生态重建目标下石羊河流域水资源空间配置优化——基于分布式水资源管理模型

石羊河流域的生态环境退化对于河西走廊乃至西北干旱地区的生态安全形成了严重的威胁。论文构建了基于GBEM模型的分布式水资源管理模型,研究了在生态重建目标下石羊河流域水资源空间配置优化方案和实现途径。分析结果显示,“石羊河流域重点治理规划”的预期目标难以实现,应当在不影响生态重建目标的前提下,以提高流域整体的水资源利用效益为导向,优化水资源利用的空间组织,并通过流域内部的利益补偿,解决水资源空间配置优化带来的区域间收入差异问题。应通过推进水权交易实现水资源空间配置优化及相应的利益补偿,在提高水效益的同时,促进水资源分配的公平。生态退化严重的民勤湖区的农业人口需要逐步转移出来,以减轻当地的生态环境负荷。     

黄河流域分布式水文模型开发和验证

研究目的是开发和验证大流域分布式水文模型,为黄河流域水资源评价和演化规律分析服务。在综合了分布式水文模型和陆面过程模型各自优点的基础上,开发出模拟对象为“天然-人工”二元水循环系统的WEP-L模型。该模型以“子流域内等高带”为计算单元,并用“马赛克”法考虑计算单元内土地覆被的多样性,避免了采用过粗网格单元产生的模拟失真问题。针对各水循环要素过程时间尺度不同的特点,计算时采用了1h至1d的“变时间步长”,既合理表述了水循环动力学机制又提高了计算效率。将全黄河流域划分为具有空间拓扑关系的8485个子流域和38720个等高带,采用45年(1956～2000年)水文气象系列数据及相应下垫面条件进行了模拟计算,并根据黄河流域主要水文站逐月和逐日径流系列进行了模型校验。验证结果表明,所构建的模型具有较高模拟精度,可应用于黄河流域二元水循环过程模拟和水资源演变规律分析。     

水是西北地区生态系统重建的根本

我国以植树造林为核心的生态环境建设取得了很大成绩,到1997年全国已累计造林4627万hm²,其中“三北地区”3024万hm²。但也存在着很大问题,主要表现在平均造林成活率仅25%,保存率仅13%。经分析,西北地区少雨干旱,缺土壤水是“年年造林不见林”的主要原因。分析表明,水是西北地区生态系统重建的根本,而跨流域调水、加强水资源管理、雨水资源化、发展节水农业、普及节水意识等,是解决西北地区水资源短缺的根本途径。     

阳宗海生态环境需水量及环境功能解析

阳宗海是典型的高原湖泊,为实现阳宗海流域的生态功能与水资源最优管理,通过环境背景调查及湖泊生态环境需水量功能计算模型,从湖泊蒸发需水量、湖泊自身存在需水量、生物栖息地需水量、湖泊净化需水量、湖泊渗漏需水量、沿湖绿地需水量6个方面,对阳宗海生态环境需水量进行了研究。结果表明:在20%、50%、80%三种保证率条件下,湖泊净化需水量占阳宗海生态环境需水量的95%左右,说明阳宗海生态环境需水主要用于满足湖泊稀释自净;从湖泊环境功能角度分析,即阳宗海目前主要环境功能为稀释净化其入湖污染物,不符合其目标环境功能。同时,由阳宗海生态环境需水量与其对应蓄水量可知,阳宗海流域只有少量的可供水量,附近居民区及各种产业的发展,降低了整个湖泊的可供水量。     

中国省际水资源全局环境技术效率测度及其空间效应研究

基于省际水足迹和灰色水足迹等的面板数据,论文利用带有“非期望”产出的数据包络分析方法测度了1997-2010 年中国31 个省市区的水资源全局环境技术效率,并与未考虑“非期望”产出的数据包络分析方法测度水资源技术效率进行了对比;运用空间计量模型研究了考虑“非期望”产出的中国省际水资源全局环境技术效率和未考虑“非期望”产出的技术效率的空间效应。研究发现这两种情况下的中国省际水资源技术效率都具有显著的空间自相关性;通过LM检验和稳健LM检验,中国省际水资源技术效率存在空间依赖性和异质性,借助于空间滞后模型和空间误差模型进一步研究,发现中国省际水资源全局环境技术效率和技术效率的主要影响因素及其影响方向存在很大差异,考虑“非期望”产出的全局环境技术效率是对中国水资源利用效率一种科学合理的测度,而未考虑“非期望”产出的技术效率测度存在误导和偏差。在此基础上对中国水资源利用效率健康发展提出了相应的政策建议。     

黄河河流生命需水量浅析

通过对河流健康意义、黄河健康现状的分析,提出了黄河河流生命需水量的概念。在一定的水量和流量范围内,河流自身具有一定的自我调节能力和抵御破坏的能力,随着水量(流量)的下降,其抵御破坏的能力也逐渐下降。文章强调“一旦河流水量(流量)低于其生命需水量,河流系统就不能自控而产生恶变或崩溃”,强调“河流抵御洪水能力的极端重要性”和“洪水对恢复河道过流能力的特殊意义”,强调“依靠河流自身的抵抗能力已难以恢复其生命活力,必须借助外力”,强调“人类必须无条件设法满足此水量”。目前,围绕河流生命各方面需水量的确定和维护河流生命的技术措施研究尚处于初级阶段。     

北京市水资源管理“三条红线”指标体系与评价方法

为将最严格的水资源管理制度落到实处,实现制度的可量化和可操作化,论文构建了水资源管理“三条红线”指标体系,分阶段与国家“五年规划”同步实施,并提出“三条红线”评价方法。然后以北京市为例,预测其2015 年“三条红线”控制指标的目标值;在此基础上对北京市各区县2011 年的水资源管理“三条红线”进行评价,并对达标情况进行分级。最后,分别给出各区县水务管理改进重点和方案。房山区和大兴区为5 级区,总量控制、效率控制和污染控制均需加强;城六区为4 级区,总量控制和效率控制是管理重点;通州区和昌平区为3 级区,需要加强污染控制;门头沟区、顺义区和延庆县为2 级区,水资源管理重点各不相同;怀柔区、平谷区和密云县为1 级区。     

北方城市干涸河流区域资源管理与环境整治模式——以滹沱河石家庄市区段生态恢复与重建模式为例

针对城市化进程中所导致的河流干涸、景观与生物多样性丧失、生态环境恶化等问题,研究了我国北方典型城干涸河流生态恢复与环境整治模式。借助遥感、GIS技术、环境监测等手段,对研究区域--滹沱河石家庄市区段的生态环境现状进行了调查与分析,提出了“以绿代水”的生态-恢复与重建模式。在对河流进行生态输水、水资源合理管理与调度的同时,选择适宜的研究尺度,提出了恢复流域内自然植被的“绿色滹沱”模式,即:河道中心区--乡土草本滞洪补潜;缓冲区----灌木束水导流、杨柳护堤造岸;过渡区-林果防风固沙。最后,还提出了滹沱河区域环境与资源管--理的建议。论文为城市干涸河流的生态环境整治与区域资源管理提出了新的理念和途径。     

河道生态环境分区需水量的计算方法与实例分析

为真实反映流域各区间的河道生态环境需水量差异 ,同时解决流域上下游河道生态环境需水量的重复计算问题 ,提出了河道生态环境分区需水量的概念 ,对流域分区、河道功能确定和河道生态环境分区需水量计算方法进行了研究 .以黄河流域为例进行了实证分析 .结果表明 ,黄河流域的河道需水分区需水量差异显著 ,黄河下游区间的河道分区需水量最大 ,为 14 8 93× 10 8m3·a- 1 ,上游兰州—河口干流区间最小 ,为-5 0 12× 10 8m3·a- 1 ,龙羊峡—兰州干流区间和黄河下游区间河道分区需水量超过区间的自产水资源量 ,需要其它区间的水量补充 ,才能维持其河道的生态环境功能 .黄河流域的河道分区需水量之和为 2 3 0 6× 10 8m3·a- 1 ,约为流域地表水资源量的 3 9% ,说明黄河流域地表水资源的最大利用率应低于 61% .     

基于生态保护目标的太子河下游河道生态需水量计算

河流生态需水量计算是进行生态水权分配的一项基础性工作,是生态环境保护和水资源配置的依据.随着社会经济的发展,流域水资源短缺和生态环境问题日益突出.针对太子河下游河段水资源开发利用现状及存在的生态环境问题,在确定生态保护目标的基础上,采用月保证率法和生态水力学法计算下游河道不同等级生态需水量,既可以从各月角度反映河道生态需水是一个与自然径流相适应的过程,又注重水生生物的关键期和生境需求.通过Tennant法验证月保证率法和生态水力学法计算结果可靠,最终确定太子河下游河道最小、适宜和理想等级年生态需水量分别为:5.31×108m3、8.52×108m3和12.17×108m3,而且现状流量可以满足最小生态需水量的要求.     

敦煌市水资源的可持续利用及调控对策

在综合评价敦煌市水资源数量与质量及其时空变化规律和特点的基础上,指出自然条件对敦煌水环境影响较小,而导致近期水环境发生变化的主要因素是人类活动,特别是水利工程建设活动,造成了河水断流、地下水位大幅度下降、土地荒漠化加剧等生态环境问题。为保证敦煌社会经济的持续健康发展,实现水资源的高效利用,必须做好以下几方面的工作:①调整和优化产业结构,大力发展旅游等生态型低耗水产业;②强化水环境保护,严格控制地下水开采;③发展节水灌溉技术,提高水的利用率;④重视生态用水,确保生态环境建设;⑤尽快实施引哈济党工程,优化配置水资源。     

疏勒河中游绿洲生态环境需水时空变化特征研究

以疏勒河流域中游绿洲为研究区,借助统计分析法、RS和GIS技术方法,选择1970、1980、1990、2000和2013年疏勒河中游绿洲Landsat TM/ETM影像解译成果作为中游绿洲生态演变研究的基础资料,分析得出各种生态系统覆盖状况.根据疏勒河中游绿洲生态环境需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,并估算了不同时段不同区域流域中游绿洲生态环境需水量,探讨了疏勒河中游绿洲生态环境需水时空变化特征,从而为区域水资源合理配置和生态环境协调发展提供参考依据.通过计算得出了疏勒河中游绿洲1970、1980、1990、2000和2013年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发、湿地生态和防治耕地盐碱化生态环境需水量,同时得出总生态环境需水量分别为17.94×108、7.51×108、6.92×108、6.63×108、5.52×108m3.1970—2013年疏勒河中游绿洲总生态环境需水量呈现逐渐减少趋势,减少了12.42×108m3.1970—2013年疏勒河中游绿洲总生态环境需水量空间变化特征呈现瓜州敦煌玉门,同时各区域生态环境需水量均呈现减少趋势.     

中国西部生态系统的水问题综合评估研究——以三工河流域为例

基于中国西部生态系统综合评估的概念框架,提出了该评估的水问题评估目标和概念框架,并以三工河流域为研究对象,通过对不同年份生态系统服务价值的评估,以人工生态系统和天然生态系统服务功能最大化为原则,确定1987年的生态景观状态组合为生态系统保护的最佳生态目标。在此保护目标下,分别估算了河流廊道和河道外生态需水,判定三工河流域生态需水的阈值区间为17%～24%。其后,结合社会经济需水的预测情况,综合分析了当地居民福利变化的情况,并以河流廊道用水和河道外用水平衡、社会经济内部用水平衡以及生态系统和社会经济系统用水平衡为原则,提出了基于人与生态和谐的水资源配置的对策和建议。     

松嫩盆地水资源分布特征、开发潜力及21世纪用水对策

水资源的可持续开发与利用是可持续发展的一个重要组成部分,作为我国国土规划和综合开发重点地区的松嫩盆地由于水资源的时空分布不均加上长期的不合理开发,已经产生了许多严重的环境生态问题,水资源问题已经成为松嫩盆地各项经济建设发展的制约因素。为了实现松嫩盆地水资源的可持续开发与利用,论文以地下水系统理论为指导思想,以水资源的可持续开发利用为研究目的,首先分析了松嫩盆地水资源的分布特征;然后在统计现有利用量和预报未来需水量的基础上,得出水资源的开发潜力;最后提出了松嫩盆地水资源在21世纪可持续开发利用的对策。     

引汉济渭调水工程水资源配置研究

为解决关中地区水资源短缺问题,陕西省规划实施南水北调引汉济渭调水工程。在分析调水工程受水区用户、供水系统的基础上,构建了水资源配置网络图,并建立了该系统的水资源配置仿真模型,确定了配置原则。结合调水工程,设定了7种方案,通过长系列计算,得出了各方案的水资源利用情况。2020水平年,调水15.5×10⁸ m³后可增加供水10.69×10⁸ m³,占需水量的38.76%;调水15.5×10⁸ m³与调水10.0×10⁸ m³相比,工业供水保证率提高32.75%。计算结果表明,实施调水工程后可有效缓解受水区水资源短缺,调水量在保证城市用水、改善渭河河道生态环境方面发挥着主要作用。     

石羊河流域水资源问题的制度原因及对策

文章从制度角度分析了石羊河流域的水资源问题并提出了对策。在分析石羊河流域水资源及其开发利用和现行管理体制的基础上认为:水资源问题的制度原因是传统的发展模式导致部门间水资源供需矛盾紧张;区域管理体制导致上下游地区间水资源冲突频繁;忽视和挤占环境用水导致生态环境严重恶化;不透明的补贴方式扭曲价格信号和影响水资源需求;区域内分散的管理体制加剧了流域水资源问题。因此,从制度上解决石羊河流域的水资源问题,需要推行流域水、土地、森林资源统一管理,制定《石羊河流域管理条例》,改革现行资源管理体制,建立透明的补贴机制和合理的价格机制。     

黑河流域生态环境恶化状况与治理建议

运用野外调查和地理信息系统相结合的方法,系统调查了黑河流域生态环境恶化的现状,分析其影响的原因,提出治理建议。指出,黑河水资源合理利用、土地资源适度开发,必要的水利工程和科学的上、中、下游分水方案是治理黑河流域生态环境恶化所必须采取的措施。      

渭河流域水体细菌群落的环境响应及生态功能预测

流域水体中细菌群落多样性及其代谢功能研究对流域水污染整治及生态修复和水体健康评价具有重要价值.基于Illumina MiSeq高通量测序技术研究渭河流域陕西境内综合治理后水体中细菌群落分布特性,利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)方法分析了水体细菌群落与水环境因子的相关关系,并采用PICRUSt (phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)方法预测和评价了渭河流域细菌群落生态功能.研究结果显示,变形菌门、放线细菌门、蓝藻门和拟杆菌门细菌是水体细菌群落中的主要菌门,占整个细菌群落的相对丰度高达85%,这类细菌与水体中的TP、NO_2~--N、NO_3~--N和TN呈显著的正相关关系(P=0. 02 0. 05);灞河入渭口下游(S5)细菌群落丰度最高,皂河(S4)细菌群落丰度最低;渭河流域水体致使人类患传染性疾病的可能性较大,且对生物体内分泌系统有较大的影响.本研究成果可为渭河流域水环境健康有序发展提供理论基础.     

黑河流域及绿洲水资源可持续利用理念及对策

针对黑河流域及绿洲的水资源短缺、时空动态分布差异及其对区域社会经济生态发展演变的影响等问题,进行系统分析和深入探讨,并就其可持续利用的理念、对策与方法等,试图有所创新和发展。研究显示,本区社会经济生态发展与水资源可持续利用的关键,在于理念更新、人口合理调控和水的适度高效利用,并在生态系统维系及环境整治上,理性地面对其长期性、复杂性和艰巨性。     

滏阳河流域的水资源问题

根据对华北地区水资源短缺最严重的滏阳河流域的实证研究表明,随着部门和上下游用水者之间用水竞争程度的加剧,流域从开放向闭合的转变,地下水位的逐年下降及引致的环境问题,节水的空间也变得十分有限。解决未来水资源短缺的问题很大程度上将依赖于如何运用政策、制度和经济措施实现水资源的优化配置和综合管理,提高灌区的运行绩效和实现有效的产权制度创新。