长武县水资源承载力分析计算与评价

水资源的用水结构和承载力的计算是当前人们普遍关注的问题,探讨县域水资源承载力是维持县域经济社会健康发展的重要环节.从长武县2007年水资源现状出发对县域范围内的用水结构及水资源承载力平衡指数进行计算与分析.结果表明:长武县用水结构中,农业、工业、生活、养殖业用水量比例分别为0.65:0.29:0.04 :0.01,农业用水占总用水量的1/2以上;长武县可利用水资源量大于总用水量,水资源承载力供需平衡指数大于0,说明长武县水资源供给充足,具备当前规模的经济社会系统的支撑能力.     

基于层次分析-熵权法的内蒙古农牧交错带农业用水水平综合评价

在我国北方干旱半干旱地区,农业灌溉是水资源消耗的主要途径,农业水资源利用效率的高低,直接决定着区域可利用水资源量。为探究我国北方农牧交错带农业用水水平,以内蒙古农牧交错带农业灌溉用水为研究对象,在综合分析用水现状的基础上,通过层次分析—熵权法和模糊综合评价相结合的方法,选取体现农牧交错带农业用水特征的代表性指标,构建农牧交错的农业用水水平综合评价体系,对2020年内蒙古农牧交错带农业用水进行综合评价。结果表明：内蒙古农牧交错带各旗县间农业灌溉用水量相差较大,整体呈现东高西低趋势,灌溉水量为582.41～4 905.86 m³/hm²,灌溉水利用效率为51%～84%;各旗县农业用水综合评价得分为2.26～3.67,农业用水水平整体处于中等偏上,29个旗县中较高水平占比44.80%,中等水平占比55.20%;与作物水分利用效率(WUE)对比,构建的综合评价体系可以更真实地反映出农牧交错带农业用水实际情况,对于农牧交错带中农业用水水平处于中等偏下水平的旗县地区,需加大力度发展农业节水措施,提升农业水资源利用效率。     

阳泉市用水现状分析及水资源保护措施

本文在阐明阳泉市水资源量及分布特征的基础上,全面分析了研究区不同区位用水现状,占全市总用水量57％的农业灌溉用水水平及城镇、农村居民人均取水量仍高于全省水平,应继续加快产业结构优化,加大农业节水力度,加强水资源保护.     

西北干旱地区农业健康用水量计算模型研究

农业健康用水量的确定是西北干旱地区可利用水资源在农业与其他用水行业之间合理分配的基础。依据农业健康用水量的内涵和判别标准,建立了西北干旱区农业健康用水量多目标分层优化计算模型。该模型以各业用水及总用水的综合效益最大为目标函数,依据一定的优化次序计算区域农业健康用水量。并以黑河流域为例,应用模型计算各县级行政单元过去年(1999年)、现状年(2006年)和未来年(2020年)在不同来水频率下的农业健康用水量。结果表明:1999年、2006年和2020年水资源配置按模型计算结果重新调整后,流域经济用水总量(包括农业与工业生产用水)所占比例分别降低2.7%、4.6%和2.1%,而综合用水效益分别增加7.1%、16.6%和13.1%,生态效益提高更为显著,分别为27.6%、37.4%和13.6%,证明了模型的可靠性与农业健康用水的可行性。对照不同水平年农业用水健康结果,2006年较1999年、2020年较2006年农业实际用水状态均趋于健康,流域农业用水比重分别下降3.4%和2.0%,综合用水效益分别提高31.1%和91.6%。此外,如果按照以往农业用水分配次序,2020年在50%、75%和95%来水频率下,可预测流域缺水率分别达到10.6%、13.8%和25.9%,表明水资源将进一步趋紧,需采用农业健康用水标准重新配置水资源,达到有效降低缺水损失的最终目的。     

湿地生态用水计算方法探讨与应用实例

湿地生态用水是湿地为维持自身发展过程、保证基本生态功能发挥所需要的水量,作为一种特殊的生态系统类型,湿地的生态用水计算比其他生态系统复杂,其中包括湿地植被需水量、满足蒸发需水量、湿地土壤需水量、湿地动物需水量、野生生物栖息地需水量以及景观建设需水量等等。本文介绍了用水量平衡法计算湿地生态系统需水的方法,并分别探讨了湿地中植被、土壤、生物栖息地等诸项生态需水量的计算方法。用这些方法对乌梁素海湿地的生态用水量进行了具体探索。乌梁素海湿地包括内蒙古自治区的第二大淡水湖———乌梁素海及其周围的沼泽地。通过分析计算,得出乌梁素海湿地在汛期、非汛期的生态用水量分别为2 .93×10 8m3 和3.10 9×10 8m3 ,全年的生态用水量为6 .0 2 9×10 8m3 。乌梁素海湿地每年耗水量、出水量占进水总量的12 .88% ,每年需要向湿地补充2 .32 9×10 8m3 的水资源量。所以现在所补水量难以满足湿地生态系统对水的需求问题,使得湿地面临着水资源短缺的危机。乌梁素海湿地属于黄河流域中游湿地,所在区域自然环境恶劣,缺水问题十分严重,湿地退化问题更是突出,因此用生态需水理论计算湿地需水量对于保护和恢复这一地区的湿地具有重要意义     

省域水资源可持续利用效率分析

我国正面临着严峻的水资源短缺、水质恶化和水生态退化问题,高效、可持续地利用水资源至关重要。为了通过省域之间的相互比较来提高我国省域水资源可持续利用效率,本文从水资源可持续利用的基本要求出发,以国土面积和Ⅲ类以下水资源量为投入变量,以地区生产总值和人口数量为产出变量,应用DEA(BCC)-Tobit两步法测算了中国26个省域水资源可持续利用相对效率,分析了影响省域水资源可持续利用效率的关键因素。结果表明,规模偏大与不合理用水导致我国省域水资源的可持续利用效率总体较低,综合效率均值为0.303,纯技术效率均值为0.592,规模效率均值为0.513。水资源可持续利用效率的省际差异很大,综合效率值的变异系数达1.010,效率提升的潜力很大。第一产业增加值占地区生产总值的比重、单位国土面积环保投资额和耕地占国土面积比重是影响省域水资源可持续利用效率的3个关键因素,影响系数依次为0.015 7、0.014 2和0.004 9。综合分析可知,在充分保护和持续利用耕地的基础上推进工业化、城镇化和农业现代化,调整经济发展结构,加大环保投资有利于提高省域水资源可持续利用效率。     

建三江分局用水结构演变及其驱动机制研究

用水结构的合理确定与科学预测是制定水资源开发利用规划的前提和基础,对于实现区域水资源合理配置、社会经济协调发展具有重要意义。基于1999—2010年的黑龙江省建三江农垦水资源年鉴中的用水数据,引入信息熵的方法对建三江分局用水结构发展的趋势进行了探讨;同时运用因子分析法对用水结构的驱动因子进行筛选,分析了用水结构变化的主要驱动力。结果表明:建三江分局的用水结构特点是以农业用水为主,工业及生活用水比例很小。1999—2002年,用水总量变化不明显,2003年以来总用水量持续增长,农业、生活用水比例有小幅度的增加,工业用水比例基本稳定;在这12a里用水结构信息熵总体呈上升趋势;因子分析结果显示,社会经济因子、自然环境因子是建三江分局用水结构演变的主要驱动力。     

我国农业用水结构演变态势分析

农业用水结构对农业用水效率及效益有较大影响。采用1949~2006年农业用水资料分析了我国农业用水结构的演变历程,并根据农业用水结构的发展变化及灌溉农业的发展历史和未来发展方向,将1949~2050年我国农业用水水平分为初级利用、低效利用、合理利用及高效利用4个阶段。研究表明:我国农业用水结构日趋合理,农业用水比重持续减少,农、林、牧、渔用水及粮、经、饲作物用水比例协调程度不断提高。据此,提出了注重农业用水结构优化的农业经济用水量概念。华北地区的实例分析表明,在同时提高农业用水综合效益的情形下,依靠优化农业用水结构可年节水199.94亿m3;而有无用水结构优化的综合节水措施节水效果相差29.97亿m3。     

基于VAR模型的产业用水与经济增长动态关联性研究——以贵州省毕节市为例

[目的]对岩溶生态脆弱区经济高速发展的产业用水与经济增长的动态关联性进行研究,为该区水资源与社会经济可持续及协调发展提供决策参考。[方法]以贵州省毕节市为例,运用向量自回归模型,通过ADF检验、协整性检验和Granger因果检验后进行了广义脉冲响应和方差分解分析,对2001—2016年的经济产值和产业用水间的均衡关系及动态关联性进行分析。[结果](1)农业产值与农业用水量、工业产值与工业用水量、生产总值与总用水量相互间均存在长期均衡关系;(2)农业产值对农业用水量、工业用水量对工业产值冲击响应值为正,其他均为负向冲击响应;(3)工业用水量对工业产值的平均方差分解贡献度最大(为54.584%),农业用水量对农业产值的平均方差分解贡献度最小(为1.629 7%),其他变量间的方差分解贡献度均比较大,说明毕节市的发展仍需要大量水资源的开发利用。[结论]农业用水量对农业产值的促进作用较小,工业用水量对工业产值的增加有较强的促进作用,但工业用水量不足对工业发展已存在一定的负面作用,伴随着经济的进一步增长需加强生产、节水技术等的投入。     

岔路河流域水资源合理配置研究

水资源合理配置是实现水资源可持续利用的有效调控措施之一。以岔路河流域为研究对象,对该流域的水资源特征进行了分析,采用多目标规划建立流域水资源配置模型,以2007年为规划水平年,以经济效益最大和用水量最小为规划目标,对水资源进行配置。结果表明：在保证生活及生态用水的前提下,节约农业灌溉用水,以发展乡镇工业,从而实现可利用水资源量效益的最大化。     

中国粮食和水资源安全协同战略

我国粮食总产"九连增", 但粮食进口量也在增加, 北粮南运规模也在增大, 中国粮食安全处于紧平衡状态。本文针对我国大豆进口和高油高蛋白质食品过量消费的问题, 提出了中国粮食产业和消费结构协同战略。针对我国粮食生产能力和粮食供给量的发展趋势, 提出在重视中国农业走出去, 在国外建立粮食生产和供给基地的同时, 更要立足和加快国内后备耕地的开发, 挖掘我国粮食生产潜力。针对中国水资源南北分布不平衡和近年来干旱洪涝灾害频发, 提出中国粮食安全要建立在水资源安全的基础上。针对我国粮食主产区即长江中下游平原、华北平原、东北平原和西北地区4大粮仓的存在问题和发展潜力, 提出了相应的水资源安全和粮食安全的协同战略。强调水资源安全是粮食安全的基础, 在耕地面积日趋减少, 靠增加单位面积产量保障中国粮食总产的情况下, 只有进一步加强中国水利建设和提高水资源利用效率, 加快南水北调工程, 才能实现与北粮南运的协同, 特别是加快西线调水工程, 开发西部粮仓, 中国粮食新增潜力还可能有很大的提高。     

农产品水足迹评价研究进展

水足迹是消费者或生产者直接或间接使用水资源量的衡量指标,并被广泛应用于全球或区域虚拟水贸易分析研究。本文从全球、国家或地区等不同空间尺度对农产品水足迹评价研究进行了比较全面的综述。近十几年来,农产品水足迹研究从2008年以前的全球农产品贸易虚拟水量分析评价为主,转向2009年以后国家或地区空间尺度的农产品形成过程中所消耗的直接和间接水量的详细核算研究为核心。水足迹评价具有明显的空间分布特征,为了获取准确、全面客观的农产品生产水足迹信息,必须要考虑区域地理特征、土壤理化特性、气候变化、生产技术及污染物生态毒性等因素的影响。水资源管理决策制定时应综合考虑农产品绿水、蓝水和灰水足迹,因为农产品的蓝水足迹表征了社会淡水资源的直接消耗,对国际市场贸易决策制定具有重要意义,而农产品灰水足迹评价则更明确地反映了农业生产对环境的影响程度。实现全球或区域农业水资源保护与可持续利用,不仅要提高农业生产水资源利用效率,还应该调整农业生产结构、农产品虚拟水贸易的模式和方向,减少农产品流通过程和饮食消费的水资源浪费。     

水足迹分析中国耕地水资源短缺时空格局及驱动机制

为全面评估区域农业水资源供需关系,基于水足迹理论构建了耕地水资源短缺指数(arablelandwaterscarcity index,AWSI)。在分析1999-2014年中国AWSI时空分布格局的基础上,借助偏最小二乘法揭示了AWSI的主控因子。结果显示:中国AWSI的年均值约为0.413,总体上处于高度水资源压力状态,且有随时间加剧的趋势;各年份AWSI以华北平原为中心向外递减式扩散;面临极高水资源压力(AWSI0.800)的省区均分布在北方地区,长江以南省区均面临中度水资源压力(0.100AWSI0.400);降水量与日照时数是与耕地水短缺最为密切的气象因子,农业机械总动力、粮食面积比重以及人均GDP是影响AWSI的主要社会经济条件。农业生产水平较高的粮食主产区应以水足迹调控为重要内容进行农业水管理策略的制定。     

盐碱地水盐调控研究

高效安全利用咸水资源是提高环渤海低平原区农业生产可持续发展的重要保障。本文针对该区淡水缺乏、咸水充沛和土壤盐碱贫瘠等因素制约农业生产的问题,回顾了20世纪80年代以来在以中国科学院南皮生态农业试验站为典型代表站点的黄淮海缺水盐渍区开展的以盐碱地治理和农田生产力提升为目标的农田水盐运移过程及调控研究成果。20世纪50—60年代,该区域的工作主要是通过建立排水系统减少区域洪涝灾害发生。20世纪80年代,通过研究提出了控制盐碱的合理浅层地下水水位阈值,形成了以浅层地下水优化治理盐碱地提高农业生产的技术体系;20世纪90年代以来形成了微咸水资源安全灌溉理论及技术体系,冬小麦咸水灌溉阈值从3 g·L~(-1)提升到5 g·L~(-1),并阐述了微咸水灌溉阈值提升的理论基础;近10年来研究并阐明了农田生态系统水盐运移过程及主要限制因子调控机理,研发了以集蓄雨水、咸水利用、合理引水和节约淡水为核心的农田多水源综合利用技术,集成了农田多水源综合利用模式。根据多年的研究积累,以突破水土资源限制农业生产的问题为导向,实施了国家区域战略性增粮工程渤海粮仓科技示范工程,取得了明显的社会、经济和生态效益。在农田水盐研究方面,未来将以提高综合效益和资源利用效率为核心,开展基于生态平衡的作物产量、质量和资源利用效率的协同提升研究,适应区域水土资源的农业绿色发展研究,微咸水高效安全利用的机理过程、技术研发及示范工作,为该区农业可持续健康发展提供理论依据和技术支撑。     

农业生产与水资源承载力评价

本文通过对水资源承载力的判断,特别考虑到农业污染对水资源可持续利用的影响,综合分析了我国不同区域种植业及畜牧业生产对水资源的压力,为合理估计农业增长潜力及选择农业结构调整路径提供重要参考。通过构建过剩氮和灰水指标,量化了农业污染对水资源的影响。构建水盈余指标,反映在考虑环境协调的情况下水资源继续支撑农业生产的潜力。以2003—2012年全国各省为样本,构造面板数据模型,分析播种面积和牲畜饲养量变化对水盈余的影响,进而推断水资源可承载的最大播种面积和最大载畜量。分析结果显示,当前我国农业污染造成的灰水发生量巨大,农业水足迹大大超过统计的农业用水量。在主产省,农作物播种面积每增长1%,水盈余量将下降148.55亿m~3,牲畜饲养量每增长1%,水盈余量下降78.42亿m~3。以2012年水资源条件与农业生产状况为测算基础,全国水资源可承载的最大播种面积为1.69亿hm~2或最大载畜量35.70亿头生猪。河北、山西、江苏、河南、山东和宁夏6省的生产规模已经超过水资源承载力的上限,长江流域中上游地区及华南地区可以承载更多的种植业和畜牧业生产。各地区应根据比较优势,合理选择种植业和畜牧业的配比。     

基于能值分析的黄河流域粮食生产系统蓝绿水资源利用评价

明晰水资源紧缺地区粮食生产系统中水资源的贡献和利用效率,是落实最严格水资源管理制度的基础.该研究结合水足迹计算和能值分析方法,构建粮食生产系统水资源能值评价指标体系,应用于2001-2016年黄河流域沿线小麦和玉米生产系统,解析沿线各省粮食生产系统中水资源能值投入、能值贡献与能值利用效率.结果表明:水资源能值投入增加,...     

不同水文频率下关中灌区农业节水潜力研究

农业节水潜力研究对节水农业发展具有重要影响。本文将农业节水潜力分为资源型和效率型两类,分别代表了田间或灌区尺度和流域大尺度的节水潜力。以渭河流域关中段九大灌区为例,进行了灌区农业节水潜力分析;并针对典型灌区主要作物的不同节水方案,分析计算了在不同水文频率年下的农业节水潜力。结果表明:在25%、50%、75%和90%水文频率下,渭河流域关中段九大灌区年农业节水潜力分别达3 069万m3、11 167万m3、11 750万m3和12 521万m3,其中效率型节水潜力所占比例较大,除25%频率下仅有42%外,其他频率下均超过50%。最后,基于现状节水技术水平,根据九大灌区的种植结构特点,提出了提高农业节水潜力的措施和建议。该研究结果可为发展关中地区各灌区农业节水技术和提高水资源利用效率提供参考。     

中国农业水问题: 若干研究重点与讨论

农业用水是水资源的主要消耗方式,尤其在华北地区,因地表水资源不足,大量农田灌溉导致地下水超采现象严重;而社会经济的快速发展和气候变化加剧了水资源的不足。水循环过程是农业节水的科学基础。从水循环过程出发,开展水量转化研究,在农田水文过程界面加以调控,进行系统的节水研究,是节水研究的重点。重视水资源的科学管理,提高水分利用效率,建立节水农业的市场机制,促进节水设施建设;同时深入开展水循环的基础研究,充分利用非传统水资源,是解决我国农业水问题的有效途径。     

基于生态系统服务和PSO-SOFM神经网络的中亚水土热资源匹配分区

水土热资源匹配度分区研究对于区域农业规划具有重要意义。中亚地区长期以来缺乏合理的水土热资源管理,已引发了一系列资源环境问题,严重威胁该地区农业生产。目前的研究也较少关注中亚水土热资源匹配分区模式。本研究利用遥感数据,通过量化4种主要生态系统服务(植被固碳、土壤保持、水源供给与涵养及生物多样性保护)的时空分布特征,结合PSO-SOFM(particleswarm optimization,PSO;self-organizing featuremap,SOFM)神经网络模型实现中亚水土热资源匹配度分区,并利用Spearman秩相关分析探索不同匹配度分区与生态环境因子的关系,应用偏相关分析确定气温和降水量对中亚地区生态系统服务的影响。结果表明,中亚生态系统服务总体呈东南高、西北低的空间格局,沿山地—绿洲—荒漠方向递减。在2000—2015年间,各类生态系统服务均有不同程度变化,其中植被固碳和土壤保持呈显著下降的面积占整个中亚的84.81%和84.82%;水源供给与涵养以及生物多样性保护服务呈显著下降的面积较少,占比分别为69.48%和19.8%,且这两种生态系统服务在个别地区有增加趋势。PSO-SOFM神经网络模型在中亚水土热资源匹配度分区中表现良好,根据生态系统服务值空间模式,中亚水土热资源匹配度可被划为5大类21个子类分区。在空间尺度,各类匹配度分区之间生态系统服务值有显著差异,降水是影响生态系统服务和匹配度高低的重要限制因子,而气温和土壤因素影响较弱;在时间尺度,降水和各生态系统服务值间呈显著正相关关系的范围更广,而气温对生态系统服务值有显著影响的区域主要集中在哈萨克斯坦北部草地—半荒漠生态敏感区、中亚荒漠生态脆弱区、中亚中部半荒漠生态敏感区以及巴特赫兹—卡拉比尔半荒漠生态敏感区等地。而在其他区域,气温和降水量并非决定生态系统服务值高低的主要因素,生态系统服务值的变化可能与土地开发利用模式有关。结合不同匹配度分区的生态地理条件,本研究可为中亚地区水土资源开发利用、农牧业发展以及生态环境保护提供有用信息。