内蒙古主要湖泊水资源及其变化分析

通过分析内蒙古地区主要淡水和微咸水湖泊的水量、水质状况,对近50 a来不同类型湖泊变化特征及其原因进行了分析。研究表明:呼伦湖的水量最大,达52.1×108m3;哈素海水量最小,仅0.18×108m3。哈素海为淡水湖,矿化度仅0.6 g·L-1,其余湖泊均为微咸水湖,其中达里诺尔湖矿化度最高,达6.1 g·L-1,水化学类型主要为Cl--Na+,与乌梁素海、岱海和红碱淖相同。哈素海的水化学类型主要为Ca2+-Mg2+-HCO-3-SO2-4;而呼伦湖为HCO-3-Na+。内蒙古地区湖泊总体上呈现出水位下降、面积收缩小、水量减少、水体咸化的特征。湖泊水质变化与湖泊水量变化具有明显的对应关系,湖泊水量增加水体淡化,反之咸化。淡水湖泊哈素海水质基本稳定;呼伦湖、岱海、达里诺尔湖和红碱淖水体矿化度升高较快;而乌梁素海由于受水利工程与农业灌溉等的影响,湖泊水量较为稳定,但水体矿化度呈明显的上升趋势。     

近60a巴尔喀什湖水量平衡变化及其影响因素

本文基于水文观测和遥感监测数据,获取近60 a巴尔喀什湖面积、水位变化信息,重建湖泊水量变化时间序列,探明巴尔喀什湖水量变化特征;依据湖泊水量收入(入湖径流、降水)支出(湖面蒸发)建立巴尔喀什湖水量平衡模型,分析巴尔喀什湖水量平衡要素变化特征,定量解析气候变化和人类活动对巴湖水量变化的影响.结果表明:(1)1961—2...     

艾比湖最低生态水位研究

艾比湖最低生态水位的研究对解决流域生态退化问题具有重要现实意义。参考前人所提出的几种确定湖泊最低生态水位的方法,结合艾比湖流域实际情况对艾比湖最低生态水位进行了分析和计算,计算结果表明:艾比湖最低生态水位的范围为191.4m,相应湖面面积为570km2,从保护艾比湖湿地自然保护区的角度看,确定的最低生态水位合理。     

基于ICESat-2卫星测高数据的呼伦湖水位变化监测

草原湖泊水位变化预示着草原生态环境的变化,是草原生态变化的重要指标。利用2018年11月—2022年1月ICESat-2卫星的ATL13全球内陆水体数据,构建呼伦湖高精度水位变化序列。使用DAHITI、Hydroweb和GREALM水位数据进行结果验证。依据湖泊面积与水位变化关系,构建水位面积关系模型,分析湖泊水位季节性变化特征及外界因素对湖泊水位的影响。研究结果表明：2018年11月—2022年1月,呼伦湖水位整体呈现上升趋势,年均水位上涨率为0.49 m·a-1;湖泊每年3—6月水位下降,7—10月水位上涨,11月—次年2月水位稳定。通过与DAHITI、Hydroweb和G-REALM水位数据对比验证可知,ICESat-2卫星监测水位数据稳定,水位序列精度高,均方根误差为9.7 cm,结果可靠。ICESat-2卫星水位监测成果结合湖泊水位面积模型,可实现多时段、高精度湖泊水位监测,并计算水位季节性变化时间序列,结果显示,呼伦湖水位季节性特征明显,且年际变化趋势基本稳定,春季至夏季水位下降,夏季至冬季水位上升。湖泊水位变化受外界因素的影响较大,气温升高引起的蒸发量增大是湖泊水位下降的...     

岱海水盐变化原因及影响研究

从湖泊水文要素变化出发,基于湖泊和流域的关系,利用相关分析方法,对近50 a来岱海水位、矿化度等水文要素变化序列进行了分析.并对变化原因进行了探讨,结果表明:相对封闭及较小尺度的流域面积等自身特性,决定了其水资源系统自我调节能力的脆弱性;而近年来流域上的人类活动,增大了降水径流滞留时间和蒸发作用,蒸发的水汽随环流流出流域,最终导致汇入流域的持水量和汇入湖泊的水量不断减少,矿化度在湖水量不断减少的情况下浓缩升高.最后就变化趋势及影响进行了讨论.     

近20年博斯腾湖与岱海水位变化比较分析

岱海和博斯腾湖是分布在我国西部干旱半干旱地区的两个典型湖泊,在过去的几十年中受气候和人类活动影响,湖泊水位都发生了比较显著的变化,但在表现上却很不一样,尤其是80年代中期之后,水位一涨一落。本文从水盐平衡出发,通过对两处湖区气候、人类活动、湖泊水量和盐平衡的分析认为,岱海水位下降主要是流域上人类活动加剧的结果;而博斯腾湖水位上升则主要体现了水文对区域气候变化的响应,尤其是近年干旱区西部暖湿化作用下上游山区降水增加和冰川消融发挥了重要作用。     

黄河源区湖泊水环境特征及其对气候变化的响应

为了掌握青藏高原东北部湖泊水环境状况和气候变化特征,特地开展了青海境内黄河源区湖泊现状调查,结果发现黄河源区湖泊呈现水位升高和水量增大现象。收集近50年来气候资料得到:区域气候整体处于气温升高,降水趋减的态势,近几年降水呈现增多;区域内部有效降水存在差异:东部有效降水逐步减少,西部玛多有效降水呈逐年增大。湖泊水位升高的水源主要来自气候降水。应与区域气候波动周期的丰水阶段有关。     

干旱区内陆湖泊水盐变化及调控机理

根据干旱区内陆湖泊水量演化特征,基于一种新的湖泊分类方法,对不同类型的湖泊水量平衡原理进行分析,提出干旱区内陆湖泊的枯涸时间、枯涸指数概念,并给出其计算方法。采用质量守恒原理,结合湖泊"箱式"模型假定,推求湖泊水盐均衡规律,通过引入"相对稳定矿化度"、"蒸降入流比"及"蒸降出流比"等概念,分析湖泊的咸化时间及水盐近似均衡时间。以实例阐述干旱内陆湖泊生态恢复的调控机理,并为其提供理论依据。     

塔里木盆地南缘诸河水资源利用的生态意义

水资源利用的本质是人类对天然河流、湖泊等进行开发利用的活动 ,它一开始就定位于对流域内河流、湖泊水量在时间和空间上的重新分配。由于这种活动 ,流域内的水系统及其相适应的生态系统 ,自 2 0世纪 5 0年代以后发生了巨大变化 ,并引起了不可忽视的生态和社会问题。以塔里木盆地南缘诸河流域为例 ,从生态学角度分析了流域的水资源利用对生态系统的影响 ,尝试性地提出干旱区流域生态需水量在水资源利用中的定位和基本生态水量的确定方式 ,并对新疆目前开展的一些生态建设项目提出了自己的认识。     

1964—2014年柴窝堡湖面积的时序变化及驱动因素

以乌鲁木齐柴窝堡湖为例,根据Corona和Landsat遥感数据,提取近50 a湖泊水面变化的时间序列,利用激光测高卫星ICEsat/GLAS数据,提取2003—2009年水位变化信息,进而分析湖泊在气候变化和人类活动条件下的年、月空间变化特征。结果表明:柴窝堡湖水面变化分3个阶段:1964—2004年、2005—2010年和2011—2014年,其面积变化率分别为0.012 km2·a-1、-0.256 km2·a-1和-4.798 km2·a-1。水面变化由缓到急,并在2014年9月25日首现干涸,湖泊水体生态功能正在逐步丧失。湖泊水面的月变化在2005年以后逐渐明显,春季处于水面峰值,秋季处于低谷,多年的月变化曲线直观地反映了水面面积加速减退的趋势。湖面边界的空间变化与湖面水位的变化过程体现了"陡岸平底"的湖泊形态特征。2005年以前,湖水面积变化较小,而湖水水位变化相对明显;2005年以后,湖水面积显示有规律的加速缩减;2012年湖水边界退缩到湖盆底部后,湖水面积与地下水位变化呈现明显的相关性。驱动因素分析结果表明,1993年以后的地下水开采是湖泊水位与面积变化的主要动因,1999—2004年显著增加的降水减缓了湖泊水面的萎缩速度;而2004年以后,由于持续高强度地开采湖区地下水,湖泊的水量平衡被打破,导致了柴窝堡湖干涸的生态灾难。     

Lake surface area method to define minimum ecological lake level from level-area-storage curves

Lake level assessment is essential for the protection of ecosystem in shrunk or shrinking lakes. Minimum ecological lake level is the critical lake level below which there should be no human activities to further decrease the lake level, and this level can provide a certain protection for the lake ecosystem. Lake surface area method was proposed to define the minimum ecological lake storage as the breakpoint of the lake surface area-storage curve, where the curve slope equals to the ratio of maximum lake surface area to maximum lake storage. If the curve can be expressed as a simple analytical function, the minimum ecological lake storage can be calculated analytically. Otherwise, it can be calculated numerically using the ideal point method for an equivalent multi-objective optimization model that balances ecosystem protection and water use. Then the minimum ecological lake level can be estimated from the lake level-storage curve. Compared with available lake morphology analysis methods, the lake surface area method is superior in its definition of minimum ecological lake level, applicable range of lake morphology, and calculation complexity. The proposed method was applied to two representative lakes in China, including one freshwater lake (the Dongting Lake in Hunan province in Central China) and one saltwater lake (the Ebinur Lake in Xinjiang Uygur autonomous region in Northwest China). The estimated minimum ecological lake level for the Dongting Lake is 26.7 m, at which 31% of the maximum lake storage provides 87% of the maximum lake surface area. The result for the Ebinur Lake is 191.2 m, at which 24% of the maximum lake storage provides 54% of the maximum lake surface area. The estimated minimum ecological lake level balances the conflict between economical and ecological water uses, and can provide a relatively larger habitat for the lake ecosystem with relatively smaller lake storage. These results are rational compared with the results of other methods. The calculated minimum ecological lake level can be used in the protection of lake ecosystems and the planning and rational use of water resources in lake basins.     

A general multi-objective programming model for minimum ecological flow or water level of inland water bodies

Assessment of ecological flow or water level for water bodies is important for the protection of degraded or degrading ecosystems caused by water shortage in arid regions, and it has become a key issue in water resources planning. In the past several decades, many methods have been proposed to assess ecological flow for rivers and ecological water level for lakes or wetlands. To balance water uses by human and ecosystems, we proposed a general multi-objective programming model to determine minimum ecological flow or water level for inland water bodies, where two objectives are water index for human and habitat index for ecosystems, respectively. Using the weighted sum method for multi-objective optimization, minimum ecological flow or water level can be determined from the breakpoint in the water index–habitat index curve, which is similar to the slope method to determine minimum ecological flow from wetted perimeter–discharge curve. However, the general multi-objective programming model is superior to the slope method in its physical meaning and calculation method. This model provides a general analysis method for ecological water uses of different inland water bodies, and can be used to define minimum ecological flow or water level by choosing appropriate water and habitat indices. Several commonly used flow or water level assessment methods were found to be special cases of the general model, including the wetted perimeter method and the multi-objective physical habitat simulation method for ecological river flow, the inundated forest width method for regeneration flow of floodplain forest and the lake surface area method for ecological lake level. These methods were applied to determine minimum ecological flow or water level for two representative rivers and a lake in northern Xinjiang of China, including minimum ecological flow for the Ertix River, minimum regeneration flow for floodplain forest along the midstream of Kaxgar River, and minimum ecological lake level for the Ebinur Lake. The results illustrated the versatility of the general model, and can provide references for water resources planning and ecosystem protection for these rivers and lake.     

新疆艾比湖流域生态环境空间分异特征研究

本文着重从地质地貌、气候、植被、土壤及水环境等方面对艾比湖流域生态环境空间分异规律以及相互之间的联系,将有助于深刻了解该流域生态环境形成和演化的自然背景和各种资源组合的规律,这是解决艾比湖流域生态环境恶化问题关键出发点。综合分析艾比湖流域生态环境空间分异的气候、地质构造和地貌演化、地表水和地下水水文化学性质、土壤性状和水资源供应状况等自然地理要素,为该流域合理开发和配置各种资源提供理论依据,以保证该流域各种资源的可持续利用和生态环境的改善。     

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。     

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%。     

博斯腾湖区域景观生态风险评价研究

生态风险评价是一个预测人类活动对生态系统结构、过程和功能产生不利影响可能性的过程,是发现、解决生态环境问题的决策基础。本研究结合遥感和地理信息系统技术尝试对干旱区最大的内陆淡水湖———新疆博斯腾湖进行系统的景观生态风险评价,其目的在于为区域风险管理提供理论和技术支持,这对于改善博斯腾湖生态环境、促进南疆地区可持续发展有着重要的现实意义。确立主要生态风险源主要为:洪涝、干旱、水体矿化度和富营养化这四大类生态风险。利用遥感技术确立生态风险受体,通过基于景观的生态风险的综合计算和GIS叠加,得到博斯腾湖区域综合景观生态风险评价图。在此基础上,进行生态风险综合评价和风险管理决策探讨。     

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。     

基于生态环境需水的延河流域水资源开发度研究

在充分认识和计算延河流域生态环境需水量的基础上,建立了水资源开发度模型,得出了延河流域目前水资源开发度为39.1%,而水资源的开发程度为20.8%,开发利用状态基本在警戒域值范围之内,但由于黄土高原的水环境特征,其前景不允许盲目乐观。针对延河流域不同河段的生态环境特征及社会经济状况,提出了其上、中、下游河段改善生态环境质量,实现流域水资源可持续利用的建议。     

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...     

黄旗海湿地水量模拟与平衡分析

黄旗海湿地是华北地区重要的生态安全屏障,湿地所处的黄旗海盆地属于农牧交错区和多民族聚居区,生态十分脆弱。通过分析湿地退化原因,提出了平原区深层地下水过量开采是黄旗海湖水干枯的直接原因。建立了湿地湖水水量平衡分析模型,模拟不同降水和规划条件下入湖水量组成及其变化。分析表明:丰、平、枯水年份可以维持的平均水面面积分别为29.83 km~2、31.67 km~2和23.79 km~2;最大水面出现在年底,湖泊未来水文情势不同于历史时期,因地表来水呈减少趋势,湖水面的维持将越来越依赖地下水。2020年和2030年生态修复可维持湖水面面积目标分别为20 km~2和30 km~2。研究成果可为黄旗海流域水资源开发与水生态保护规划提供科学依据。