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。     

石羊河流域经济发展与生态环境协调度评价

以石羊河流域117个乡(镇)为基本研究单元,借助流域1986、2000和2011年的Landsat TM解译数据和相关社会经济统计数据构建了ESV模型、EEH模型和AGPI模型,依据ESV指数和EEH指数揭示石羊河流域经济发展与生态环境系统的相关关系和演变特征.研究表明:①1986年以来石羊河流域生态系统服务功能价值呈小幅下降趋势,1986—2000年年均损失0.48%,2000—2011年年均损失0.27%.②1986年以来石羊河流域各乡镇经济发展较快,AGPI增长呈现从上游向下游转移的趋势,流域北部增长率明显高于南部.③石羊河流域经济与生态环境协调度在1986—2000年期间保持了原始和自然发展状态,经济发展与生态环境协调度较差.此后2000—2011年期间二者协调度有所改善,但石羊河流域经济与生态环境关系正处于矛盾多发且此消彼长的不稳定阶段,两极分化现象比较明显.     

1960-2009年石羊河流域气候变化及极端干湿事件演变特征

利用石羊河流域4个气象站1960-2009年逐日气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型、相关分析等方法分析石羊河流域气候变化特点。结果表明:①1960-2009年气温、降水及湿润指数均在波动中呈较明显的增加趋势,气温、降水和湿润指数变化倾向率分别为0.338 ℃/10 a、4.791 mm/10 a 和0.006/10 a, 1960年代-2000年代石羊河流域经历了相对冷干-冷湿-暖湿3个阶段,暖湿化趋势明显;②冬季是暖湿化趋势最明显的季节,其次是秋季;③从上游向中下游多年平均湿润指数逐渐减少,湿润指数离散程度由小变大,湿润化速度由快变慢,而增温速度大体上存在逐渐增加的趋势;④1960-2009年石羊河流域极端干旱事件频率在波动中呈减少趋势,极端湿润事件频率却在波动中呈增加趋势,1960年代和1970年代是石羊河流域极端干旱事件持续频发的年代,上中下游不同地区极端干湿事件持续频发的时间存在差异。降水和风速是影响极端干湿事件变化的主要气象因子。在全球变暖背景下,石羊河流域干旱的气候环境有一定的改善。     

旅游景区(点)系统空间结构随机聚集分形研究——以南京市旅游景区(点)系统为例

根据旅游景区(点)系统自组织演化的特征,以南京市旅游景区(点)系统为例,采用随机聚集分形的方法对其空间结构进行了研究。认为景区(点)系统的演化类似于有限扩散集团凝聚模型,得出景区(点)系统空间结构是分形的,具有比较明显的随机聚集分形结构,在不同的地理区域上表现为不同的系统演化时段,空间结构上的向心性作用也有强弱之分,从系统的聚集中心向四周是景点密度衰减的。指出随机聚集维数的测算与分析是景区(点)系统空间结构自组织优化趋势的判据,同时提供了优化的途径。     

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。     

基于水量-水质耦合过程的流域水生态承载力优化方法与例证

水质与水量是影响水生态系统健康的重要因子,开展以生态需水和功能区水质达标为核心的水生态承载力研究对改善流域生态用水不足和水污染具有重要意义.当前流域水生态承载力优化方法将水量和水质作为独立系统处理,忽视了其耦合关系.基于河流水质模型和水资源模型,建立了流域水环境容量与环境流量的函数关系,并作为水生态承载力优化模型的约束条件,构建了以人口与产业规模最大化为目标的水生态承载力的优化模型.最后,对水污染严重且水资源短缺的盘龙江流域进行了实证研究.结果表明:建立的水生态承载力模型能够反映水量与水质的耦合作用,从而提高了流域水生态承载力决策的科学性;盘龙江流域的水生态承载力为20.56万人和119.24亿元GDP,2014年的流域现状值超载了234%;流域水生态承载力与环境流量比例具有显著的补偿关系,呈现倒V型非线性变化过程;当外流域调水的水质高于或等于受水区水质时,受水区的水生态承载力可得到一定程度的提高.     

石羊河流域降水化学特征时空变化及来源浅析

运用相关分析、因子分析、富集因子和HYSPLIT模型对石羊河流域从2013年7月到2014年7月连续收集降水样品的主要离子浓度特征及来源进行了探讨分析,结果表明,Ca~(2+)和Na~+是主要的阳离子,SO_4~(2-)和NO_3~-是主要的阴离子,石羊河流域的主要降水类型为SO_4~(2-)-NO_3~--Ca~(2+);石羊河流域的总离子浓度的季节大小变化顺序为冬季春季秋季夏季,石羊河流域的降水水化学主要受地壳源和人为源的影响;石羊河流域的降水类型分为季风降水、西风降水和混合降水,而混合降水是石羊河流域的主要降水类型,其次为西风降水,最后为季风降水。     

自然条件下石羊河终闾湖泊模拟研究

石羊河流域史前曾存在大面积的终闾湖泊---猪野泽。自西汉开拓河西以后的两千多年以来,受人类活动影响,石羊河流域土地覆盖发生了显著的变化。灌溉农田取代了天然绿洲,而且面积逐步扩大,农业用水急剧增加,猪野泽逐渐退缩成许多小湖,并于近代干涸。在假设人类活动（主要是灌溉）对水资源未加利用的条件下（理想状态）,通过确定流域的水量收支和改进水量平衡模型,对石羊河流域现代自然条件下“终闾湖”的面积进行了模拟重建,得出现代终闾湖的面积至少应为５８０ｋｍ^２。     

区域PERE系统的通用自组织演化模型

分析了区域人口－经济－资源－环境系统的自组织过程，建立了区域ＰＥＲＥ系统的通用自组织演化模型，并把模型应用于山西省某市，预测了市未来的人口、经济和环境状况试图解决在区域ＰＥＲＥ系统中应用自组织理论时建模困难的问题。     

“湖泊-流域”土地生态管理的理念与方法探讨

在对湖泊-流域基本概念及其管理问题综合阐述、对土地生态管理及其理念应用分析的基础上,探讨土地生态管理对"湖泊-流域"管理的启示。从协调人与自然、不同利益者之间的冲突出发,结合"人-地-水"协调关系问题的处理、"点-线-面"生态网络体系的建设、"生态-经济-社会"可持续发展等,对湖泊-流域土地生态管理的理念进行了具体分析。并提出了湖泊-流域土地生态管理的4个基本目标:①生态系统可持续;②土地利用可持续;③生态经济可持续;④流域管理可持续。在上述分析的基础上,探讨了湖泊-流域土地生态管理基本要素、主要内容、系统框架、管理模型和机制等,分析土地利用/覆盖变化、生态环境变化的直接驱动力和间接驱动力,在生态环境、资源利用、社会经济等评价的基础上,以生态文明建设、直接和间接优化调控机制为核心,提出了湖泊-流域土地生态管理的主要步骤和基本方法,并讨论了湖泊-流域土地生态管理的特点和发展趋势。     

宝鸡市人水和谐评价研究

以宝鸡市为例建立区域人水和谐评价指标体系及评价模型。在阐述人水和谐内涵的基础上,构建宝鸡市人水和谐评价指标体系。根据对立统一可变模糊集理论及合作博弈思想,建立基于合作博弈权重的可变模糊集模型,评价人水复合系统的综合发展水平;以水系统和人类系统的综合发展水平为基础,采用协调性指数模型揭示两系统间的相互协调关系,由人水系统的信息熵得到人水复合系统的协调度,以此建立信息熵协调度模型,评价人水复合系统协调度;以人水复合系统综合发展水平和协调度为基础,综合评价人水复合系统的和谐度。应用此模型对宝鸡市2001—2010 年的人水和谐程度进行评价,和谐度在0.631~0.833 之间。与模糊物元评价模型结果对比分析,评价结果基本一致,表明文中模型有效可行,结果可靠。通过对宝鸡市人水和谐评价指标体系和评价模型研究,以期为人水和谐的深入研究提供一种实用可操作的定量评价方法。     

河湖水系连通下郑州市人水关系变化分析

河湖水系是水资源的载体,也是人与水相互作用的媒介,河湖水系对人水关系的作用主要体现在河湖水系的连通状况上。河湖水系连通条件的改变在一定程度上能够引起人水关系的变化,开展河湖水系连通下人水关系的变化分析与研究十分迫切和关键。论文以郑州市为研究区域,在系统总结河湖水系连通条件和典型连通工程的基础上,对人水关系进行分析,通过不同时期人水关系对比,得出河湖水系连通条件下的郑州市人水关系变化情况。总结人水关系的变化规律和趋势,进一步揭示河湖水系连通演变与人水关系变化之间的内在联系机理,为未来进一步科学调控人水关系、实现人水和谐提供参考。     

基于熵权的黄河流域生态环境演变特征

基于系统论和信息熵理论,对黄河流域1980~2019年重要生态环境指标数据进行熵权分析,结果表明,各项指标的熵权存在随时间序列的动态变化,单一年度的指标权重结构随时间变化不断调整,各项指标在系统中的重要性非恒定.在此基础上,计算得到近40a黄河流域的环境发展指数（EDI）,EDI范围为56.64~76.60.1980~2019年黄河流域EDI总体呈现“稳定-增长”的变化趋势,2003年显著增长,之后EDI持续上升.经过多年的保护与治理,黄河流域生态环境负反馈效应正在显现,系统逐步由混乱无序向稳定有序发展,黄河流域生态环境整体向好.     

干旱区水—能源—粮食纽带系统协同演化——以中国西北地区为例

水、能源、粮食是人类社会发展的基本保障,三者之间的紧密联系成为近年来国内外学者关注的重点。通过对水—能源—粮食纽带系统协同演化机制的探究,能更好地厘清三者之间的相互关系,对实现社会高质量发展具有重要意义。基于自组织理论,从水、能源、粮食三个角度构建理论模型,运用哈肯模型分阶段地对中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同发展的演化机制进行探究,并在此基础上分析水—能源—粮食纽带系统协同得分的时空分异规律。结果表明：（1）2000—2010年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统,其主导着整个系统的演化方向,而能源子系统、粮食子系统处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分整体呈上升趋势,但各地区得分差距较大。（2）2011—2018年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统和能源子系统,两者共同主导着水—能源—粮食纽带系统的协同演化,粮食子系统则处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分仍保持平稳上升趋势,省际间得分差距明显缩小。     

民勤地下水水化学特征和矿化度的时空变化

为了遏制民勤生态环境恶化的趋势,促进石羊河流域经济社会的可持续发展,当地政府2001年和2006年分别开始实施了关井压田节水措施和石羊河下游放水工程.以此为背景,于2008年采集65个民勤地下水水样,对地下水中的主要离子含量进行测试分析,利用传统的统计学分析方法研究了地下水的水化学特征.结果表明,民勤地下水中SO42-、Cl-、HCO3-、CO32-、Na+、Mg2+、Ca2+和K+浓度分别为(921±1 042)(、241±211)(、282±123)、(4.7±11.7)(、468±599)、(156±166)(、142±89)和(17.6±34.5)mg/L,沿地下水水流方向,它们的浓度均呈现增加的趋势.2008年民勤地下水矿化度为(2.2±1.9)g/L;地下水的类型主要属于SO42--Cl--Na+-Mg2+型水.地下水中NO3-的平均浓度为(8.1±9.9)mg/L,有1.54%的水样中硝态氮含量超过了国家一级饮用水标准.结合2002年和2005年同期的矿化度资料,利用地统计学方法,对民勤2002年以来矿化度的时空变异规律进行了研究.矿化度的Kringing插值结果表明,在空间分布上,矿化度呈从南...     

南京市水环境承载力动态变化研究

为揭示区域水环境承载力动态变化特征,以南京市为例,从社会经济、水资源和水生态环境3个子系统选取18个指标,构建水环境承载力评价指标体系并确定各指标权重,利用模糊综合评价模型对水环境承载力进行评价,并通过障碍度模型诊断影响水环境承载力的障碍因素.结果表明:①2006-2016年南京市水环境承载力综合评分值从0.345 0增至0.470 0,整体呈上升趋势.②子系统评分值差异较大.水生态环境子系统评分值波动起伏但总体水平较高,年均评分值为0.615 1;社会经济子系统评分值从0.427 6逐年增至0.635 6.二者为承载力的提升奠定了基础.水资源子系统评分值低于0.200 0,极大地制约了南京市水环境承载力的发展水平.③从障碍度分析来看,人口密度、水资源开发利用率、人均水资源量及水功能区水质达标率是水环境承载力的主要障碍因素;就子系统而言,水资源子系统的障碍作用最为显著.研究显示,人口密度偏大、水资源供需矛盾及水功能区水质达标率偏低等是制约南京市水环境承载力的关键因素,也是提升南京市水环境承载力的重点.      

石羊河流域1959年至2008年风速变化特征分析

利用线性拟合、Mann-Kendall方法、小波分析对石羊河流域五个测站空间平均的近50年来的逐日风速资料进行了倾向、周期、突变等特性分析。研究结果表明:1959年至2008年间,整个石羊河流域风速呈减小趋势,变化率约为-0.004m/(s.a),而上游风速呈现明显的上升趋势。四个季节中冬季风速降低速度最大,而夏季风速呈现上升趋势。风速的长期变化还具有一定的突变性,年平均风速在1988年出现了由高到低的突变,表明风速开始下降。复值Morlet小波分析的结果显示,风速变化存在6a、13a、19a、25a四个峰值,其中19a的时间尺度为第一主周期。     

石羊河流域多水体酸根离子特征及影响因素

2014年7月~2015年6月在石羊河流域采集降水、地表水及地下水样品,使用离子色谱仪分析获取样品主要酸根离子含量,研究石羊河流域不同水体酸根离子特征、季节分异及其影响因素.结果显示：石羊河流域不同水体均呈弱碱性,酸根离子组成以SO₄^2-和HCO₃^-为优势离子,分别占酸根离子总量的38.68%和33.49%;不同季节水体酸根离子浓度差别较大,春季水体中酸根离子浓度最高,夏季最低,地下水季节变异小于地表水;地表水和地下水的酸根离子浓度都呈现出从上游到下游递增的规律,地表水酸根离子浓度大大低于地下水.碳酸盐的风化及蒸发岩溶解是酸根离子的主要来源,人类活动对石羊河流域水体已造成轻度污染.