甘肃省武威市石羊河建设美丽河湖的探索与实践

<正>石羊河位于甘肃省河西走廊东端,多年平均径流量15.0亿m³,涉及武威、金昌、张掖和白银4市9县（区）,流域面积4.16万km2。石羊河水系自东向西由大靖河、古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河、西营河、东大河、西大河及多条小河流组成,流域河流型水库较多,水电站分布较为密集,是西北地区水资源开发利用程度较高、用水供需矛盾较突出的地区。近年来,甘肃省武威市认真贯彻落实习近平生态文明思想和习近平总书记重要治水思想,牢固树立“绿水青山就是金山银山”的理念,     

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。     

气候变化对我国水稻主产区水资源的影响

以气象站点的观测数据和PRECIS模型发展的B2情景数据为驱动,运用分布式VIC水文模型进行气候变化对水资源影响的情景模拟。通过2001-2030年对照期与1981-2000年基准期水资源量对比表明:水稻主产区整体水资源量呈上升趋势,水资源的空间分布由东南向西北呈下降趋势;在气候变化的影响下,水稻主产区的28个二级流域的水资源变化量幅度在-48.5~269.1 mm之间,相对变化率在-6.1%~29.6%之间。沿海的钱塘江流域、瓯江流域、闽江流域、韩江流域、闽东、粤东及台湾沿海诸河流域、东江流域水资源量增多明显;粤桂琼沿海诸河流域、元江-红河流域、黄河上游干流区间、嘉陵江流域和淮河干流水资源量减少,但减少的绝对量不大。     

赤水河流域水资源保护与开发利用

赤水河是长江上游干流唯一一条没有开发利用的支流,是长江上游珍稀特有鱼类自然保护区,并被誉为英雄河、美酒河、美景河,具有重要的保护价值。同时,赤水河具有丰富的水能资源,具有开发利用价值。由于赤水河流域水资源保护与开发过程中各种矛盾的存在以及赤水河为跨省界河流的特点,导致在赤水河流域水资源保护过程中存在一些困难。文章总结了赤水河流域的保护利用价值,剖析了赤水河流域水资源保护过程中存在的各种问题,提出了协调赤水河流域水资源保护与开发利用的对策措施。     

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.     

岷江流域水资源开发与生态环境保护

岷江是长江上游的支流,也是长江上游重要的生态屏障,具有显著的生态功能地位。流域水资源丰富,开发利用程度较高,同时目前面临水资源分布不均、局部河段生态环境退化、局部城市河段水污染严重、水生生物多样性减少等问题,流域生态安全格局面临挑战。针对岷江流域水资源开发特点和生态保护要求,本研究认为:岷江上游应以生态恢复和保育为主,并采取措施保障下泄流量,必要时可实施小水电的逐步退出机制;岷江中游应针对水污染和缺水问题采取逐步改善水环境、节水等措施,保障水资源供给;下游水资源开发利用中应重点采取水生生物及其栖息地的保护、保障粮食供给等措施。     

中国十大流域近40多年降水量时空变化特征

利用中国1956～2000年月降水量资料,按流域将全国划分为10个区域,分析了各流域年、季降水量的多年平均状况和年代际变化特征以及长期变化趋势。分析结果进一步证实,中国北方流域降水量少,年际变化大,水资源缺乏且不稳定;南方流域降水较多,年际变化较小,水资源相对充足且比较稳定。分析结果还表明,近45年来,北方外流河流域年降水量一般趋于减少,特别是20世纪90年代以来降水明显减少;南方流域以降水增加为主,90年代降水均较80年代增多,特别是长江流域以南地区更为明显。季节降水减少主要出现在夏秋季,冬春季降水有微弱增加趋势。近20年来,中国绝大多数流域降水的增减趋势与近45年长序列的变化趋势基本一致。北方大部分外流河流域年降水量减少,南方流域多为增加。夏、秋季,大部流域降水较前20年减少,冬春季则相反。中国西北诸河流域是十大流域中惟一四季降水均有增加的流域。     

秃尾河流域径流衰减驱动力因子分析

掌握流域径流演变规律,探讨其影响因子,对流域水资源合理开发利用和科学管理具有重要的意义。论文依据秃尾河流域1956—2010年径流、降水资料以及榆林站1956—2010年气温资料,采用高桥浩一郎公式计算了流域蒸散发量,利用Kendall秩次检验法分析了流域降雨、径流和蒸发的趋势演变特性;采用主成分分析法研究了多因子对流域径流衰减的影响;建立了径流衰减量与主要影响因子之间的统计模型。结果表明：1）流域径流量呈显著减少趋势,而蒸发量和降水量减少趋势不显著;2）在径流衰减驱动力因子中,人类活动因子权重为71.1%,而气候因子权重为28.9%,各驱动力因子对径流衰减的贡献率由大到小依次为：林草>梯田>坝地>流域用水量>年降水量>年蒸发量;3）径流衰减量与林草、梯田的指数回归模型能较好地反映径流衰减量与驱动力因子之间的定量关系,可以为流域治理和水资源开发利用提供科学依据。     

石羊河流域生态环境的变迁与水资源利用对策

本文对石羊河流域水资源开发利用中存在的问题提出新观点,认为:①人们以往只注意强化地表水控制,削弱了天然地下水库的调节作用;②只注意农田用水,忽视了绿洲生态用水;⑧目前采用的落后灌溉方式造成水资源的严重浪费。针对这些问题,本文提出石羊河流域水资源管理综合决策方案,建立多目标管理决策模型,把该流域划分为16个管理亚区,以绿洲农田生态系统和植被生态系统的需水量为决策变量,对经济发展、开发水资源投资、生态环填改善等方面的9个目标作综合考虑。通过模型的模拟运转,展示了该流域生态环境日趋恶化的状况可以得到有效的控制。     

黄河流域生态环境问题系统识别与展望

黄河流域是我国重要的生态安全屏障,其生态环境质量对保障流域高质量发展具有十分重要的作用.为进一步提高黄河流域生态保护治理的系统性、科学性和针对性,本文围绕黄河流域水环境、水资源、生态等主要问题进行了系统剖析,提出了加强黄河流域生态保护治理的对策和展望.结果表明：(1)黄河流域近年来水环境质量持续改善,但总体差于全国平均水平;农业农村污染防控压力大,2021年黄河流域农村生活污水治理率为25%,农业源COD、总磷占比超过50%;大量化工企业沿黄分布,工业固体废物、危险废物产生量分别占全国的46.94%、41.35%,流域结构性布局性水环境风险问题较为突出.(2)水资源短缺,2000-2018年多年平均天然河川径流量较1956-2000年减少12.5%,农业用水占比为64.68%,用水效率呈现上游低下、游高的特点,非常规水资源的利用量不足供水量的6%,矿井水和再生水利用有待提高.(3)近20年黄河流域生态脆弱性水平整体呈下降趋势,草地、湖泊、湿地等生态系统局部退化;水土流失面积占流域总面积的32.15%,内蒙古自治区、陕西省、甘肃省和山西省水土流失面积占全流域水土流失总面积的75.85%;...     

黄河流域水-能源-生态系统协同增效战略体系构建研究

黄河流域生态保护和高质量发展国家重大战略加快推进实施,流域水资源、能源、生态安全作为战略实施的核心要素、基础动力和约束性要求,三者形成互为基础、相互依存、彼此促进的有机整体.本文构建了水-能源-生态系统协同增效概念模型,评估了黄河流域水资源承载、生态系统质量、碳排放并揭示了其驱动因素,系统分析了黄河流域水-能源-生态系统之间的纽带关系,构建了黄河流域水-能源-生态系统协同增效战略体系.结果表明：(1)2021年黄河流域水资源严重超载,除青海省和四川省以外,其他7个省区水资源开发潜力很小;同时流域生态系统敏感脆弱、生态系统服务功能重要,极度、重度敏感区域面积占比共计52%,生态系统服务功能极重要、较重要区域面积占比共计63.2%. 2005-2021年黄河流域CO₂排放量上升,但排放强度总体下降,青海省、甘肃省和山西省CO₂排放强度下降明显.(2)自然生态本底脆弱、天然河川径流量减少、供水量平稳耗水量增加、用水结构不合理、上游用水效率不高、以煤为主的能源消费结构是导致黄河流域生态系统敏感、水资源超载、碳排放量增加的主要驱动因素.(3)黄河流域水...     

长江流域景观格局变化对生态系统水质净化服务的影响

流域景观格局通过改变营养物质累积浓度空间分布而影响水质净化服务,探讨流域景观格局变化对水质净化服务的影响对于流域景观规划、生态系统保护和生态系统服务提升具有重要意义。以长江流域为研究区域,分析了两者变化特征及相关关系,结果表明:2000~2010年,长江上游农田减少0.92%、森林增加0.34%;中下游城镇增加6.87%、农田减少6.83%。景观配置变化中,流域各景观斑块复杂程度增加、景观聚集连通性降低、景观异质性增加;1 000 m河岸带中,各斑块大片聚集趋势更明显;流域水质净化服务量增强区域主要集中在上游的乌江水系、嘉陵江水系及宜宾至宜昌干流水系,最大增加10.5%,中下游大部分子流域水质净化服务下降,下降率最高达22.8%;景观配置中,景观聚集连通性降低、景观复杂程度增加和景观异质性的增加,都会削弱水质净化服务;子流域与河岸带景观格局变化解释水质净化服务空间变异的贡献率分别为29.4%和79.0%,表明河岸带景观格局的改变更能影响污染物的截留效率。     

汀江流域水环境安全评估

基于汀江流域的特点和水环境安全形势,从资源开发利用、水污染物排放、生态环境状况和环境质量状况等方面构建水环境安全评价指标体系,引入全排列多边形图示指标法构建评价模型,对汀江流域面积大于500km2的干流和主要支流的水环境安全进行了评价. 结果表明:2006年汀江流域水环境安全的优劣顺序依次为汀江干流、桃溪河、中山河、濯田河、旧县河、黄潭河、芦溪、金丰溪、永定河、长汀河.汀江最上游的长汀河水环境安全形势最严峻,单独汇入广东韩江的芦溪、金丰溪及汇入汀江干流后即入韩江的黄潭河、永定河的水环境安全综合指数均较低,对汀江下游水环境安全构成较大威胁.      

中国湖泊水资源问题与优化调控战略

湖泊水资源在国民经济和社会可持续发展中占有重要的位置,实施优化调控战略是中国湖泊水资源可持续开发利用的重要途径。文中扼要综述了中国湖泊水资源特点和开发利用中存在水资源短缺、湖泊水资源污染和相关问题,指出湖泊资源优化调控的思路是进行湖泊流域系统的综合调控,目前针对中国湖泊水资源问题的优化战略措施包括:实施湖泊水资源流域管理战略、建立流域节约型国民经济体系、增加科技投入并因地制宜实施环境整治、流域污染的全过程与全方位控制、实施环境教育战略。     

大靖河径流变化特征及其对气候变化和人类活动的响应

流域径流变化及其影响因素的研究对流域水资源的可持续开发利用以及改善流域的生态环境具有重要意义。以大靖河流域1956—2016年水文气象数据为基础,分析了近61 a来大靖河径流的年内、年际变化特征,并定量评估了气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：大靖河径流年内分配不均,主要集中在7—10月,占全年径流的60.98%;1956年以来大靖河径流以1.1×10⁵ m³?a^?1的速率递减,Hurst指数为0.69,表明大靖河径流在未来一段时间将继续呈递减趋势;大靖河径流存在4个震荡周期,分别为2—5 a、8—13 a、17—24 a及35—45 a左右,降水的震荡周期（8—13 a、17—24 a及35—47 a）与径流周期具有较好的一致性;气候变化对大靖河径流减少的贡献率为4.7%,人类活动的贡献率为95.3%,这可能与研究区土地利用方式变化有关。     

祁连山空中云水资源开发利用效益预测与评估

利用社会效益、经济效益和生态效益3 个方面25 项指标, 建立了空中云水资源开发利用综 合效益的评价体系。同时对祁连山区人工增雨对径流的影响作了预估, 在此基础上, 对祁连山云水 资源开发利用后山前走廊各流域水资源状况及社会经济状况进行了合理的预测。最后, 选用其中 11 项指标, 并运用层次分析法对祁连山空中云水资源开发利用效益进行了评价。结果表明: 祁连山 空中云水资源开发利用对山前走廊的社会、经济、生态等效益均显著增加, 祁连山区通过人工增雨, 降水增加10%时, 河西地区综合效益将提高5.3%, 降水增加20%时, 综合效益提高12.5%。     

古浪河流域大气降水稳定同位素的时空特征及其环境意义

依据古浪河流域古浪站(海拔2 085 m)和安远站(海拔2 700 m)所采集的降水样品和相关气象数据,分析了降水稳定同位素的时空变化、局地大气水线,讨论了温度、降水量和相对湿度与降水稳定同位素的关系.结果表明:(1)两站δ18O均呈现出夏秋季高、冬春季低的特征;(2)从古浪到安远站,δ18O的月均值随海拔升高呈下降趋势,相反地,d-excess随海拔升高呈增加趋势,反映了当气团沿着山坡不断抬升时,水汽再循环过程加强;(3)稳定同位素特征表明该区除了受干燥的环境和较强的蒸发影响外,可能还受到局地水汽再循环影响;(4)处于低海拔地区的古浪站的温度效应比安远站更显著,古浪河流域整体上没有呈现出降水量效应.该研究结果有助于进一步深入了解古浪河流域的水循环过程.     

新疆塔里木河流域生态脆弱带的环境质量综合评价

塔里木河流域是我国生态环境脆弱地区之一,流域内的不同区域,由于物质及能量匹配上不够协调,宏观上表现出不同的脆弱性特征.依据生态环境质量评价的有关原则,结合塔河流域生态环境的实际情况,筛选出20个指标,建立生态环境综合评价的指标体系.通过构建生态脆弱性指数,综合地反映了塔河流域生态环境质量的优劣程度.结果表明,阿克苏河流域属于生态环境改善区,叶尔羌河流域及塔河上游属于生态环境基本平衡区,和田河流域及塔河中游属于生态环境失调区,而塔河下游属于生态环境严重受损区,评价结果符合实际情况,对指导流域生态环境建设具有重要意义.     

古浪河流域大气降水稳定同位素的时空特征及其环境意义

依据古浪河流域古浪站(海拔2085m)和安远站(海拔2700m)所采集的降水样品和相关气象数据,分析了降水稳定同位素的时空变化、局地大气水线,讨论了温度、降水量和相对湿度与降水稳定同位素的关系。结果表明:(1)两站δ18O均呈现出夏秋季高、冬春季低的特征;(2)从古浪到安远站,δ18O的月均值随海拔升高呈下降趋势,相反地,d-excess随海拔升高呈增加趋势,反映了当气团沿着山坡不断抬升时,水汽再循环过程加强;(3)稳定同位素特征表明该区除了受干燥的环境和较强的蒸发影响外,可能还受到局地水汽再循环影响;(4)处于低海拔地区的古浪站的温度效应比安远站更显著,古浪河流域整体上没有呈现出降水量效应。该研究结果有助于进一步深入了解古浪河流域的水循环过程。