近50年来河西走廊地下水资源变化及对生态环境的影响

利用不同时期出山地表水资源和相应的地下水均衡计算结果,分析对比了近50年来河西走廊地下水资源变化特征。结果表明,自20世纪50年代以来,出山地表水资源年际变化相对比较稳定。与此同时,随着中游地区工农业生产的持续发展和水利化程度的日臻完善,地下水补给量逐步减少,由1955年的62.413×108m3减少到1999年的55.514×108m3,减少了6.899×108m3。由此引起了区域性地下水位持续下降、泉水资源大幅度削减、地下水开采规模和开采量逐年扩大、进入下游的地表水不断减少、水质恶化等水文地质问题。伴随着水资源利用分布格局的改变,河西走廊生态环境体系不断演变并趋于恶化。     

西北地区水资源数量、质量及其分布规律

运用40年降雨、蒸发、径流的同步资料,计算了西北地区的降水总量为7981.9×10⁸m³,地表水资源总量为2164.8×10⁸m³;地下水资源量为1034.6×10⁸m³,扣除重复量后的水资源总量为2304.4×10⁸m³。分析了水资源的地区分布及年内、年际变化规律,评价了西北地区水资源质量,并总结了西北内陆河区径流主要形成于山区,散失于山前平原盆地等水资源六大特点。     

从水质水量相结合的角度评价黄河的水资源

论文建立了流域水资源数量与质量联合评价的方法,提出了水资源功能容量与水资源功能亏缺的概念。根据黄河流域1997～1999年间主要水文站点逐月的水质监测数据、水文数据及各取水口逐月的取水量数据,对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价。结果表明,1997、1998和1999年,黄河具备水资源功能的总水量分别为210.99×108m3、288.04×108m3和292.43×108m3,分别占总天然径流量的66.3％、65.6％和67.4％,从3年平均来看,黄河具备水资源功能的总水量只占实际需求水资源量的53％,其中,大约47％的水资源短缺是由水体污染所导致,剩余的53％是由水量短缺所导致。黄河的水资源功能容量和水资源功能亏缺均较大,且前者大于后者,说明在大部分情况下,黄河实际的水质要优于达到水资源功能所要求的水质。     

大渡河上游干旱河谷区生态需水研究

为了预测南水北调西线一期工程实施对下游干旱河谷演变的影响,开展了对泸定县城以上大渡河流域干旱河谷区生态需水的研究,结果表明:①干旱河谷生态需水量为能够维系干旱河谷生态功能的基本环境目标、恢复干旱河谷生态景观的生态系统所需求的水量;②研究区干旱河谷总面积1185.00km₂,其中干暖河谷250.11km₂,干温河谷934.89km₂;③考虑输沙需水时,维持研究区干旱河谷的最小生态需水量为156.3×108m3,其中干暖河谷最小为58.8×108m3,干温河谷最小为97.4×108m3,不考虑输沙需水时,最小生态需水量仅为58.3×108m3;④河道外需水量占总生态需水量的5.7%;⑤考虑输沙需水时,研究区干旱河谷的最小生态需水量占总地表水量的68.84%,不考虑输沙需水时其只占总地表水量的25.68%,对生态脆弱区生态需水进行计算时需考虑输沙需水。     

民勤盆地沙漠化、贫困化与水资源开发利用

以3S技术与PR A工具,通过对民勤盆地水资源状况的变化与沙漠化、贫困化发生发展规律对比研究,表明自然条件恶劣、基础设施弱是沙漠化、贫困化产生的内在因素,而人类活动则是强大的驱动力。石羊河流域武威盆地不合理的水资源利用造成进入民勤盆地水量日益减少,从20世纪50-70年代的4×108～6×108m 3下降到目前的0.5×108m 3,民勤盆地内大规模开采地下水导致水位下降达30m,同时造成地下水水质恶化、植被退化与沙漠化。沙漠化导致了贫困,贫困反过来加剧沙漠化,两者不断恶性循环。为此,要加强流域内水资源管理,严禁超采地下水;以“退耕还林,种草养畜”为出发点促进流域产业结构调整和节水;加大资金投入和科技扶贫,实现可持续发展。     

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。     

京津冀水源涵养生态服务供体区与受体区范围的划分

京津冀水资源问题已经严重制约区域经济发展,定量分析研究区水源涵养生态服务供受关系,有助于深刻理解区域上下游之间的生态联系,促进区域生态公平,实现区域社会持续健康发展.利用降水储量法、水量平衡法及水源涵养生态服务供体区与受体区划分方法,分析2000-2010年京津冀净水源涵养量空间格局,划分研究区水源涵养生态服务供体区和受体区范围.结果表明:①冀北燕山山区净水源涵养量最高,年均值为65.24~81.35 mm,其次是冀西太行山山区,年均值为46.47~61.28 mm;净水源涵养量负值区主要分布在东部沿海和大中小城市,年均值为-130.46~-152.39 mm.②水源涵养生态服务供体区占研究区面积的41.42%,单位面积（m2,下同）平均净供水量为0.03~0.07 m3;水源涵养生态服务平衡区面积占25.01%;水源涵养生态服务受体区面积占33.57%,单位面积平均净需水量为0.18~0.41 m3,是供体区供水能力的6倍左右.③从流域来看,滦河流域的承德市为天津市、秦皇岛市及唐山市供应水资源,年均供水总量为23.7×108 m3;永定河流域的张家口市为北京市供应水资源,年均供水总量为5.3×108 m3;大清河流域的保定市为北京市及天津市西南部供应水资源,年均供水总量为8.2×108 m3;但子牙河流域和漳卫河流域供水能力严重不足.研究显示,燕山山区和太行山山区为水源涵养生态服务供体区,东部沿海和大中小城市为主要水源涵养生态服务受体区,水源涵养生态服务供体区净水源涵养能力不能满足水源涵养生态服务受体区需水量,整个研究区供受关系严重失衡.      

西北干旱区水资源开发利用阶段及潜力

根据中国西北干旱区山前平原地区水资源转化和开发利用历史、现状与未来的趋势,可以将水资源开发利用划分为３个阶段：地表水开发利用阶段、地表水与地下水联合开发利用阶段和可用水资源的经济利用阶段。３个阶段前后衔接,相互交叉,较客观地反映了干旱区水资源开发利用层次随社会、技术进步不断提高的规律和过程。其中节水实际上在整个水资源开发利用过程中都要贯彻,但第三阶段的经济用水内涵不同于前两个阶段,特别是在灌溉农业上,包含摆脱传统观念和进行变革,具有更深层次的意义。根据调查和计算,干旱地区现净用的水量仅１６０×１０^８ｍ３,只占水资源总量的１８％,还处在地表水资源开发利用不充分阶段；如完成第一阶段,可用水量能增加９１％,完成第二阶段,则可增加２１６％,潜力很大。     

气候干旱和经济发展双重压力下的北京水资源承载力变化情景模拟研究

水资源是人与其他生命系统不可缺少的一种宝贵资源,是社会经济发展的基本支撑条件。通过影响农业生产、工业生产、居民生活和环境质量,水资源影响着城市的社会经济水平。在改革开放以来的30年内,北京经历了快速的国民经济发展,但这也对水资源造成了更大的压力,使得北京成为世界上严重缺水的大城市之一。由于未来的经济和人口发展规划对水资源供给提出更高的要求,因此,本文利用系统动力学（SD）的原理和方法,首先构建了气候干旱和经济发展双重压力下的北京水资源承载力模型,进而在中国北方干旱化大背景和北京城市规划目标的基础上,设计了规划发展情景、气候干旱情景和适应对策情景并进行了模拟分析。1990~2005年的模型检验结果表明该SD模型具有一定的可靠性,能在一定程度上模拟北京水资源的复杂变化过程。2006~2020年的模拟结果显示气候干旱下北京水资源可供应量减少到29.88×108m³,比起2005年减少了7.62%,远低于按规划目标发展下的水资源需求量52.83×10⁸m³。在水资源的约束下,人口和经济发展受到限制,北京可承载农业总产值、工业总产值和人口分别为128.05×10⁸元、3152.69×10⁸元和1167.18×10⁴人,远低于北京城市总体规划设想。比较3种适应对策,开展调水工程对人口承载力影响最大,依靠科技进步对经济发展影响最大,产业结构调整的作用比较小。综合各种适应对策和气候干旱作用之后,水资源可供应量、人口和经济发展承载量接近或超过规划目标要求。     

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。     

攀西地区水资源及可持续利用探讨

在分析攀西地区水资源特点的基础上,从资源开发结构调整、可持续发展和区域经济发展的角度阐述了该区水资源开发的迫切性。根据攀西地区水资源开发利用存在的问题,提出了该区水资源可持续利用的对策:统筹兼顾,综合利用;把建设全国能源基地与实现地方电气化相结合,因地制宜开发水能资源;以安宁河流域为重点,加快骨干水利工程建设;抓住机遇,多渠道、多途径开发水资源。     

试论杞麓湖综合治理开发工程

杞麓湖综合治理开发工程计划以湖盆区为中心，以水资源的保护开发利用和湖盆区自然生态保护建设为核心，应用系统工程方法，长短结合，标本同治，径流区内生物措施与工程措施相结合的方法，通过２６个子项目加以实现。     

2000-2013年塔里木河流域生长季NDVI时空变化特征及其影响因素分析

受塔里木河流域综合治理工程实施和近期气候变化的影响,流域植被覆被时空分布产生一定的变化,厘清植被覆被与流域气候变化及人类活动的关系可以为塔里木河流域生态维护与治理提供科学参考依据。为此,论文以NDVI为指示因子,运用趋势分析、R/S分析、偏相关分析以及残差分析等方法,分析了2000-2013年综合治理工程期间NDVI的时空变化特征,并探讨及区分降水、气温气候因子以及人类活动对植被覆被变化的影响范围和程度,结果表明：1）2000-2013年,塔里木河流域植被生长季NDVI总体呈现增加趋势,增加速率为0.8%/10 a,平原区增速明显高于山区;且开都河-孔雀河流域山区、塔里木河干流的上、中游部分地区呈现比较明显的退化趋势。与此同时,塔里木河干流下游生长季NDVI持续改善。2）山区植被覆被变化主要受气候变化的影响,其中温度是高山区植被生长的主要限制因子,温度的增加促进植被的生长;中低山区以及出山口平原地区植被生长季NDVI变化是降水和温度共同作用的结果,且主要受降水的影响。降水与植被生长季NDVI变化呈正相关,温度与植被生长季NDVI变化呈负相关。3）平原绿洲区植被生长季NDVI增加主要是绿洲灌区面积不断增加以及塔里木河流域生态治理工程对植被恢复的结果,人类活动是该区域植被生长的主要驱动力。4）塔里木河干流生态闸工程在恢复下游植被的同时,也在一定程度上影响了上、中游地区的用水,尤其是导致中游植被出现退化趋势,退化速率约为0.1%/10 a。相关部门应进一步加强水资源的合理配置,充分发挥生态闸工程的水资源调度调控作用。     

塔里木河下游区域植被时空变化

为了对比生态输水工程实施前后塔里木河下游植被变化,分析植被对生态输水的时空响应,基于1986-2017年研究区上方无云的22期Landsat NDVI数据,辅以波动分析、趋势分析,探索研究区植被的时空变化特征,并对其驱动因素进行分析。结果表明：（1）空间上,植被的分布与水资源的分布密切相关,主要沿河道和积水区域分布。（2）1986-2000年,NDVI呈现缓慢下降趋势,2000-2017年NDVI总体呈现波动增加趋势;植被对生态输水有一定的滞后性,且与输水量密切相关。（3）研究区NDVI时间序列的方差介于0.0077~0.1957间,存在明显的空间差异,其波动的大小与植被种类密切相关。（4）1986-2000年,植被的NDVI空间趋势以减小为主,并主要发生在英苏和老英苏附近;2000-2017年,植被的NDVI空间趋势以增加为主,且主要发生在沿河道区域和喀尔达依东侧。     

浑太源区生态环境承载力研究

对浑河、太子河上游源头区自然植被净第一性生产力、水资源容量和土地资源人口承载力进行了分析和评价。结果表明，浑太源区植被生产力较强，但水资源分配不均匀，土地实际承载人口数量超标。因此，适当控制当地经济发展和人口数量的增长对于浑太源头区的可持续发展具有重要意义。     

焉耆盆地天然植被与地下水关系研究

根据不同水分、盐分梯度,将焉耆盆地分为河畔区、荒漠区和湖畔区。调查不同区天然植被种类、数量、盖度等因子与不同水分、盐分的关系,结果表明：河畔区从第一分水枢纽到开都河下游70km范围内,土壤水分无明显梯度变化,土壤盐分、地下水矿物质含量则呈明显增加趋势;随盐分梯度变化,乔、灌、草植被盖度与土壤含盐量呈指数关系;适宜植被生长的地下水埋深范围为0.5~2.4m,当地下水矿物质含量为0.62g/L时,河畔区植被生长最好。荒漠区（西区、南区、北区）从西北到东南方向,土壤水分、盐分均呈增加趋势;不同盐分条件对植被盖度有明显影响,当土壤含盐量在6~10g/kg之间时,随土壤含盐量增加,植被覆盖度降低,植被种类明显减少。湖畔区离湖1~3km范围,随离湖距离增加,土壤水分减小,盐分增大;随土壤含盐量增加,灌、草植被盖度逐渐减小,适宜植被生长的地下水埋深范围为0.5~5.7m;当地下水矿物质含量0.5g/L左右时,湖畔区植被生长最佳;地下水矿物质含量3~5g/L时,盐漠植被仍生长良好。     

塔里木河干流生态闸洪水漫溢过程分布式水文模拟——以灿木里克生态闸为例

随着人类活动对塔里木河流域水-生态环境的干扰范围不断扩大,闸、堰及堤防等水利工程在流域水资源管理与调控中的作用也日益增强。生态放水是塔里木河特有的一种水资源调配和生态恢复手段,其运行机制需要以生态控制区域水资源运移及空间分布为依据。论文选取塔里木河中游灿木里克生态闸为研究区,利用区域气象、水文及高分辨率地形数据,实现了生态洪水漫溢过程的分布式水文模拟,并通过统计回归分析得到淹没时间与淹没面积、生态放水量与淹没面积之间的定量关系。结果表明,将GIS与现代水文学相结合,建立塔里木河干流小尺度分布式水文模型,模拟生态闸的洪水漫溢过程是可行的;模拟结果与实测淹没范围在空间分布和面积上都实现了较好的拟合,为合理调配生态区域内水资源及制定科学的生态闸运行机制提供了理论基础。     

变化环境下北江流域水文极值演变特征、成因及影响

选用8种概率分布函数,系统分析北江上游犁市和下游石角2站的水文极值流量。以极大似然法估计函数参数,采用K-S、A-D、ABS和AIC拟合优度方法选出变化环境前后最优分布函数。并对水文极值流量变化规律及其影响作了有益探讨。结果表明:1991年后流域下垫面植被减少是造成年最大流量显著上升的主要原因。犁市站极值流量厚尾分布拟合最好,石角站薄尾分布拟合最优,变化环境前后洪水频率最优分布线型基本一致,但流量增大造成分布参数改变已导致分布线型高水尾部特性变陡,相应设计流量偏大。用水文情势发生变化前估计的洪水重现期往往不能很好地描述变化后洪水频率特征。北江上游及时修建防洪水利工程对减轻中下游的防洪压力尤为重要。     

太子河源头生态功能保护区生态承载力分析

文中通过对涵养水源功能分级和自然植被第一性生产力计算，评价自然植被生态承载力；通过水资源总量、用水预测确定供需平衡关系及因素，给出该保护区生态功能承载力结论。     

中国西北地区地表植被覆盖特征的时空变化及影响因子分析

归一化的植被指数(NDVI)自然正交分解结果显示,自上世纪80年代初期至1994年前后,中国西北部区域地表植被覆盖呈增加的过程;1994～2000年,地表植被覆盖状况开始退化,植被退化强度空间分布不匀.TOVS云覆盖数据与地表特征时间变化的一致性,间接证明1994年之后西北部地区植被退化的事实.通过降水和NDVI的相关分析,划分出西北地区地表植被覆盖变化气候影响显著区域、气候与人为影响共同作用显著区域.并从气候和人为影响2个方面分析了造成西北部地区地表植被覆盖状况下降的原因.在降水和NDVI相关显著区域,气候干旱因素是造成1994年后植被覆盖退化的主要原因;而黄河等流域1994年后植被退化的区域,气候干旱和人为活动因素是造成植被覆盖退化的主要因素.