民勤盆地水资源可持续利用对策——2000年民勤水资源利用调查

水资源短缺和生态环境恶化已成为民勤绿洲面临的严重问题。本文在分析民勤盆地水资源特点及开发利用中存在的问题的基础上,本着水资源可持续利用的原则,从加强水资源保护与管理,发展节水农业生产体系,以及开源调水和减少人口等方面,提出了水资源可持续利用途径与措施。     

甘肃民勤绿洲土地空间结构动态变化及其灰色预测

根据分形理论,不仅揭示了民勤绿洲不同时期土地空间分形结构,而且计算了民勤绿洲土地空间结构分维与稳定性指数,并分析了二者的动态变化趋势;进而根据灰色系统理论建立了民勤绿洲土地空间结构分维非等间距预测模型。所得结论对于民勤绿洲生态环境建设具有积极意义。     

民勤绿洲水资源利用中的问题与节水途径

石羊河进入民勤盆地的水资源逐年递减,导致绿洲内部地下水的过度超采,从而引起生态环境恶化及农田弃耕、沙化。缺水己严重地威胁着绿洲农业的发展。但是不合理的水资源管理制度、落后的灌溉方法和产业结构等使水资源的利用很不合理,灌溉水的利用率低下。改革目前的水资源管理办法,完善和配套渠系工程和田间工程,选用节水的优良作物品种,调整农业产业结构,推广应用先进的灌溉技术,逐步发展现代节水农业,建立节水型社会是民勤实施可持续发展战略的必由之路。     

1975—2018年民勤绿洲沙漠化过程及其驱动机制

根据1975—2018年民勤绿洲土地沙漠化分类体系及遥感影像数据,探究了民勤绿洲沙漠化时空变化过程;选取影响绿洲沙漠化的自然与人为驱动因子,运用主成分分析方法定量评价了民勤绿洲沙漠化过程的主要驱动力。结果表明：1975—2018年沙漠化程度以重度沙漠化为主,轻度、中度、重度和严重沙漠化面积均呈减少趋势,以2000年为界表现为先发展后逆转趋势;1975—2000年,轻度、中度、重度沙漠化重心总体向东北方向迁移,严重沙漠化的重心向西迁移,沙漠化有向绿洲东北部和巴丹吉林沙漠发展的趋势;2000—2018年轻度沙漠化的重心向西北方向迁移,中度、重度和严重沙漠化重心相对稳定,绿洲沙漠化发展得到明显控制。在绿洲沙漠化过程中,人为因素贡献率为39.53%,自然与人为综合贡献率为26.58%,自然因素贡献率为10.77%,人为因素是民勤绿洲沙漠化的主要驱动力。水资源极度匮乏是绿洲沙漠化的决定因素,在以后的防沙治沙工作中,合理调控人类的生产经营活动,优化干旱区水资源配置,可从源头上治理民勤绿洲的沙漠化。     

新疆和田河水资源利用与绿色走廊生态建设研究

水是和田河绿色走廊形成与演变最重要的因素。虽然和田河径流量年际变化比较平稳．但年内径流量洪枯季节差异十分悬殊，人工调配水资源的难度较大。随着人类开发利用水资源规模扩大．水资源时空分布格局发生变化，中上游人工绿洲面积扩大，下游绿色走廊植被衰竭，土地荒漠化日趋严重，走廊生态环境持续恶化。文章分析了和田河水资源变化对下游绿色走廊兴衰的影响过程，提出了合理利用水资源、保护绿色走廊生态环境的对策建议。     

基于物元模型的民勤绿洲土地生态安全评价

针对生态脆弱区民勤绿洲土地与生态环境系统的特点,运用“经济-环境-社会”模式和层次分析法构建了该区域土地生态安全评价的指标体系和权重,基于物元理论建立了土地生态安全的复合物元模型,对民勤绿洲土地生态安全进行了研究。结果表明:①2005-2007年民勤绿洲土地生态安全整体上呈现出“不安全-较不安全”的上升趋势,并有向更好等级发展的动向,说明近年民勤绿洲环境保护投入和治理绩效明显。②各单项指标存在明显的分异。人均水资源、化肥施用量、森林覆盖率、荒漠化程度、工业废水排放达标率、贫困人口比例和能耗成为制约该区域土地生态安全水平提升的重要因素,也反映了该区域土地生态系统环境容量低,极其脆弱。     

民勤绿洲50余年水利建设的生态经济影响

民勤绿洲近50余年地表来水持续减少,为满足用水需求,兴修了一系列水利工程。以民勤县50余年的经济发展和生态环境数据为基础,从农业发展、产业结构调整以及生态环境要素的角度,运用图表对比分析研究区50余年内发生的生态和经济变化,进而研究了水利工程建设在这两方面所产生的影响。结论表明:在2012年来水量比水利工程建设前即1956年减少32.3%的背景下,水利工程建设支撑了民勤绿洲农业的发展;保证了3次产业结构向节水循环型方向调整,第一、二、三产业产值之比从1956年的14.9:3.2:1变成了2012年的1.2:1.1:1。但水利工程建设也对民勤的生态环境产生了负面影响,加剧了该区的地下水位下降及水质恶化、植被退化、土地沙漠化及盐碱化等生态问题。     

基于遥感的民勤绿洲植被覆盖变化定量监测

基于混合像元条件下的TM影像植被覆盖度遥感反演,定量研究了甘肃省民勤绿洲1987年至2001年植被覆盖时空变化的规律与特点。结果表明,15年中,民勤绿洲的植被覆盖发生了很大的变化,农田植被(耕地)面积增加了53.11%,而中、高盖度植被的面积却减少了25.21%,这对民勤绿洲的长久生态安全构成了严重的威胁。民勤绿洲植被覆盖变化的空间转化过程复杂,但总体属于开垦—植被退化型。15年中因开垦和植被退化而损失的中、高盖度植被达42204.81hm2,占原面积的81.73%,而且损失的主要是绿洲边缘的防风固沙植被,其中因开垦损失的面积为18776.08hm2,占损失面积的44.5%。超采地下水引起的地下水位快速下降是导致绿洲边缘天然和人工灌丛植被退化的主要原因。控制开垦并培育相对稳定的灌丛型植被,应该是研究区生态环境建设的重点。     

沙漠区调水工程施工道路的设计与施工

石羊河下游地区近年来由于河水注入量的持续减少,使得依赖河水补给的地下水相应减少,造成区域性地下水位的下降,从而出现了一系列的生态环境问题。石羊河流域下游的民勤绿洲面临严重的生态危机,如何抢救和保护民勤绿洲,引起了社会各界的广泛关注。为了恢复和重建受损的生态系统,实施了下游调水工程——甘肃省景泰川电力提灌二期向民勤调水工程,该工程是国内第一个长距离穿越沙漠的跨流域调水工程,线路经过腾格里沙漠流动沙丘区,无水无路,施工条件非常艰苦;经过试验研究,提出了以当地材料为主的沙漠区施工道路的设计与施工方案。工程施工和运行实践表明,该方案施工简便,费省效宏。     

河西走廊实际水资源及其确定的适宜绿洲和耕地面积

根据河西走廊现有水资源研究工作中被认为比较接近实际的资料,详细地计算了各县市境内河流的实有年径流量以及它们现有绿洲的年灌溉水层厚度和年实际水资源。还根据年实际水资源以及绿洲和耕地的需水量指标,确定了基本能保持各县市自然生态平衡的适宜绿洲和耕地的面积。     

黑河流域水资源生态环境安全问题研究

对黑河流域水文资料进行分析计算发现, 由于有冰川补给流域水资源比较稳定, 最枯年和最丰年水资源量之比仅为1:2, 这在北方河流中是非常罕见的。多年平均水资源量为32.31亿m³·a^-1, 人均水资源量为1689m³·a^-1, 略低于国际上公认的人均水资源安全警戒线1000~1700m³·a^-1的上限。根据黑河流域水资源反复转化多次重复利用的特点, 扣除7.5亿m³·a^-1的生态用水量, 结合流域正在执行的综合整治和节水措施的推广, 目前水资源状况是安全的, 下游生态环境的危机可以通过水资源统一调配来解决。依据天然出山水资源变化和水土资源开发利用规模及额济纳旗生态环境状况, 在不增加土地灌溉规模并适当采取节水措施的前提下, 可以确定32.31亿m³·a^-1的天然来水量为流域水资源安全临界线, 28亿m³·a^-1的天然来水量为流域水资源安全警戒线。     

巴丹吉林沙漠地下水流场的宏观特征

黑河流域下游盆地与周边地区的水力联系是当地生态建设的关键问题。巴丹吉林沙漠与黑河流域下游盆地存在长达180 km的交界线,由于水文地质调查程度低,其地下水的流场不清楚,黑河流域下游天然水均衡账本中存在不确定因素。针对这个问题,在已有水文地质调查基础上,开展了巴丹吉林沙漠区域尺度的水位调查和钻孔勘探,获得461个已知水位点和63个水位约束点,绘制出巴丹吉林沙漠浅层地下水一级近似等水位线图。结果表明:研究区地下水位具有东南高、西北低的特点,水力梯度0.6‰~4.0‰,沙漠东南部地区的湖泊对地下水流场具有扰动作用,但没有改变宏观的地下水流向;第四系松散砂层是巴丹吉林沙漠浅层地下水的主要含水层,根据现有钻孔和物探资料,第四系沉积物在沙漠腹地较厚、边缘较薄,覆盖厚度普遍超过100 m,联通了沙漠和黑河流域下游地区的地下水;巴丹吉林沙漠的地下水补给黑河下游的古日乃湖、额济纳旗平原和拐子湖地区,地下水侧向出境流量为(0.61~1.97)×10⁸ m³·a^-1,其中进入古日乃湖平原的流量达到(0.33~1.06)×10⁸ m³·a^-1。计算结果仍然受到一些不确定因素的影响。     

干旱内陆流域生态需水量及其估算──以黑河流域为例

在干县内陆流域生态需水量概念与分类的基础上,以黑河流域为例,讨论了生态需水量估算的方法。采用两种半经验潜水蒸发公式和直接植物蒸腾估算等三种方法,以1995年为基准,分别对流域中游防护林生态体系需水量和下游荒漠绿洲生态需水量进行了初步估算,结果表明:黑河流域中游人工防护林生态需水量约为2.1× 10⁸~2.16×10⁸ m³,下游荒漠绿洲生态需水量为5.23×108~5.7×10⁸ m³;为维持或稳定流域下游额济纳现有绿洲规模,狼心山断面过水流量不应小于5.8×10⁸m³。     

新疆和田地区地下水资源及其可持续开发利用

和田地区地下水具有一定的开发潜力,但地下水的可开采资源量依地表水的开发程度不同而变化。如果地表水引水率维持现状,则地下水最大可开采量为地下水天然补给量的55.8%,截取的蒸发蒸腾量为604%,同时泉水的消减率为35.56%。若地表水的引水率达80%,渠系利用系数提高到0.55时,地下水最大可采量为天然补给量的59.7%,截取的蒸发蒸腾量为70%,而泉水的消减率为49.4%。地下水的开发必须与保护并重,首先应加强昆仑山区的冰雪资源和水源涵养林的保护,合理开发平原区地下水与地表水;其次应积极预防地下水的污染及可能产生的生态环境负效应;同时必须加强基础建设和能力建设,提高全民节水意识。     

Assessing spatial and temporal variability in water consumption and the maintainability oasis maximum area in an oasis region of Northwestern China

Water consumption is a key role in improving the efficiency and sustainability of water management in arid environments.In this study, we explored an approach based on meta-analysis, MODIS NDVI products, land-use spatial distribution, and soil water physical parameters to gain insight into long-term and large scale distribution of land use and water consumption, maintain maximum Zhangye Oasis area according to Heihe River runoff, and suitable water resource management in Zhangye Oasis. This approach was initiated in order to improve the efficiency of irrigation and water resource management in arid regions. Results showed that Heihe River runoff can maintain a maximum Zhangye Oasis area of 22.49×10~4 hm~2.During the 2000-2016 growing seasons, actual oasis water consumption ranged from 11.35×10~8 m~3 to 13.73×10~8 m~3, with a mean of(12.89 ± 0.60)×10~8 m~3; if maintaining agricultural production and oasis stability was chosen, oasis water consumption ranged from 10.24×10~8 m~3 to 12.37×10~8 m~3, with a mean of(11.62 ± 0.53)×10~8 m~3. From the perspective of water resources management and ecosystem stability, it is necessary to reduce the area of Zhangye Oasis or choose the minimum water consumption method to manage the oasis, to ease the pressure of water shortage and maintain stable and sustainable development of the Zhangye Oasis. These results can provide future practical guidance for water resource management of coordinated development of the economy and the environment in an arid area.     

石羊河流域环境现状及其演化趋势分析

石羊河流域下游地区蒸发强度大、地下水循环速度慢,加之近年来地表水供给量的严重不足,过度开采地下水已引发了区域性地下水位下降、植被退化、盐渍化、沙漠化等一系列生态环境问题的不断恶化。地下水位的下降与矿化度的增高存在着明显的正相关性,特别是流域下游地区地下水矿化度的增高趋势明显。根据影响地下水动态的主要影响因素可将石羊河流域地下水的动态类型划分为蒸发型、开采型、径流开采型、渗入型和蒸发开采型5种,在此基础上,结合多年地下水位和水质变化的实测资料,对石羊河流域地下水下降趋势和亏空状况进行模拟分析,表明该区近40a来地下水位持续下降,亏空量不断增加,并且具有明显的加速趋势。1960年武威和民勤盆地地下水亏空量为174×10⁸m³,1998年已达452×10⁸m³,如不采取有力措施加以治理,预计2010年将达到67×10⁸m³,这将对该区生态环境产生严重的影响。     

疏勒河下游生态保护研究

通过对河西地区疏勒河下游的生态环境的恶化,终端湖泊的后退,湿地萎缩,生物多样性减少,土壤盐渍化及土地沙漠化扩展的主要原因的调查分析研究,提出了生态环境保护的关键问题,并对最低水资源需求量及未来水资源保证状况进行了预测。研究结果表明,为保护和维系现存林地、草地、湿地、湖泊等生态环境不继续恶化,约需水2.92亿m³,其中安西1.5217亿m³,敦煌1.4306亿m³。但昌马水库只能提供2.4058亿m³的生态用水,还缺0.52亿m³,需通过流域实施农业节水和全面建立节水型社会解决。     

渭河与泾河流域水沙变化规律及其差异性分析

依据渭河和泾河流域1956—2016年实测水文资料、水利水保统计数据、TerraClimate年平均温度和Landsat地表反射率数据集,分析了流域水文要素、气温及植被覆盖度的历年变化规律,采用双累积值曲线法、累积距平法、有序聚类法、Lee-Heghinan法、秩和检验法等数理统计方法,确定了流域年径流量和年输沙量变化的突变年份,分析了降水和人类活动的减水减沙效应。结果表明:(1)渭河和泾河流域历年降水量、径流量、输沙量、含沙量均呈显著减少趋势,渭河流域的降水和径流比泾河流域减少较多,泾河流域的泥沙比渭河流域减少较多。(2)人类活动对2个流域径流泥沙量的影响均大于降水量对其的影响,且泾河流域受人类活动影响较渭河流域明显。(3)2个流域的水沙特征差异性较大,渭河的年径流量、年径流深、径流系数是泾河流域的2.0~2.4倍,渭河的年输沙量、年输沙模数、年均含沙量仅是泾河流域的1/2~1/5。2个相邻流域水沙特征差异性较大的主要原因是,流域气温、降水等气候条件不同,植被覆盖度等下垫面条件存在差异,水利水保措施、水资源开发利用程度等人类活动的影响所致。     

青藏线伏沙梁段风沙危害及其防治

伏沙梁地段的主要风向为WNW、W、NW和NE,8~15m/s的起沙风在3~8月盛行,风沙流运动呈摆动式,4月份风沙活动最强烈,合成风向为WNW,其合成输沙量为9.970 m³·a^-1·m^-1。当地以12 m/s、13 m/s两风速的输沙量最大,分别为2.556 m³·a^-1·m^-1和2.538 m³·a^-1·m^-1。纵向沙垄年前移量为2~5 m,沙垄脊线向南偏移,年偏移量为0.2~0.5 m。阻固结合的工程措施是当前采用的最有效措施。     

黑河干流正义峡-狼心山段河道渗漏量计算及模拟

综合考虑来水条件和渗漏容量,利用平均水面宽度与渗漏率的乘积求得单位长度渗漏量,采用水面宽度的变化表征渗漏面随水流起伏变化,建立了黑河正义峡-狼心山段河道渗漏模型,模拟了2005-2013年河段渗漏量变化;并以此建立了河道前期过水和未过水条件下正义峡流量和正义峡-狼心山段渗漏量之间的关系。结果表明：（1）强烈渗漏条件下天然河道水流演进模型对正义峡-狼心山段渗漏模拟效果较好,总体误差小于5%;（2）模型模拟的2005-2013年年均渗漏量为2.69×10⁸ m³,与以水量平衡计算的年均2.84×10⁸ m³大致相当,绝对误差为0.15×10⁸ m³,表明模型模拟的结果较好;（3）正义峡流量和正义峡-狼心山段河道渗漏量呈显著的指数关系,实际调度工作中,可利用该模型计算渗漏量并预测下游的来水过程。