区域农业水土资源利用潜力估算方法——以河套灌区为例

基于目前农业水土资源潜力分别测算、相互割裂的实际情况,论文在限定农业水土资源匹配指数概念的基础上,综合考虑气候、种植结构和灌溉效率等的变化对区域需水的影响,提出了以水土资源匹配指数为核心的区域农业水土资源潜力估算方法,根据区域农业水土资源估算方法之需,构建了区域经济、社会、生态效益和水土资源匹配指数最优的多目标水土资源优化配置模型。以内蒙古河套灌区为例,选取2010年为现状年,估算了河套灌区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了河套灌区水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,河套灌区整体的经济效益、生态效益和综合效益都有所增加,社会效益有增有减,水土资源利用潜力均为正值,单位面积上的利用潜力值依次分别为:0.18×104、0.04×104、0.51×104、0.10×104元/hm2;同时除了解放闸灌域,其他各灌域的农业水土资源利用潜力均为正值,在0.31×104~8.24×104元之间,单位综合效益相对2010年均有所提高。     

区域农业水土资源利用潜力估算方法——以河套灌区为例

基于目前农业水土资源潜力分别测算、相互割裂的实际情况,论文在限定农业水土资源匹配指数概念的基础上,综合考虑气候、种植结构和灌溉效率等的变化对区域需水的影响,提出了以水土资源匹配指数为核心的区域农业水土资源潜力估算方法,根据区域农业水土资源估算方法之需,构建了区域经济、社会、生态效益和水土资源匹配指数最优的多目标水土资源优化配置模型。以内蒙古河套灌区为例,选取2010年为现状年,估算了河套灌区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了河套灌区水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,河套灌区整体的经济效益、生态效益和综合效益都有所增加,社会效益有增有减,水土资源利用潜力均为正值,单位面积上的利用潜力值依次分别为：0.18×10⁴、0.04×10⁴、0.51×10⁴、0.10×10⁴元/hm²;同时除了解放闸灌域,其他各灌域的农业水土资源利用潜力均为正值,在0.31×10⁴~8.24×10⁴元之间,单位综合效益相对2010年均有所提高。     

内蒙古农业灌区水循环特征及对土壤水运移影响的分析

针对引黄灌区所面临的水资源问题及灌溉引起的环境问题,以内蒙古河套灌区为研究对象,从灌溉引水、用水、排水之间的转化关系为切入点,以地表水、土壤水和地下水之间的水量平衡理论为基础,定量研究了河套灌区在人类影响条件下的水循环特征.结果表明:灌区内的水循环过程为灌溉(降雨)-下渗-潜水蒸发类型,降水的影响较小,以灌溉水的垂向入渗和潜水的蒸发蒸腾消耗为主,地下水消耗量大于补给量,地下水位呈逐年下降趋势.通过HYDRUS模型模拟计算了河套灌区不同灌溉时期(作物生长期和秋浇期)葵花根层(0～40cm)土壤水的动态规律.结果表明,灌区葵花土壤的水含量在生长期呈下降趋势;在秋浇期呈上升趋势.土壤水渗漏动态与灌溉或降雨关系密切,生育期、秋浇期土壤水渗漏量分别与相应时期的灌水量显著相关.     

黄河流域河套灌区农业面源污染模拟的难点与重点分析

黄河流域河套灌区农业面源污染问题突出,使用模型模拟是对河套灌区农业面源精准溯源、准确预测、评估治理措施治理效果和生态环境影响的有效途径,也是全面应用“监测-溯源-核算-治理-管理”农业面源污染全链条防控技术体系的关键核心步骤.经梳理发现,目前河套灌区农业面源污染模型由于缺乏对“源-汇”关系的精准表述和输移转化机制的阐明,导致存在一定的“假拟合”现象,致使后续使用模型模拟得到的结论存在较大的误差和不确定性,其结果在溯源、核算、评估等方面均无法完全成为具有实际指导意义的工具;除此之外,目前河套灌区现有的水文水质数据监测网络一定程度上难以满足日益增长的农业面源模型建立、率定和验证的需要,因此率定与模拟的结果很难具有更高的时空分辨率,导致对月尺度以下发生的面源污染行为和相应的环境危害评估与实际情况具有较大偏差.因此,建议建立流域层面农业面源污染监测网和数据分享平台以获取来自河套灌区具有更高时空精度的实测数据,并通过实地实验的方式阐明在河套灌区这一特殊“农业-环境”系统中面源污染物的输移转化机制,并在此基础上开发新的可以复现并模拟该机制的机理-大数据耦合模型来为区域内的科学研究与政策决定提供帮助...     

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。     

河西走廊水资源供需平衡及其对农业发展的承载潜力

河西走廊是甘肃省主要经济地区之一,河西走廊未来的经济发展规模在很大程度上取决于本地区水资源的承载能力。本文在水量平衡原理的基础上,对河西走廊水资源的供需平衡和水土资源平衡状况以及水资源对农业发展的承载潜力进行了分析计算,并建立了相应的数学模型,指出了河西走廊水资源的潜力巨大,只有在发展节水型农业和水资源合理、高效利用的条件下才能提高农业用水的承载潜力。     

河西走廊水资源供需平衡及其对农业发展的承载潜力

河西走廊是甘肃省主要经济地区之一，河西走廊未来的经济发展规模在很大程度上取决于本地区水资源的承载能力。本文在水量平衡原理的基础上，对河西走廊水资源的供需平衡和水土资源平衡状况以及水资源对农业发展的承载潜力进行了分析计算，并建立了相应的数学模型，指出了河西走廊水资源的潜力巨大，只有在发展节水型农业和水资源合理、高效利用的条件下才能提高农业用水的承载潜力。     

宁夏人口、粮食与水土资源利用

人口、粮食与水土资源利用是宁夏回族自治区国民经济发展中的重要问题。文中分析了宁夏人口、粮食与水土资源利用现状,应用灰色系统理论及回归分析,建立人口、粮食预测模型,对2000年宁夏的人口、粮食进行了预测。分析2000年水土资源不同开发利用条件下粮食供需平衡情况后指出,充分合理利用黄河水资源,扩大灌溉面积,配合先进的农业技术,宁夏粮食不仅能自给,而且还能提供一定数量的商品粮。最后提出了解决粮食问题,防止生态环境恶化的主要途径。     

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。     

山东禹城灌溉配水与调度的计算机辅助系统设计

山东禹城市水资源严重短缺，特别是黄河断流对工农业生产构成直接威胁。为缓解农业用水的供需矛盾，必须改进原有的灌溉用水管理模式，提高灌区管理水平。论文采用渠道概化模型和两级配水模型，讨论了充分来水条件下多种作物的灌溉用水管理模式，并提出灌溉配水与调度的计算机辅助系统的实现方案。这将会大大提高灌区的灌溉管理工作效率，并促进灌区的自动化管理水平。     

内蒙古沿黄地区水资源利用矛盾的主要动因与缓解对策

由于黄河干流径流形势的变化和日益恶化的生态环境,作为黄河流域上游地区的主要灌区和用水量最多的地区之一--内蒙古沿黄地区,水资源与生态环境、经济发展之间的矛盾十分尖锐。论文重点讨论了内蒙古黄河沿岸地区引发黄河水资源利用矛盾的主要动因,认为目前该区水资源与生态、经济之间矛盾的主要自然动因是过境水量的大幅减少,由于水资源利用结构、方式的不合理,水环境的不断恶化以及地方产业经济效率低、城市综合发展功能薄弱等人为因素,加剧了目前的矛盾。为缓解该区水资源利用矛盾,应从改变灌溉方式、适当调整水价、防治水环境污染入手,积极实施制度建设、科技攻关、城市带动和生态恢复等策略。     

人类活动影响下的黄河流域水资源演化规律初探

应用分布式流域水文模型WEP-L模型初步分析了人类活动影响下的黄河水资源演化规律。通过2000年现状下垫面条件下的评价结果与历史系列条件下的评价结果比较,以及考虑与不考虑人工取用水条件下的模拟结果比较,初步发现:黄河流域在强烈的人类活动影响下,水资源量及其构成均发生了显著变化,地表水资源量衰减,而不重复地下水量增加;在狭义水资源衰减的同时,伴随着有效蒸散即降水有效利用的增加,流域广义水资源量有一定幅度增加。研究成果对黄河的治理规划和水安全战略具有参考价值。     

华北平原节水技术、灌溉用水量反弹效应与地区异质性——基于Malmquist和LMDI指数分析

很多地区节水技术的应用并未带来农业灌溉用水总量的下降。通过应用中国华北平原地级（直辖）市2000—2018年的面板数据,采用Malmquist指数和LMDI指数进行分解,测算出节水技术带来的农业灌溉用水反弹量和预期农业节水量。结果表明：中国华北平原节水技术引起的农业灌溉用水反弹效应均值为15.02%,这表明华北平原整体并未完全达到节水技术应用带来的预期农业节水量。节水技术应用放松了水资源约束,农户会扩大灌溉面积或高耗水高收益作物的种植,从而削弱节水技术的节水效果。黄河区的农业节水反弹效应程度最大,部分地区甚至会造成农业灌溉用水的增加。节水灌溉面积的增加是农业节水反弹效应的直接原因,农田灌溉水利建设投资的增加和水权市场建设的不完善则是根本原因。     

黄河济南段水资源特点与可持续利用对策

黄河济南段多年平均来水量359×10⁸m³,来水年际、年内变化大,最大年径流量是最小年径流量的21.8倍,且主要集中在汛期的7～10月份,占多年平均值的60.7%。近年来黄河济南段径流量逐年下降,断流日益加剧,1997年泺口站全年断流132天。与此同时,济南黄河水含沙量高,多年平均含沙量24.9kg/m³,且呈逐年上升之势。近年因上游来水量减小,用水量增加,水资源浪费严重,水质存在一定污染,引黄工程能力不足,水资源缺乏持续利用的调度和管理,极大地影响了济南黄河水的可持续利用。黄河济南段水资源可持续利用的主要对策有:以可持续发展战略为原则,统筹规划、统一管理、集中调度;充分发挥水利工程的枢纽作用,保证生态用水;地表水地下水联合运用;建立节水型生产体系和社会,提高水资源的有效利用率;合理调整水价,促进节水意识的增强和节水措施的落实;淤背加固黄河干堤,植树治沙防汛凌,实现黄河济南段区域可持续发展。     

中国灌区粮食生产水足迹及用水评价

以1998、2005 及2009 年459 个灌区资料为基础,从区域尺度计算粮食生产水足迹,建立粮食生产用水水平综合评价指标I对灌区粮食生产与水资源利用之间的关系进行评价。结果显示:粮食生产水足迹及其组成的区域间差异均较大,大值省区主要分布于东北、华南,小值省区以黄淮海平原为核心集中分布;全国粮食生产水足迹多年均值为1.336 m³/kg,蓝、绿水比例分别为63.7%和35.8%,有35.1%的水足迹损失于粮食生产过程。空间自相关分析表明,粮食生产用水水平综合评价指标I相似的省区在空间上显著地聚集,局部自相关属性为HH和LL的省区超过了20 个,不同年份总体和局部的空间分异特征随时间变化均不明显;省区间粮食生产综合用水水平差异大,I值介于0.079~0.889 之间,变异系数为0.59,黄河中下游省区用水水平较高而东北及西北大部分省区则相反。结合人均粮食占有量与I值在全国的地位,对各省区粮食生产与农业用水发展方向进行了讨论。     

青铜峡灌区水稻田化肥氮去向研究

青铜峡灌区是我国古老的特大型灌区和粮食主产区之一,灌区农田氮肥的过量施用已经导致化肥氮向水体流失.用15N示踪微区试验方法研究了青铜峡引黄灌区习惯灌溉量条件下水稻田化肥氮素去向.结果表明,施氮量为当地习惯施氮300kg.hm-2时,水稻吸收的化肥氮在籽粒中最多,氮肥的当季利用率为45.93%,吸收的土壤氮约占52.63%;作物中的回收率为27.90%,在0～90cm土壤中的残留率为23.31%,作物-土壤体系中的回收率为51.21%,氮肥的损失率为48.79%;氮肥除了被当季作物吸收和部分以矿质氮残留在土壤中外,灌区19×104hm2的水稻田化肥氮年流失量为2.78×104t,生产1000kg水稻(净籽粒),排放纯氮20.17kg;在0～90cm土壤层中均有化肥氮残留,残留化肥氮主要富集在表层0～30cm,在60～90cm检测到化肥氮,说明青铜峡引黄灌区在习惯灌溉量条件下,水稻田当季的化肥氮淋溶到90cm以下,成为浅层地下水的潜在污染源.     

宁南山区水资源承载能力及移民规模研究

通过对宁南山区水资源开发利用模式的剖析,建立了农业发展模式,提出当地水资源承载能力和合理的搬迁人口规模。讨论了干旱区水资源承载能力的理论和方法,以2000年作为基准年对宁南山区的人口、粮食需求进行了分析预测,提出了当地的农业发展模式和相应的农业生产能力,最后根据GDP和粮食生产能力,给出了宁南山区的水资源承载能力将从现状的230×104人提高到2020年的400×104人,以县为单元累计的行政合理移民规模为不到50×104人,可使生态环境得到不断恢复和有效保护。     

基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态安全格局构建研究

生态安全是国家安全的重要组成部分,构建生态安全格局对保障区域生态安全和实现可持续发展具有重要意义. 生态系统服务与生态环境敏感性评价能够揭示区域生态系统质量和生态产品供给能力,为生态安全格局构建提供科学基础. 本文以宁夏回族自治区为研究对象,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价识别重要生态源地,并采用最小累积阻力(minimal cumulative resistance, MCR)模型识别重要生态廊道与关键生态节点,进而构建了宁夏的生态安全格局. 结果表明:①宁夏生态系统服务极重要性区域面积为14 280.05 km2,主要分布于西北部贺兰山、东部哈巴河、中部罗山及南部六盘山地区. 生态系统极敏感区域面积为7 340.58 km2,主要分布于宁夏南部水土流失治理区和沙坡头区沙漠化防治区. ②将评价结果与自然保护地空间分布相结合,综合确定全区生态源地面积为16 300 km2,主要包括西北、东部、南部山地以及黄河沿线区域. 生态安全缓冲区按照高、中、低水平分别占研究区总面积的67.93%、22.92%和9.15%. ③识别生态廊道为64条,生态节点12个,均呈现中部密集、南北稀疏的空间分布特征,与生态源地分布及其破碎程度相符. ④以研究区现有生态安全格局为基础,提出“一廊三屏四区多节点”生态安全格局优化策略. 研究显示,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态源地选择方法是在现有研究范式下对生态格局构建研究的补充,同时研究结果将为宁夏生态安全格局优化以及国土空间修复提供重要参考.      

黄河沿岸地带水资源短缺的症结与对策探讨

20世纪90年代以来,黄河多年持续断流,已经严重影响到沿岸地带社会经济发展和人民生活。论文针对黄河水资源短缺矛盾的主要症结,即社会经济发展造成需水量猛增;水资源利用效率低下,浪费严重;缺乏完善的水资源管理体系和制度;水质污染严重;水利工程调蓄能力不足等方面,提出几点缓解水资源矛盾的建议与对策:①建立完善的市场经济机制,包括对水资源实行资产化管理,建立有偿使用制度、利益补偿机制、改革投资体制等;②强化以流域为单元的水资源行政管理和立法监督,促进水资源合理配置和优化调度;③调整产业结构,建立节水型农业、工业以及城市等国民经济体系;④加快实施南水北调工程和水利工程建设等。