修复效果的验证,为生态修复工程实施范围提供科学依据。[方法]主要利用InVEST模型,估算2020年水源涵养量,通过水源涵养功能强弱识别关键生态修复区,将水源涵养弱功能区内有林地、灌木林、草地、未利用地和25°坡以上的耕地区域作为修复区,对修复区进行林地适宜性评价,依据林地适宜性评价结果完成各土地覆盖类型之间的优化配置,模拟完成配置后修复区的水源涵养功能,并与配置前进行比较。[结果]植被优化配置后,修复区产水量降低了6.97%,水源涵养总量提高了14.96%。[结论]汉江流域通过植被优化配置手段提升水源涵养功能具有一定的潜力,未来应在水源涵养功能的基础上同时考虑其他生态服务功能,进行汉江流域修复区识别,以便采取更全面的修复措施来解决汉江流域的生态问题。     

盘锦双台河口湿地生态环境需水量与水资源优化配置研究

盘锦双台河口湿地国家级自然保护区位于辽宁省盘锦市境内,是全国最大的湿地自然保护区。近年来盘锦双台河口湿地退化严重,为了挽救盘锦双台河口湿地生命,保护宝贵的自然资源,以可持续发展理念为基本指导思想,对盘锦双台河口湿地进行了生态环境需水量和水资源优化配置方面的深入研究。研究表明,该地区生态环境退化严重,通过对水资源进行优化配置研究,提出为改善该地区生态环境,最有效的措施是考虑湿地自净能力、污水处理量逐年提高的水资源配置模式。     

南水北调东线工程江苏段水资源优化配置

为更好地解决跨流域调水工程水资源配置问题,该文在水资源常规配置的基础上,将模拟技术与离散微分动态规划方法(DDDP)相结合,提出了"河-湖-梯级泵站"系统水资源优化配置模型。模型以整个系统的缺水量及抽水量最小作为综合目标:首先根据一定的湖泊运行规则按逆水流方向依次对各湖泊区间来用水进行模拟计算,以确定各湖泊区间在各时段的最大可供水量及可外调水量;在此基础上,以整个系统总抽水量最小为目标函数,各湖泊在每个时段的抽(弃)水量作为决策变量,建立多湖泊联合调度动态规划数学模型,采用DDDP法对其进行求解。以南水北调东线工程江苏段为例,采用该模型进行水资源优化配置,结果表明,该模型提高了整个系统的供水保证率,同时实现了可供水量在各区间各时段的均衡分配;在50%、75%和95%频率时,江苏可实现最大外调出省水量达14.08、14.18和12.70亿m3;同时,供水系统总抽水量分别可减少51.34、94.87和28.19亿m3,可见通过优化调度,降低了系统运行成本,实现了本地水和外调水的联合优化配置。     

基于植被指数的开都河第一分水枢纽工程生态效应分析

水利工程建设在生态环境较恶劣,水资源严重短缺的干旱区其表现更为突出.科学的分析水利工程的生态效应可为区域水利工程与生态环境协调发展提供重要的理论依据.本文以Landsat遥感影像和水文数据为主要数据源,分析开都河流域第一分水枢纽工程建成前后的土地利用/土地覆被、径流量与生物量变化趋势,进一步讨论水利工程建设对开都河流域植被覆盖变化的影响.结果显示:1)第一分水枢纽工程建成以后,研究区土地利用动态度增加,其中耕地面积直线增加;2)通过对水利工程建设前后的水资源利用效率与流域生态环境质量进行对比分析,得知水利工程可以调节开都河水量在时间和空间上的分配,适应人类对水资源利用的要求;3)水利工程运行后,研究区植被覆盖度与生物量逐渐增加,裸地面积逐渐减少,说明水利工程的建设对生态环境有修复作用.     

烟台市水资源与社会经济可持续协调度分析

从水资源量及其开发利用、区域发展和生态环境3个方面对烟台市经济社会可持续发展的水资源支撑能力进行了定量分析和判断。(1)总体来说,烟台市的水资源和人口、经济、耕地以及生态环境等不协调,水资源对社会经济发展的支撑能力相对不足,且具有一定的空间差异性;(2)莱山区、开发区、龙口市、莱州市、招远市、长岛县6个区县的水资源和区域发展不相匹配,水资源短缺将严重制约这些地区的社会经济发展。因此,在未来的发展中应对烟台市的水资源进行科学管理,合理开发和优化配置,以保障社会经济的可持续发展。     

干旱区内陆河流域绿洲水土资源生态风险动态研究

水土资源是相互作用相互制约的有机整体,贯穿地区社会、经济、环境协调可持续发展的主线。石羊河为西北干旱区典型缺水流域,依托该流域发展的绿洲是人类生产生活的集聚地,存在着特殊而敏感的人与环境关系。以武威市为例,通过构建LUCC生态风险模型,借助GIS技术与相关统计方法揭示其土地利用生态风险动态及空间变化;参照石羊河水资源公报与武威市统计年鉴(2003—2009年),建立水资源利用生态风险识别评估体系,对比研究了不同时段的水资源利用动态风险。结果表明,研究期内武威市土地覆被景观生态风险主要集中在耕地、牧草地和未利用地,且分布面积较广;各区县土地利用综合风险指数均有所增加,土地利用格局的变化产生了一定生态风险;2003—2009年武威市水资源利用生态风险等级显著提高,各地区需结合自身实际情况,采取措施应对水资源生态风险变化。     

北方水源区生态输水小流域治理模式探讨

在我国北方水源区,水土流失严重和水资源严重短缺是最主要的生态和社会问题,传统的小流域治理模式已不适应形势的发展,甚至阻碍区域经济社会的全面进步,其水土保持生态建设方略应是把流域上下游水资源优化配置,将全流域的水资源可持续利用作为今后水土流失治理的重要目标,建设生态输水小流域。生态输水小流域治理以生态补偿为前提,强调对小流域进行生态功能分区与定位,总体治理思路是集水区总体弱化治理、生产生活区强化治理、复合区适度治理,水土保持措施配置以最大限度地向下游输水、输好水为原则。     

陕北延河流域基于GLP模型的流域水土资源综合配置

该文基于延河流域近50 a的水、土、气等因素的动态资料,在测评流域生态环境需水和社会经济用水的基础上,运用灰色线性规划（GLP）方法,构建水资源—土地资源耦合系统模型,探讨多目标情景下“面向生态的”水土资源综合配置方案。结果表明,随着供水能力的提高,流域林果产业前景广阔,城市化进程将不断加快。2020－2030年,预计流域在低配方案下有林地、灌丛林、园地的面积将分别由1 201.51、412.87 km2调整为1 434.67和589.24 km2,建设用地面积将由346.73 km2调整为575.38 km2。     

基于生态功能分区的陕北延河流域旱地系统生态需水测评

该文以延河流域旱地系统为研究对象,选取具有生态学和水文学意义的指标,建立流域生态功能分区指标体系,应用"3S"技术,划分流域生态功能分区。在此基础上,运用相应的数学模型,对各分区旱地系统的生态需水及其空间分布特征进行测评和分析。结果表明,延河流域基本划分为防风固沙区、防旱抗旱区、水土保持区、农业种植区和植被保护区等五大生态功能分区。景观尺度上,有林地-黏壤土的单位面积生态需水最大,约为502.31mm/a;牧草地-砂壤土的单位面积生态需水最小,约为300.01mm/a。生态功能分区尺度上,植被保护区的单位面积生态需水最大,约为357.72mm/a,防旱抗旱区的单位面积生态需水最小,约为304.73mm/a。该研究为明确流域水生态环境保护目标以及水土资源的利用方向和生态整治重点提供科学依据。