新疆阿克苏灌区土地资源合理利用及变化分析

阿克苏灌区土地资源和水资源的合理利用已成为当地面临的重要科学问题。本文利用5期遥感影像解译数据,分别从阿克苏灌区土地利用的时间差异性和空间差异性2方面进行定量分析,研究了阿克苏灌区1998-2014年土地利用变化的时空特征,为今后合理利用灌溉水资源提供重要依据。     

西北干旱区作物灌溉技术效率及影响因素

水资源短缺是制约西北干旱区可持续发展的硬约束,提高作物灌溉技术效率、压缩农业灌溉用水是缓解水资源供需矛盾的可能途径之一。基于2014年张掖市农户调研数据,采用DEA-Tobit模型,分析了黑河流域中段不同类型灌区作物灌溉技术效率及其影响因素。结果表明：（1）典型灌区主要作物灌溉技术效率均存在改进空间,节水潜力较大。在其他投入保持不变的情况下,如果典型灌区主要作物灌溉技术效率达到目前的最高水平,平原灌区生产同样产量的制种玉米和大田玉米,灌溉用水可分别减少34.47%和38.15%;北部荒漠灌区生产同样产量的棉花、制种西瓜和玉米套小麦,灌溉用水可分别减少48.42%、34.82%和22.99%;沿山灌区生产同样产量的小麦、马铃薯、大麦和大田玉米,灌溉用水可分别减少14.48%、30.75%、25.50%和35.96%。（2）不同灌区之间作物灌溉技术效率的变异系数与作物种植面积占比呈负向关系,同一灌区内部种植相同作物的农户生产管理水平存在明显差异。（3）农地细碎化程度和农户耕地面积扩大会降低作物灌溉技术效率,改善耕地质量能提高北部荒漠灌区作物灌溉技术效率,增加井水灌溉会提高平原灌区大田玉米和沿山灌区作物灌溉技术效率,灌溉次数与多数作物灌溉技术效率呈“倒U型”关系,而农户耕作需求及其对风险态度的影响需结合具体情况进行判断。合理确定种植规模、加快农地空间优化,因地制宜地改善耕地质量,完善水利设施、合理使用井灌、增强河水灌溉放水的灵活性,是提升黑河流域作物灌溉技术效率的主要途径。     

资料缺乏地区地下水资源承载能力研究

资料缺乏且水资源已严重超载地区水资源承载能力的分析研究无法应用传统的方法,论文以内蒙古自治区阿拉善盟巴润绿洲灌区2010、2015水平年地下水资源的承载能力为研究对象,通过对有限的基础资料进行分析,以水资源供需平衡原理为依据,应用非线性回归分析方法,提出了新的评价准则,建立了区域地下水资源承载能力分析模型,并应用拉格朗日乘数法进行模型求解,结果表明,论文提出的研究方法可应用于资料缺乏且水资源超载地区的地下水资源承载能力的分析研究,为其它资料缺乏地区的水资源承载能力的分析研究提供参考与借鉴作用。     

干旱区绿洲系统生态-生产-生活承载力相互作用的驱动机制分析

绿洲系统承载力是生态承载力、生产承载力与生活承载力3种承载力相互耦合的产物。绿洲系统生态-生产-生活承载力相互作用的驱动机制主要通过水资源、投资和人口三大核心因子的驱动进行,实现水资源生态效益、经济效益与社会效益最大化的内在驱动,决定着绿洲系统生态-生产-生活承载力的最佳组合方式。在边际效益递减规律约束下,投资分配的最佳比例取决于单位投资效益的差异。人口通过改变核心驱动因子---水资源与投资的稀缺程度,在绿洲系统生态-生产-生活承载力相互作用驱动机制中起着双重作用。     

祁连山区水资源及其对河西走廊生态环境的影响

根据甘肃省河西地区石羊河、黑河和疏勒河三大内陆水系的祁连山区流域水资源和出山径流量,详细地计算了河西走廊各县市绿洲的实际年水资源。从生态平衡角度出发,确定了各县市绿洲和农田的生态需水量。据此,计算出基本能保持各县市自然生态平衡的绿洲和农田的适宜面积。     

黑河中游边缘荒漠-绿洲非饱和带土壤质地对土壤氮积累与地下水氮污染的影响

在灌溉农田生态系统,土壤剖面中硝态氮(NO-3-N)的积累、分布、运移及地下水氮污染不仅受灌溉、施肥的影响,也与土壤质地有密切联系.本研究在黑河流域中游临泽平川绿洲设置了黑河河漫滩-老绿洲农田-新垦绿洲农田-绿洲外围固沙带一个监测断面10个观测井,对地下水NO-3-N含量进行连续监测,并对不同景观单元非饱和带土壤质地和NO-3-N含量进行了分析,对不同质地土壤NO-3-N在剖面的运移变化和氮淋溶损失进行监测.结果表明老绿洲农田,0~300 cm土层土壤质地的垂向分布为上层砂壤土,下层为壤土和黏壤土;而新垦沙地农田在土壤剖面中也有洪积黏土层出现,但0~300 cm不同土层砂粒含量均在80%以上;绿洲外围固沙带土壤在160 cm以下出现黏土层分布;土壤NO-3-N含量与黏粉粒含量呈显著相关,显著程度固沙带>新垦绿洲农田>老绿洲农田.土壤黏粉粒含量显著影响氮的淋溶.老绿洲农田区域,地下水NO-3-N含量变动在1.01~5.17 mg·L-1,平均2.65 mg·L-1;新垦沙地农田区域地下水NO-3-N含量变动在6.6~29.5 mg·L-1,平均20.8mg·L-1,2013年5~10月平均含量为26.5 mg·L-1,较2012年同期平均值上升了9.5 mg·L-1;绿洲外围固沙带地下水NO-3-N含量呈明显的增加趋势.地下水浅埋区非饱和带土壤质地是土壤NO-3-N淋溶损失和地下水NO-3-N污染的关键控制因子.边缘绿洲新垦沙地农田是地下水氮污染的脆弱带和高风险区域,实施有效降低地下水氮污染的种植模式及施肥和灌溉管理是区域生态农业需考虑的问题.     

气候与径流变化对泾惠渠灌区可持续发展的影响与对策研究

大型灌区对保障我国农业和国民经济的可持续发展、水安全和生态安全具有十分重要的作用,气候变化与人类活动造成的径流变化已经对其可持续发展产生了严重的挑战。该文利用Mann-Kendall趋势检验法研究了泾惠渠灌区渠首来水量、气象要素和灌区水量供需状况变化趋势,分析其产生原因,并探讨了促进灌区可持续发展的对策。研究表明,泾河来水量和渠首引水量呈明显的减少趋势,灌区气温呈升高趋势,降水呈微弱减少趋势,灌溉亩次呈上升趋势,而灌区目前依靠大量开采地下水资源来弥补灌区渠灌水量不足,已造成了灌区地下水资源超量开采和枯竭,未来灌区供需矛盾将进一步加剧。为此,灌区今后应加强水资源统一管理,科学调控地表地下水水资源、涵养地下水源,增强灌区地表地下水资源的综合供水能力,加大渠道防渗衬砌工程建设力度,推广先进实用的田间节水技术等,以期为灌区建设和管理提供理论依据。     

新疆玛纳斯河流域灌溉水资源保证程度及提升策略

从供需两方面,构建了区域灌溉水资源保证程度分析模型,利用该模型对玛纳斯河流域灌溉水资源保证程度进行了分析。结果表明,现状年玛纳斯河流域灌溉水资源保证程度为79.21%,各灌区存在较大的差异,下野地、莫索湾、金安、玛纳斯等灌区灌溉水资源保证程度较低,分别为69.09%、78.76%、78.25%、71.24%,明显处于亏缺状态,而石河子灌区达115.06%,处于相对盈余状态。在各灌区灌溉总面积维持现有数量以及保证灌区水资源安全的前提下,随着加大部分灌区(金安、玛纳斯和石河子灌区)地下水资源开发力度,大力发展高新节水技术以及调整种植结构,近期流域灌溉水资源保证程度总体可接近100%,但流域内除石河子灌区外,下野地、莫索湾、金安、玛纳斯等灌区灌溉水资源仍处于亏缺状态。2020年随着各种综合措施的进一步实施,全流域灌溉保证程度将增加至113.19%,各灌区将实现灌溉水资源供需平衡。最后,针对3类不同灌溉水资源保证程度地区的水资源利用状况,提出了差别化的提升策略。     

近50a人工灌排技术进步对玛纳斯河流域耕地格局变化的影响

分析绿洲人工灌排技术发展和耕地格局变化之间的关系,对研究干旱区灌溉农业发展具有重要的意义。论文选取玛纳斯河流域为研究区,利用RS和GIS技术,对玛纳斯河流域1960年地形图,1976、1989、1997、2006、2013年Landsat遥感影像和历史水利工程建设分布图等原始数据进行处理,获得5期人工灌排渠系矢量图和6期土地利用分类矢量图,并计算人工灌排渠系长度指数和表征耕地格局的绿洲垦殖率、净耕地系数、周长面积比;利用多元逐步回归法,分析干旱区绿洲人工灌排技术对耕地格局变化的影响。结果表明:滴灌技术应用前,玛纳斯河流域耕地分布格局由灌排渠系的空间分布决定,尤其是农渠的分布格局和长度,其与耕地面积的回归方程为y=0.43x+7.38(R~2=0.90,n=33,P=0);滴灌技术应用后,耕地分布格局的变化取决于滴灌系统管网的空间分布,尤其是干管和支管的分布格局与长度,导致流域灌溉水利用系数从1960年的0.38增长到2010年的0.65。     

基于水资源转化模拟的石羊河流域水资源优化配置

流域水循环过程是水资源合理配置对象依存和演化的基础。针对内陆河流域水资源多次转化多次利用的特点,建立以水资源转化过程为基础的流域水资源优化配置模型。按水力联系将内陆河流域系统分为独立的子系统。按水资源转化特点和用水格局将各独立水系统分渠灌区、井灌区和渠井混灌区三个一级计算单元,每个一级计算单元由若干灌区(二级计算单元)组成。运用水均衡模型和BP人工神经网络模型模拟一级计算单元间的水资源转化过程,分别模拟井灌区和渠井混灌区的来水量。建立一级计算单元和二级计算单元两层水资源优化模型,分别以灌溉用水效益最大和公平用水为配置目标。将一级计算单元的优化模型耦合到水资源转化模拟模型中。凉州区配置水量10.68×10⁸ m³,金川区为2.63×10⁸ m³,流域农业灌溉用水16.64×10⁸ m³,占总毛用水量的75％,相比现状有大幅下降。分别采用模拟寻优和遗传算法求解两层优化模型,将水量分配到灌区,进而分配到行政区,实现水资源的流域配置和行政区配置的统一,便于水资源统一管理。     

干旱半干旱地域灌区水资源综合效益评价体系研究

干旱半干旱地域灌区农业发展,既受水资源短缺制约,又受生态环境和社会因素的影响。论文基于水资源可持续发展的观点,认为灌区水资源优化配置必须考虑经济效益、生态效益和社会效益的协调和综合影响。文中建立了灌区水资源综合效益评价的数学模型。在分析该区水资源利用特点基础上,提出了综合效益评价的经济效益、社会效益和生态效益类等44项评价指标。应用层次分析法(AHP)原理,对构建的模型进行了研究。并以陕西省宝鸡峡灌区为例,利用所建模型进行了综合评价。评价结果可为灌区水资源评价、管理及节水规划提供决策依据。     

绿洲浅层地下水位与水质变化对人为驱动LUCC的响应——以三工河流域为例

以新疆三工河流域绿洲为例,应用遥感、地理信息系统、空间插值和统计分析的方法,初步分析干旱区绿洲土地利用/土地覆被变化对绿洲浅层地下水位水质变化的影响。研究数据包括1978、1987和1998年三期遥感数据和近25年8口常年观测井水位数据及1987和1998年两期20口观测井水质数据。结果表明,绿洲随着城市、工矿用地为主的非农业用地和以耕地为主的农业用地的持续增加,浅层地下水水位与水质发生了显著性的时空变化。冲洪积扇绿洲主要城镇聚居区地下水位以年均45cm的速率下降,冲积平原下部绿洲地下水位以年均7cm的速率呈现缓慢的上升趋势;绿洲地下水水质趋于恶化,矿化度总体呈现上升的态势,且冲积平原绿洲地下水矿化度上升的幅度普遍大于冲洪积扇绿洲,这与地形、水文地质条件、土地资源开发、灌排强度、地表蒸发、化学肥料和农药的使用密切相关。     

竖井排灌工程对环境影响的研究

新疆阿克苏地区乌什县依麻木竖井排灌工程是根据国务院批准的<塔里木河近期综合规划报告>、<阿克苏河流域灌区节水改造工程五年实施方案>中提出的在阿克苏河流域内新建的竖井排灌工程项目.项目的实施必将给乌什县秋格尔灌区的环境带来一定程度的影响.在系统地分析了项目区环境现状的基础上,从项目施工、水资源利用、地下水水位、灌区土壤盐渍化、社会环境等方面详细研究了工程实施后对灌区环境的影响.分析认为:竖井排灌工程不会对灌区的环境造成大的影响;不会影响灌区地下水资源的利用,相反还朝有利的方向发展;不会导致灌区地下水位的持续下降,更不会造成地下水资源的枯竭;工程的实施可以改善灌区内的土壤盐渍化问题.竖井排灌工程产生的灌溉效益达545.22×104元.最后为灌区的可持续发展提出了建议.      

灌区工程环境影响评价及保护措施研究

灌区工程对环境缺水具有重要改善作用,对改善灌区农业生产和生活供水条件具有很好的促进价值,分析灌区工程对环境的影响。采用定量评价和回归分析相结合的方法进行灌区工作对环境影响的定量评价,促进灌区工程建设对自然环境的保护,保障供水区的农业生产安全和饮水安全。结合灌区工程的保护现状,列举相应的保护措施,从加大灌区工程区的绿色植被种植、降低污水排放以保障下游用水安全以及节约水资源等方面出发,分析了相关的保护措施,使得灌区工程及沿线环境处于一个良好的运行状态。     

河西走廊灌溉农业发展的水资源承载能力分析

论文采用模糊综合评判方法,对河西走廊灌溉农业发展的水资源承载能力进行了分析,建立了评价的数学模型。研究表明,该区水资源开发利用已近于其饱和容量,发展节水灌溉,充分提高水的利用效率,是保障和发展干旱区农业的根本出路。     

河西走廊灌溉农业发展的水资源承载能力分析

论文采用模糊综合评判方法,对河西走廊灌溉农业发展的水资源承载能力进行了分析,建立了评价的数学模型。研究表明,该区水资源开发利用已近于其饱和容量,发展节水灌溉,充分提高水的利用效率,是保障和发展干旱区农业的根本出路。     

基于格网的河西绿洲乡村聚落时空演变及其与水土资源的空间耦合关系

基于1 km×1 km格网,论文综合运用景观指数、分散度、核密度、空间耦合关联等方法,研究河西走廊山丹县1998—2015年乡村聚落景观格局分异及时空演变特征,探讨绿洲乡村聚落与水土资源的空间耦合关系,结果表明：1）乡村聚落用地总面积扩张较快、空间分散化趋势明显,斑块数和斑块密度增大、平均斑块面积减小,乡村聚落景观指数在1998—2008年间相比2008—2015年间变化剧烈,后期逐渐趋于稳定;2）3个年份乡村聚落核密度空间分布格局基本一致,主干道路、渠系等线状地物沿线密集,外围区域稀疏,并以线状地物为中心向外呈阶梯状递减;3）1998—2008年乡村聚落分散度呈增加趋势,2008年后趋于稳定,乡村聚落空间分布由相对集中走向零星分散,聚落“散、空、乱”现象普遍;4）乡村聚落与耕地和渠系空间分布关系密切,存在显著的“耕地指向性”和“渠系指向性”;K指数1998年以“人多地少型”为主,2008和2015年转向“人少地多型”和“人地协调型”;L指数总体表现为“渠系偏多型”和“聚落-渠系协调型”。水土资源是约束和限制绿洲人口和聚落存在和发展的主要因素,人-水-土系统存在着高度的相互依存性和共生性。     

中国西北地区人工绿洲的开发与可持续发展

中国西北地区的人工绿洲是当地人类赖以生存的物质基础和未来文明建设的主要依托，也是本地区独有的人工生态景观。中国西北属干旱、半干旱地区，于是蒸发量大、降雨量小。光热资源充足为当地的主要气候特征，为人工绿洲的开发与发展准备了前提。通过人为作用于干旱、半干旱地区，把地下水或者河流水引入进行灌溉，增加土壤水份，改善土壤成分，形成了可供人类生存的绿洲。西北地区的人工绿洲经过2000多年的曲折道路，有的已消失，有的正在衰退中，有的取得了良好的生态、社会和经济效益。分析中国西北地区的水土源与引水开垦条件及人工绿洲的发展趋势和现存的生态问题。从而得出，人类对水资源的不合理利用是导致人工绿洲生态失衡的主要原因，总结人工绿洲衰退的原因，提出西北地区人工绿洲可持续发展的模式。