干旱区绿洲新疆石河子垦区地下水生态系统安全评价

为评价干旱区绿洲新疆石河子垦区的地下水生态系统安全状况,基于自然、生态、环境、社会和经济5个属性构建了地下水生态安全评价指标体系,运用主成分分析法和灰色关联分析方法筛选16个指标作为干旱区绿洲地下水生态安全评价指标,制定了适合于干旱区绿洲的地下水生态安全等级与评价标准,基于层次分析法和熵值法进行了指标权重分配,确定了各项评价指标在不同安全等级的隶属函数,应用模糊综合评判法对研究区内5个灌区的地下水生态安全状况进行评价.结果表明:①石河子灌区、金安灌区和玛纳斯灌区对基本安全级别的隶属度最高,分别为32.2%、35.4%和27.5%,3个灌区的地下水生态系统处于基本安全状态,区域面积占垦区总面积的51.8%;②莫索湾灌区地下水生态系统处于危机状态,相应的隶属度为27.2%,区域面积占垦区总面积的16.8%;③下野地灌区地下水生态系统处于不安全状态,相应的隶属度为28.8%,区域面积占垦区总面积的31.4%.研究显示,评价结果与实际情况基本相符,综合反映了该区域人类活动与地下水、生态系统的相互关系,证明了模糊综合评判法在干旱区绿洲地下水生态系统安全评价中具有一定的应用价值.      

新疆玛纳斯河流域农业水资源可利用潜力分析

结合新疆玛纳斯河流域水文水资源、种植结构和节水技术发展等资料,从开源、节流两方面对流域近期(至2010年)、中远期(2010-2030年)农业水资源极限潜力、可挖掘潜力进行了估算。结果表明,就目前水资源的利用水平和开发趋势,玛纳斯河流域未来农业水资源的主要利用途径是开源与节流相结合,以节流为主。全流域尚有的农业灌溉水资源极限潜力为10.75×10⁸m³,近期农业水资源可挖掘潜力为2.13×10⁸m³,其中开源增水潜力0.40×10⁸m³,占18.8%,节流增水潜力1.73×10⁸m³,占81.2%;中远期农业水资源可挖掘潜力5.33×10⁸m³,其中开源增水潜力1.12×10⁸m³,占21.0%,节流增水潜力4.21×10⁸m³,占79.0%。该研究对区域制订节水灌溉规划及水资源系统优化配置具有重要参考价值。     

新疆玛纳斯河流域天然湿地分布特征及水问题分析

湿地保护是水环境学者研究的主要内容之一。新疆玛纳斯流域湿地受今年来当地经济和旅游的影响,富营养化程度和矿化度非常高,原生湿地的特征减弱或消失。文章介绍了玛纳斯河流域天然湿地的分布特点;分析了玛纳斯河流域天然湿地保护与利用中存在的水问题;并对其主要水问题进行具体分析,提出解决湿地水问题的一些措施。     

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。     

澜沧江-湄公河水资源公平合理分配模式分析

依据国际河流水资源公平合理利用的基本原则 ,水资源竞争利用之矛盾解决的基本方法以及水资源的三种基本分配模式 ,通过对澜沧江-湄公河流域水资源利用的趋势与流域国间的用水矛盾以及现有的流域国间的合作程度、流域的管理机制条件的分析 ,认为现澜沧江-湄公河流域内 ,进行全流域水资源全局分配是较为合理和切合实际的分配模式。     

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。     

不同等级道路对玛纳斯河流域土地利用与景观格局的影响

为揭示不同等级道路对干旱半干旱地区土地利用与景观格局变化的作用过程与机制,以玛纳斯河流域为例,选取1976年玛纳斯河流域不同等级道路为研究对象,基于1976年和2015年两期土地利用分类数据,利用缓冲区分析方法结合土地利用动态度、土地利用程度综合指数以及景观指数,分析近40年间各等级道路缓冲区及缓冲区梯度上土地利用与景观格局的变化规律。结果表明：（1）近40年来玛纳斯河流域各等级道路对流域土地利用变化影响显著且存在梯度效应,即距离道路越远,受各等级道路的扰动就越小;（2）各等级道路对周边整体土地利用变化的影响程度依次为：高速公路与国道>省道与专用道路>县道与乡道;（3）高速公路与国道、省道与专用道路、县道与乡道分别对其缓冲区范围内林地、水域和建设用地的土地利用变化影响最大;（4）近40年来各等级道路不同缓冲区范围内景观破碎度和异质性均有所增加,而景观蔓延度却有所降低;（5）高速公路与国道、省道与专用道路、县道与乡道分别对其两侧3600 m、600 m和300 m范围内景观的切割作用最为强烈,且距离道路越远景观形状受道路的干扰越小,景观形状越趋于规整。     

干旱区内陆河流域土地利用程度变化与生态安全评价——以新疆玛纳斯河流域为例

以天山北坡玛纳斯河流域为例,在遥感与GIS支持下揭示了流域1989-2002年间土地利用程度变化状况,并进一步对流域生态安全进行了综合评价,最后分析了土地利用程度变化与生态安全的关系。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用程度稳定上升,土地利用总体处于发展时期;②1989-2002年,流域生态安全状况整体有所好转,但局部生态环境出现恶化趋势;③流域土地利用程度综合指数在18~100间的区域生态安全等级有所提高,由1989年主体属于中警状态提高到2002年的预警状态;④不同土地利用程度下流域在较安全和预警状态面积之和有以下顺序：Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅲ＞Ⅱ,表明Ⅴ级土地利用程度区即林草地是流域生态恢复和重建的首选和重要组成部分,而沙地则是生态环境治理的难题和关键。最后,提出了通过提高低利用程度区的土地利用程度来确保生态安全的观点。     

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。     

流域生态补偿机制

多年来,为保障各流域的生态安全、保证流域水资源的可持续利用,大多数河流上游地区都投入了大量的人力、物力和财力进行生态建设和环境保护.     

华北平原的水土资源平衡研究

采用精确的水土资源平衡计算模型 ,辅以田间观测资料 ,分析计算了华北平原农业水资源量与作物需水量之间的平衡问题。结果显示 :在充分供水的条件下 ,本区农田 (884.8万hm₂)需水量为744.36亿m3,相应的作物亏水量为309.37亿m3,有效灌溉面积 (653.2万hm₂)上的亏水量为228.73亿m3;而1995年水利工程提供的农业总用水量已达261.78亿m3,但仍有116.16亿m3的亏水量 ;文中同时对评价区内农田的有效降水量、灌溉水的田间利用量、毛管上升水量等进行估算。指出 ,虽然冬小麦的平均水分满足率为82 % ,但关键期的水分满足率 (64 % )仍然制约粮食产量的增长 ,设想通过提高渠系利用系数和优化灌溉等措施 ,华北平原的农业可望达到水土资源平衡利用的状态     

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.      

集约化农区土地利用变化对水资源的影响——以河北省曲周县为例

根据曲周县统计资料和水利观测资料,分析了近30年来土地投入变化及其对粮食作物单产变化的贡献率,并对区域水资源平衡变化的情况进行了计算和分析。研究结果表明,作为集约化农区的曲周,30年来土地利用集约化程度不断提高,表现为土地的复种指数、化肥投入和灌溉率不断提高;播种作物面积单产的生产函数模拟表明,灌溉保障率的提高对作物播种面积单产的贡献率最大,达到了0.546;作物播种面积单产提高对水资源的高度依赖性,导致了对水资源的过度开采,使区域水资源失衡。这种趋势持续下去,将对区域的资源持续利用产生不利影响。要促进集约化农区水土资源的可持续利用,只有降低复种指数,减少耗水作物,特别是小麦的播种面积。     

干旱区旅游业用水供需适配性评价模型及应用——以中国新疆为例

干旱区旅游业在促进区域社会经济发展的同时,也加剧了地区的水资源供需矛盾。针对中国干旱区水资源禀赋及旅游产业的特点,提出干旱区旅游业用水供需适配性评价模型。按照旅游业产值对地区生产总值贡献率、旅游业从业人员占地区就业人员比例、地区水资源禀赋约束等指标,构建综合测算干旱区旅游业用水供给量测算模型;从旅游“食、住、行、游、娱、购”全要素视角,建立由餐饮水足迹、住宿水足迹、能源水足迹、游览水足迹、购物水足迹等账户组成的旅游业用水需求量测算模型;针对“供给”与“需求”水量的数量关系,利用组合分析方法,构建旅游业用水供需适配性程度指数评价模型,并设定评价阈值,测算干旱区旅游业用水供给与需求适配性程度的评价等级。实证分析了新疆2025年旅游业用水供需适配性程度,得出结论：为使旅游业用水维持在“供需基本平衡”或“供需平衡”的状态,新疆旅游业规模最高发展速度应在15%以内,同时新疆政府必须保持社会用水量年均节水率在0.95%及以上;而如某年发生突发性事件,则其之后年份的旅游业规模发展速度可放宽至20%。     

Impact of climate change on regional irrigation water demand in Baojixia irrigation district of China

Water scarcity in China would possibly be aggravated by rapid increase in water demand for irrigation due to climate change. This paper focuses on the mechanism of climate change impact on regional irrigation water demand by considering the dynamic feedback relationships among climate change, irrigation water demand and adaptation measures. The model in implemented using system dynamics approach and employed in Baojixia irrigation district located in Shaanxi Province of China to analyses the changes in irrigation water demand under different climate change scenarios. Obtained results revealed that temperature will be the dominant factor to determine irrigation water demand in the area. An increase of temperature by 1 °C will result in net irrigation water demand to increase by about 12,050?×?10⁴ m³ and gross water demand by about 20,080?×?10⁴ m³ in the area. However, irrigation water demand will not increase at the same rate of temperature rise as the adaptation measures will eventually reduce the water demand increased by temperature rise. It is expected that the modeling approach presented in this study can be used in adopting policy responses to reduce climate change impacts on water resources.     

基于灌区尺度的聚落与水土资源空间耦合关系研究——以张掖绿洲为例

灌区是构成绿洲的最基本单元,在人工灌渠系统的强烈控制与引导下,渠系的供水量决定了灌溉面积(水浇地)的大小,而水浇地的规模又决定人口的承载能力,因此,水-土-人系统存在着高度的相互依存性和共生性。论文应用空间自相关分析模型的Getis-Ord G_i^*指数,选取张掖39 个灌区中的3 个灌区(新坝、平川、盈科)分别代表沿山独立灌区、绿洲边缘区灌区和绿洲中腹灌区进行分析。结果表明,新坝灌区受独立水系和水资源保证程度的深刻影响,渠系、水浇地和居民点自干渠向外,由热点地区逐渐转变为冷点地区,居民点、干渠、水浇地具有明显的空间聚集特征,渠系对水浇地分布具有显著的控制和引导作用。平川灌区受黑河干流走向的影响,居民点、水浇地表现出明显的核心-外围特征,黑河沿岸干渠对居民点和水资源具有较强的基础性作用。盈科灌区由于水资源丰富,保证程度高,渠系对于水浇地和居民点的控制作用反而低于其他两类灌区。     

Climate change, water availability and future cereal production in China

Climate scenarios from a regional climate model are used to drive crop and water simulation models underpinned by the IPCC A2 and B2 socio-economic development pathways to explore water availability for agriculture in China in the 2020s and 2040s. Various measures of water availability are examined at river basin and provincial scale in relation to agricultural and non-agricultural water demand and current and planned expansions to the area under irrigation. The objectives are to understand the influences of different drivers on future water availability to support China's food production. Hydrological simulations produce moderate to large increases in total water availability in response to increases in future precipitation. Total water demand increases nationally and in most basins, but with a decreasing share for agriculture due primarily to competition from industrial, domestic and municipal sectors. Crop simulations exhibit moderate to large increases in irrigation water demand which is found to be highly sensitive to the characteristics of daily precipitation in the climate scenarios. The impacts of climate change on water availability for agriculture are small compared to the role of socio-economic development.The study identifies significant spatial differences in impacts at the river basin and provincial level. In broad terms water availability for agriculture declines in southern China and remains stable in northern China. The combined impacts of climate change and socio-economic development produce decreases in future irrigation areas, especially the area of irrigated paddy rice. Overall, the results suggest that there will be insufficient water for agriculture in China in the coming decades, due primarily to increases in water demand for non-agricultural uses, which will have significant implications for adaptation strategies and policies for agricultural production and water management.     

公共资源类旅游景区水环境承载力研究 ——以武汉市东湖风景区为例

公共资源类旅游景区水环境受到社会经济系统和旅游系统两方面影响,本文通过选取人口、GDP、灌溉面积、游客量、宾馆日接待人数、TP、COD、BOD等指标,构建水环境承载力多目标模型.同时,选取水果湖、汤菱湖和郭郑湖3个子湖对东湖风景区水环境承载力进行评价,并运用层次分析法(AHP)确定各指标对东湖风景区水环境承载力的权重,采用典型水环境承载力概念模型计算了2011年武汉市东湖风景区水环境承载力.结果表明,东湖风景区水资源承载力表现为灌溉面积和GDP承载度超标,而人口和旅游指标承载度未达到饱和,水质承载力各指标的承载度超标.水果湖、汤菱湖和郭郑湖的水环境承载力分别为4.03、3.86、3.95,均大大超出负荷.     

海河平原农业供水的决策分析模型

本文根据海河平原水源不足的问题,采用系统分析的方法,探讨了农业供水的对策。提出的决策分析模型可望适用于不同大小的区域。通过实际资料的分析得出实行节流、管理与开源的具体方案及经济效益。分析成果表明推行节水灌溉技术与管理措施是完全可行的。在建立节流系统(包括管带与滴灌及调整耕作制度、作物布局)和加强水管理的基础上,实行开源引江、引黄,可大大缩减调水规模,降低开源工程投资,缓和工农与城乡供水的矛盾。     

基于SWAT-WEAP联合模型的西辽河支流水资源脆弱性研究

气候变化与人类活动对水循环及水资源安全的影响是近代水科学面临的主要科学问题。以西辽河支流老哈河流域为研究区,探索了一种水文模型耦合方法(SWAT-WEAP),以水短缺量为指标,同等考虑水资源供给端与需求端,对气候变化与不同人类利用情景下水资源系统脆弱性进行定量分析,结果表明:①暖干化气候情景比暖湿化气候情景明显加剧了老哈河流域水资源系统的脆弱性,降水减少10%导致的水短缺量比降水导致10%所缓解的短缺量要多31.17%;②气候变化对流域农业灌溉用水影响最大,对城乡生活用水和工业用水影响相对很小;③老哈河流域水资源系统脆弱性的主要驱动力之一源自农业不合理灌溉,发展畜牧业、 改变种植结构与高效节水灌溉是缓解水短缺、 降低水资源系统脆弱性最为有效的措施,也是应对气候变化最为有效的方式;④基于供水端的措施(如水库)在暖干化气候时由于水资源供给来源受限,其缓解作用有所减弱。