澜沧江流域地理信息处理与地貌形态特征分析

地貌作为自然环境的重要组成要素,它对地表生态环境及各种自然资源的形成与分布具有重要作用。本研究针对澜沧江流域特殊的自然地理环境,应用GIS与遥感图像处理技术方法,通过对澜沧江流域1∶25万数字高程模型数据与地表覆盖遥感数据进行处理,提取流域有关坡度、坡向、地形起伏度等地貌特征要素,并进行定位表达与特征统计分析,结果获得了对流域地貌特征的定位与定量化的总体认识,研究成果直接为澜沧江流域水、土、生物、矿产等资源的综合开发利用,特别是为流域水资源的分配及其综合开发利用研究提供空间信息基础平台。     

黑河绿洲坡面分异演化研究

对干旱区绿洲的物质和能量随坡面分异现象和规律的研究,有助于我们深刻了解不同类型绿洲形成和演化的自然背景和农业资源组合的特点,为农业生产的合理布局和农业自然资源的优化配置提供理论依据。以黑河流域绿洲为例,在综合分析影响绿洲坡面分异的气候、地质构造和地貌演化、地表水和地下水水文化学性质、土壤性状和水资源供应状况等自然地理要素基础上,将黑河绿洲划分为高位绿洲、中位绿洲和低位绿洲等不同类型。在此基础上,分析了黑河流域不同类型绿洲主要农作物气候适宜性随坡面的分异,为绿洲农业资源的优化配置提供了重要的理论依据。     

野外科学观测研究台站（网络）和科学数据中心建设发展

中国科学院地理科学与资源研究所成立80年来,十分重视野外台站（网络）和科学数据中心的建设,取得了辉煌成就。研究所建立了4个野外观测研究网络,引领了中国生态系统研究网络的建设与发展;成立了2个国家级科学数据中心,1个中国科学院数据中心,1个数据出版系统并于2016年加入了世界数据系统;拥有2个国家级野外观测研究站,1个中国科学院野外研究站,形成了独具特色的野外观测研究平台和数据共享服务平台。本文回顾了中国生态系统研究网络、国家生态系统观测研究网络、中国通量观测研究网络、中国物候观测网和禹城站、拉萨站、千烟洲站以及地球系统科学数据中心、生态科学数据中心、资源环境科学数据中心和全球变化科学研究数据出版系统的发展历程。地理资源所台站（网络）从无到有,不断发展壮大,引领了中国野外观测研究事业的发展,支撑了地理学、生态学等重要科学成果产出,科技支撑能力和示范能力大幅提升,有力支撑了华北平原、青藏高原以及南方山地丘陵区的生态文明建设;成为中国地球系统科学、野外台站、资源环境等学科和领域最大的科学数据汇聚中心,数据共享服务成效显著,在国内外具有广泛影响力。在未来发展中,地理资源所将充分发挥野外台站（网络）综合中心作用,强化生态系统、碳水通量、物候等观测研究网络的能力建设,稳步提升野外观测研究站条件保障能力和科学数据中心的数据汇聚能力、分析挖掘能力以及共享服务能力,持续推动和引领中国科学数据的共享,在科学研究和支撑国家需求等方面做出更大贡献。     

国际生态系统观测研究计划及启示

国际生态系统研究计划与全球可持续发展相结合,推动了区域和全球可持续发展相关生态系统科学知识的发现和应用。多尺度、多平台集成的生态系统观测研究网络有力地支撑了上述计划的实施,进而服务于管理决策,促进可持续发展目标的实现。本文阐述了国际生态系统相关研究计划和生态系统观测网络研究发展及其对中国生态系统观测研究网络的启示。全球生态系统相关研究计划的发展显示:面对复杂因素驱动的生态系统变化,生态系统研究需要发展多学科交叉、国际合作的研究平台,需要从单纯的生态系统过程机理的研究转向与全球可持续发展相结合。当前,国际生态系统观测研究网络的观测尺度从站点走向流域和区域,关注的对象从生态系统扩展到地表系统,逐渐将自然生态要素与社会经济相结合,深化了联网观测和联网研究;在观测手段上实现了地面观测和遥感多尺度观测的有机结合,日益注重数据共享和集成,促进了科学知识的产生。今后生态观测网络研究需要扩展观测和研究的时空尺度,深化和规范单要素联网观测和研究,有机结合地面观测和遥感观测,强化生物多样性相关监测与研究,发展耦合自然和社会经济的综合研究,拓展国内外合作研究,融入全球尺度的观测研究网络。     

中国生态水文学发展趋势与重点方向

生态水文学是一门新兴的交叉学科,发展和完善其理论体系和技术方法等对促进中国山水林田湖草系统保护与修复,推进生态文明建设和绿色发展具有重要理论和实践意义。本文阐述了生态水文学发展历程和挑战性问题;结合学科前沿和国家需求,提出了生态水文学在中国的发展战略,主要包括：生态水文综合观测的新技术新方法、生态水文学机理和基础理论、以陆地和水生生态水文过程为核心的多尺度多要素综合模拟与集成、以及生态水文与社会科学的融合等;在此基础上,也提出了中国生态水文学具体发展方向,如多源信息融合与综合观测网络、关键要素的时空格局及其演变特征、综合模型与不确定性、多学科交融研究等;最后提出了中国生态水文学在山水林田湖草及城市等共同体修复和保护中的应用前景。     

不同情景下干旱区尾闾湖泊生态水位与需水研究——以黑河下游东居延海为例

水位作为湖泊重要的水文要素之一,在反映湖泊水量变化,指示湖泊湿地生态环境状况等方面都有重要的生态意义。选取黑河下游尾闾湖东居延海为研究区域,采用湖泊形态学法对湖泊最小生态水面和最低生态水位进行了研究。依据水量平衡原理,结合已有研究对不同情景下的生态需水量进行了估算。最后结合黑河输水河道耗水规律,提出不同情景（水文频率）下各水文断面需下泄水量。研究结果对于干旱区流域湖泊湿地的保护和水资源的合理利用都有重要意义,同时也为黑河流域生态输水工程的实施提供现实的科学依据。     

近47 a来黑河流域的降水时空特征分析及预报评估

 利用1960—2006年黑河流域13个气象站, 地面气温、降水等观测资料,对该流域降水的气候年代际特征及干旱变化的成因进行了初步分析。结果表明,该流域降水量,由于受地形地貌、海拔高度和不同尺度大气环流的影响,流域内降水分配极不均匀,南北差异很大, 呈现为东南多西北少, 但降水日数的年月分布和流域的地理分布与降水量分布基本一致。总体上变化均呈波动性上升状态。同时,对2000年承担黑河流域分水的预报任务中研制的黑河流域降水预报服务系统输出的24~48 h降水量预报过程的准确率进行了TS评分检验。证明该系统对黑河流域的降水具有较强的预报能力,预报产品在气象服务工作中有重要参考价值,同时也为今后的精细化预报业务工作打下了一定的基础。     

1982—2017年黑河流域植被指数动态及其对气候变化与生态建设工程的响应

为改善黑河流域生态系统整体功能,缓解植被退化趋势,中国自2000年起先后在黑河流域实施了一系列生态建设工程。在气候变化背景下,客观衡量生态建设工程的效益具有重要意义。本研究基于1982—2017年归一化差异植被指数（NDVI）数据集和气候数据,采用趋势分析研究黑河流域植被的动态变化,结合偏相关分析和残差分析来剥离气候变化和生态建设工程对植被的影响。结果表明：（1）1982—2017年黑河流域植被NDVI总体波动上升,2000年后NDVI增加速率呈上升趋势;（2）气温和降水的增加趋势对NDVI起正向作用,且降水增加对NDVI的影响更显著;（3）自2000年生态建设工程实施后,人类活动对植被NDVI变化的影响占据主导地位,30.18%的研究区受到生态建设工程的正向影响,其中在耕地和林地的表现尤为突出。这表明生态建设工程对黑河流域植被增加产生重要影响。     

黑河流域湿地资源分布特征

黑河流域湿地是丝绸之路文化孕育和发展的摇篮,对河西走廊的天然生态环境和社会经济发展具有十分重要的作用.采用野外实地调查的方法,开展了黑河流域湿地资源的调查,分类统计了黑河流域的各类湿地面积和湿地分布状况.结果表明,黑河流域有2大类13种湿地类型,湿地总面积为170411.62hm2.黑河流域天然湿地面积为159701....     

人类时空间行为数据观测体系架构及其关键问题

大数据的行为研究具有丰富的数据源,但在数据的尺度、信度、精度、粒度和研究边界等方面仍存在诸多问题,且涉及隐私、可预测性等广泛争议。依据"信息获取方式确定—信息获取手段整合—信息类型划分—信息解析与要素提取—行为属性与要素集成"的思路,构建了整合高精度、全要素和多视角的行为数据观测体系架构。梳理与论述了行为研究中行为变化的尺度依赖特征,个体行为与群体行为数据的区分与综合,行为数据需求与个体隐私边界界定及行为数据的解析、匹配与整合等关键问题。尝试从科学问题的边界界定与数据需求、多源数据采集与整合方法、多要素行为数据解析与集成方法及应用驱动的行为数据应用模式与途径等方面,对行为数据的综合采集与集成处理进行界定。     

Construction of a Comprehensive Observation Network for Natural-Resource Elements in Heihe River Basin,NW China

The construction of a comprehensive observation platform for natural-resource elements would provide data support for studies of dynamic changes in various natural resources, and could serve the needs of natural-resource management and the construction of ecological civilization during a period of global change. As the second-largest inland river basin in NW China, the Heihe River Basin (HRB) lies in the central part of the Silk Road Economic Belt, consequently, pilot studies of resource management in the basin are urgently needed. This paper describes the construction of a comprehensive natural-resource elements observation network in the HRB to meet requirements for natural-resource management, based on natural-resource and Earth-system science. Based on current observations and research, thirteen observation stations were established in different river basins through integration with existing stations, reconstruction and upgrading, and new construction. The main types of land-surface resources in the HRB (grassland, forests, rivers, lakes, deserts, wetlands, and farmland) were included in the observation network constructed for the monitoring of natural-resource elements. Long-term, continuous, and stable observation can yield key data concerning coupling processes, trends of change, and rates of change in natural resources. This is of great significance in improving cognitive ability, scientific management, and strategic decision-making regarding natural resources in the HRB, and can provide a reference paradigm for the observation of and research into natural resources in other basins.     

黑河流域水资源信息系统设计

建立黑河流域水资源信息系统的目标是为黑河流域水资源合理利用与经济社会和生态环境协调发展的研究提供基础数据和技术支撑,并辅助建立流域决策支持系统和水资源模型。本文介绍黑河流域水资源信息系统的设计和应用,共包括27个图层的空间数据、40 a气候和水文序列、以及部分NOAA AVHRR和TM遥感数据,是我国西北内陆河流域最完整的水资源信息系统之一,已被应用于黑河流域水资源合理利用以及水文和生态基础研究。     

黑河流域水资源动态变化及其趋势的灰色Markov链预测

根据有关水文气象台站的观测数据,对黑河流域水资源时空分布特征及变化规律进行了分析,并基于GM(1,1)模型和Markov链原理,提出了一个用于黑河流域的水资源变化趋势预测的灰色离散随机过程模型。结果表明,从1944年有观测记录以来的近60a时间里,以黑河干流为代表的黑河流域天然径流经历了几个长度不等的丰水段与枯水段,而目前正处于1996年开始第5个丰水段的下降段的最低点或自2000年开始的第6个枯水段的起始点。未来几年里,黑河流域天然水资源的变化总体上将呈现一种偏枯或平水偏枯的状态,但径流偏枯的幅度将不会很大。     

黑河流域水问题与水管理的初步研究

水资源已从自然资源跃升为国家关键性、基础性战略资源,我国是联合国列为13个贫水国之一,占国土面积1/3的内陆河地区先天性的资源缺陷叠加不合理的利用使得水问题成为内陆河流域经济发展和环境保护的关键性问题。分析了中国典型内陆河——黑河的水、生态、环境问题;指出了传统生产条件下流域水资源利用已经走到尽头,缓解流域水资源矛盾必须提高单方水的效益;概要了“黑河流域水-生态-经济系统试验示范研究”在上游水源涵养区培育、中游节水型绿洲构建、下游生态水利用率提高以及生态经济学研究的部分成果,显示出提高流域水-生态-经济综合效益仍有较大潜力。在流域尺度上认识内陆河地表过程及其演变规律,集成生态技术体系和模式,重视流域尺度的水循环,实现流域尺度的生态水文学实验研究,建立内陆河流域科学基础应为长期努力的方向。     

River basin planning in Nigeria

This paper discusses the concept and practice of river basin planning in Nigeria. The first River Basin Development Authorities (RBDAs) were established in 1973 and the number was increased to nine in 1979. A number of major water resource projects were developed during the 1970s, particularly dam and irrigation schemes. In this paper the importance of political factors in river basin planning is discussed, and planning in two particular basins is described. In the Gongola River Basin the pattern of project development demonstrates the lack of integrated basin planning, and in the Sokoto River Basin adverse environmental impacts occurred when one project was developed without consideration of the resources of the rest of the basin. The disappointing economic performance and social impacts of RBDA schemes are described, and the future contribution of river basin planning to development in Nigeria is discussed.     

黑河流域水资源的统一管理与承载能力的提高

黑河流域中、下游水资源利用矛盾十分尖锐，利益调整也极为复杂，1999年成立了黑河流域管理局，为实现以流域为单元，进行统一规划、统一调度、统一管理，建立权威、高效、协调的流域管理体制创造了条件，并在2000年和2001年实施“全线闭口、集中下泄”全流域水资源定量分配。实践证明只要掌握山区水资源动态、实施退耕还林还草与退水、从农业节水开发流域水资源潜力，完全可以取得成功。尽管在实施国务院批准的跨省区的分水方案时，还存在诸多困难，但只要加紧采取“保护上游、整治中游、拯救下游”的综合治理、强化全流域水资源统一管理、加快流域全面节水步伐、加大科技投入等四方面措施，就能突破流域水资源瓶颈障碍，力求不增加流域消耗水量，而达到经济增长，并使流域生态系统逐步走向良性循环。     

辽河流域生态需水估算

从辽河流域存在的环境问题出发,在确定主要生态需水类型的基础上,基于水资源分区,分别估算各水资源分区的不同类型的生态需水,包括枯季河道生态需水、汛期输沙需水、入海需水、地下水恢复需补充的水量、河口湿地生态需水等。针对辽河流域季节性河流的特点,提出了枯水季节最小流量法的枯季河道生态需水计算方法。计算结果表明,辽河流域生态需水总量为130.44×10⁸m³,占地表径流的48.3%,其中浑太河、东辽河2个水资源分区的生态需水量占地表径流的比例在60%以上,辽河干流生态需水量占地表径流的53.5%,其余水资源分区生态需水量占地表径流的比例均在50%以下。研究结果为流域水资源配置及水环境保护与恢复提供科学依据。     

河西内陆河流域水生态安全评价研究

水安全评价相关研究已有较多成果,但绝大多数采用P-S-R(压力-状态-响应)及其扩展模型,且评价指标体系的优化校准几乎从未提及。本文将W-SENCE(与水有关的社会-经济-自然复合生态系统)模型引入水生态安全评价领域,从水生态安全的自然属性和社会经济属性方面构建水生态安全评价指标体系,结合模糊系统分析及改进生态位理论对指标体系分析、优化,以优化后指标体系对河西内陆河流域2014-2017年的水生态安全状况模糊综合评价。结果表明:指标B3(工业增加值)、B13(河川基流量)、B17(产水系数)、B20(引水量)的改进生态位宽度值相对最大,对指标体系影响相对最小,建立优化指标体系时剔除。优化后指标体系中,指标C11(多年平均降水量)、C16(蓄水量)、C17(地表水源供应量)、C18(地下水资源供应量)、C24(生态环境用水量)、C29(节水灌溉面积)权重最大,为流域水生态安全主要影响因子,表明加大水利基础设施投入,发展节水灌溉农业,保护生态环境是提高内陆河流域水生态安全状况的最有效措施。2014-2017年,黑河流域水生态安全状况持续好转,石羊河和疏勒河流域水生态安全状况均呈持续恶化趋势,应作为重点治理区域,内陆河流域水生态安全状况“整体改善,局部恶化”趋势仍在持续。结果可为河西内陆河流域水行政、生态环境管理、生态风险决策提供理论支持。     

Adaptation of U.S. Water Management to Climate and Environmental Change

This study addresses the current status of U.S. water resource management adaptation at the river basin scale. Four large basins, the Colorado, Platte, and Delaware rivers, as well as the Everglades Basin were examined to gain a diverse national perspective. The research program utilized qualitative methods, including observation, interviews, and questionnaires, to survey diverse basin management participants. Fifty-four participants in the case basins were interviewed on their perceptions and actions concerning the effects of climate variability and change. The research objective was to compare the cases in an adaptation assessment. Water decision makers in the United States make basin resource decisions based on a local physical and sociocultural environment. Therefore, although climate change is a global hazard, the characteristic local responses are unique for each of the study basins. The most employed adaptation method currently cited is a paradigm shift from command and control of basin resources to adaptable, flexible, no-regrets strategies, effective as responses to a wide array of potential effects from global environmental change.     

汾河流域城市化与水资源耦合协调关系研究

通过构建汾河流域城市化与水资源系统指标体系,利用综合评价法对2010—2019年汾河流域城市化和水资源综合水平的变化趋势进行分析,在此基础上构建耦合协调度模型,分析汾河流域城市化与水资源的耦合协调关系。结果表明：汾河流域城市化综合指数整体呈上升趋势,城市化子系统重要程度表现为经济城市化>社会城市化>空间城市化>人口城市化;水资源综合指数呈波动上升趋势,水资源子系统重要程度呈现出水资源利用>水资源水平>水资源保护,水资源环境不断优化,2013年出现短期下降,主要受水资源量和用水量等要素的影响;从时间上看,2010—2019年汾河流域城市化与水资源耦合协调度不断提高,经历了从2010年低水平轻度失调到2019年高水平协调发展过程;空间上,2010—2019年汾河流域六市城市化与水资源耦合协调度不断提升,吕梁、太原、忻州达到良好协调水平,临汾、运城处于勉强协调水平,而晋中则处于磨合阶段的濒临失调水平。