甘宁蒙陕农牧交错区的水资源及节水研究

甘宁蒙陕农牧交错区干旱缺水,黄河是惟一的过境河流和水源,但河水资源在该区已开发,利用过度,已造成了断流灾害和一系列重大环境问题。"南水北调"西域工程调入黄河的水量,主要是保证黄河流域社会经济结构调整和生态环境保护重建的需水,水源分配也基本上未考虑农业用水(兰州-河口镇段只安排了2亿m³农业用水)。显而易见,该区水资源的利用,主要是节水。尤其在甘宁蒙陕农牧交错区建成的几处扬黄灌区,普遍存在重开源轻节流,重骨干工程轻田间配套工程建设,重工程轻管理的思想,起点低工程不配套,水资源浪费损失严重,利用率低。     

1977年以来黄河临河段河岸冲淤变化及河道萎缩速率

不同时段河道的侧向侵蚀/加积面积变化的定量研究可以揭示河道的变化特征。以黄河临河段213 km长的河段为研究对象,利用1977年以来19个时段基于遥感影像绘制的河道平面形态图的面积变化来估算其4个亚河段（S1、S2、S3和S4）在不同时段的河岸侧向侵蚀/加积面积以及全河段的河道平均萎缩速率。研究结果表明,黄河临河段左右河岸在37年间都表现为侧向净加积,其4个亚河段左岸的侧向累计加积面积分别为33.16 km²、49.59 km²、29.52 km²和30.85 km²,其中1995-2000年的加积面积分别占到其总加积面积的85.5%、51.2%、47.2%和104.6%;右岸的侧向累计加积面积分别为30.83 km²、8.74 km²、26.44 km²和18.76 km²,而1995-2000年的加积面积分别占到其总加积面积的57.2%、111.9%、65.7%和61.6%。该河段河道面积1977-2001年具有减小趋势,2001年之后河道表现为侧向侵蚀、加积的交替变化,1977-2014年间河道平均萎缩速率为6.16 km²/yr。该河段河道平面形态值最明显的变化也发生在1990s,与1995年相比,2000年的河道长度增加了5.8%,河道面积减少了39.4%,河道平均宽度减小了42.8%,弯曲系数增加了6.6%。黄河临河段河道形态剧烈变化及河道严重萎缩都发生在1990s,这主要是黄河上游刘家峡和龙羊峡水库联合运行导致汛期水沙量大量减小所致,4个亚河段的河岸冲淤变化还受到局部河岸物质结构、护岸工程及水动力差异的影响。随着2000年后河流综合管理措施的调整,黄河临河段河道的上述变化趋势明显弱化,河流健康程度有所好转。     

黑河流域中游绿洲边缘地表水和地下水水化学特征分析

以黑河流域中游典型绿洲边缘地表水（水库水、河流水）和地下水为研究对象,选取2005—2013年地下水和地表水水化学离子连续监测数据,综合运用描述性统计、Piper图、Gibbs图、离子相关性等方法,对水化学类型及其控制因素进行系统分析。结果表明：① 在2005—2013年地下水总溶解固体（TDS）呈上升趋势,而地表水（河流水和水库水）TDS呈下降趋势,同时,地下水TDS显著高于地表水;② 在年际尺度,地下水离子浓度均随时间增加而显著升高,而河流水和水库水离子整体呈下降趋势;在年内尺度,地下水NO₃^?离子浓度呈现8月显著高于5月的特征,河流水Ca²⁺、SO₄^2?离子浓度8月高于5月,而水库水所有离子含量5月高于8月;③ 在2005—2013年,地表水和地下水水化学类型变化：地表水水化学类型在2005—2009年由HCO₃^?-SO₄^2?-Ca²⁺-Mg²⁺ 转变为HCO₃^?-Ca²⁺-Na⁺,而2009—2013年水库水转变为HCO₃^?-SO₄^2?-Ca²⁺-Mg²⁺,河水转变为HCO₃^?-SO₄^2?-Ca²⁺-Na⁺;地下水水化学类型由HCO₃^?-SO₄^2?-Ca²⁺-Mg²⁺ 型转变为SO₄^2?-HCO₃^?-Ca²⁺-Na⁺-Mg²⁺ 型;地表水和地下水中SO₄^2?、NO₃^?变异系数最大,是随环境因素变化的最主要敏感离子;④ Gibbs图表明,地表水和地下水中离子主要来源于岩石风化作用,方解石、白云岩等碳酸盐岩或硅酸盐岩矿物的风化溶解是该地区离子主要来源。     

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。     

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。     

土库曼斯坦水资源现状及利用问题

土库曼斯坦地处亚洲中部干旱区西南部,沙漠广布,水资源短缺,是阿姆河等跨界河流水资源的主要消耗区,水资源利用问题及矛盾十分突出。开展该国水资源及其开发利用研究,对研究跨界河流及极度干旱区水资源可持续利用具有重要的借鉴意义。土库曼斯坦是中亚水资源总量最少的国家,河流多数跨界,出入境水量约为233×10⁸ m³,可利用水量远大于国内水资源总量,其中地表水资源总量约为9.39×10⁸ m³,地下水可开采量为5.69×10⁸ m³,而该国最主要的水利工程——卡拉库姆运河调来了阿姆河近1/3的水量,增加了灌溉面积。在水资源利用中,实际用水量的90%以上被用于农业灌溉,工业用水占7%左右,城市生活用水占2%。土库曼斯坦水资源主要靠调水工程和灌渠从界外引入,由于缺乏技术和资金支持,基础设施老化、管理混乱、水资源纷争复杂多变等水资源利用问题十分突出。在全球变化背景下,土库曼斯坦应加强在水资源的合理配置与高效利用、水资源国际合作等方面的工作,合理开发利用水资源。     

典型喀斯特地貌空间配置的洪水资源化机理——以贵州省为例

洪水资源化是解决喀斯特地区水资源严重缺乏的有效途径。文章在贵州省喀斯特地区选取40个流域作为研究样区,利用面向对象技术的监督分类型方法,提取典型喀斯特地貌类型;分析流域样区特征,利用系统聚类法,将其划分为6种流域类型,即是：喀斯特低中山型（Ⅰ）、峰丛谷地型（Ⅱ）、混合型（Ⅲ）、峰林盆地（溶原）型（Ⅳ）、峰丛洼地型（Ⅴ）和峰林地貌型（Ⅵ）;利用相关分析方法,分析不同地貌空间配置对洪水径流特征的影响,探索地貌空间配置对洪水的分配与承载规律,从流域结构角度研究地貌空间配置对洪水资源化的实现。研究表明：1）洪水径流模数、径流系数及其C_v值曲线呈现“双峰型”分布,且分别在峰丛谷地型流域（Ⅱ）和峰丛洼地型流域（Ⅴ）达极大值;2）不同流域类型实现洪水资源利用总量,从大到小排序为：Ⅴ（6.22×10⁸ m³）>Ⅰ（2.88×10⁸ m³）>Ⅵ（1.49×10⁸ m³）>Ⅱ（1.34×10⁸ m³）>Ⅳ（1.25×10⁸ m³）>Ⅲ（0.55×10⁸ m³）;3）除峰丛谷地型（Ⅱ）和混合型（Ⅲ）流域外,所有流域类型的地下洪水资源总量大于地表洪水资源总量。喀斯特流域的洪水资源化,深受喀斯特地表的起伏及其流域侵蚀基准面和溶蚀基准面的控制。     

河西走廊中段临泽绿洲水资源供需平衡及承载力分析

水资源管理制度改革及种植业结构调整是提高西北干旱区绿洲水资源承载力的有效途径。结合2000-2015年临泽绿洲地表水与地下水资源利用、种植业分布格局、水利设施建设等资料,采用水资源承载力平衡指数（IWSD）和地下水开采潜力指数分析了临泽绿洲水资源供需平衡的年际变化,并利用适宜灌溉规模对绿洲水资源最大承载力进行了研究。分析得出：2000-2015年期间,在P=50%来水情况下仅蓼泉和板桥灌区能维持水资源供需平衡且地下水开采不超过最大允许开采量;受水资源管理改革、种植业结构调整等因素影响,绿洲单位面积耗水量下降0.35×10⁴ m³·hm^-2;优先保证绿洲内部生活、工业及生态用水,2020年规划下可承载灌溉面积为（3.51～3.91）×10⁴ hm²。适当缩减绿洲边缘灌溉面积,协调各灌区井渠灌溉是实现绿洲“水-生态-经济”可持续发展的有效途径。     

塔里木河流域土地开发的生态响应研究

60 a来塔里木河流域耕地面积净增100×10⁴ hm²,在流域内部形成众多生态环境安全问题。通过选取水资源生态环境指数、社会生态环境指数和生态环境压力指数,运用ESDA空间分析方法和GWR模型对塔里木河流域35 a间土地开发与生态时空演变特征和空间响应关系进行研究,构建"土地开发-生态风险预警"模型,得出以下结论：1980-2015年克孜勒苏州和喀什地区生态等级正向转移比例较大,有84.86%的比例由较低等级（I）正向转移为低等级（Ⅱ）;和田地区的克里雅河流域,阿克苏北部区域以及塔里木河末端且末县等级退化严重,负向转移比例23.46%。和田、阿克苏、喀什地区每增加1.0×10⁴ hm²未利用地开垦规模,综合生态环境分值下降0.60到0.35,而克孜勒苏州则上升1.3~2.1;上游喀什与中游阿克苏两地区每1.0×10⁴ hm²生态退耕,每年将分别化解32.06×10⁴ t和15.60×10⁴ t化肥污染压力。阿克苏地区与巴音郭楞州土地开发生态风险达到环境资源承载力指数的75%以上,预警程度超过Ⅱ级,而克孜勒苏州土地开发处于生态安全范围。每1.0×10⁴ hm²未利用土地开发,全流域风险指数增长均值为0.003 4,下游巴音郭楞州在增加15×10⁴~20×10⁴ hm²耕地后,生态风险将逼近并超过环境预警界限,上游克孜勒苏州将在15 a之后进入中度警告阶段。     

最小数据方法在生态补偿中的应用——以甘南黄河水源补给区为例

甘南黄河水源补给区蓄水、补水功能对整个黄河流域水资源调节起了关键作用,亟需建立生态补偿机制保护生态环境。采用最小数据方法模拟出了草地水源涵养服务供给曲线,根据不同的生态恢复目标,确定补偿标准,估算新增水源涵养量。研究结果显示:(1) 通过生态补偿提高甘南黄河水源补给区水源涵养能力是可行的; (2)当合作、夏河、玛曲、碌曲、卓尼、临潭的补偿额分别达1 024.3、999.79、861.74、1 008.54、585.54、983.22元/hm²时,该区退化草地将全部禁牧,将新增水源涵养量2.253×10⁹m³;(3) 草地提供的水源涵养服务和农户经济行为存在空间异质性,因此应建立差别化、动态化补偿标准。     

Analysis on water supply and demand of North China Plain

IntroductionIn terms of water resources supply and demand analysis, the North China Plan which is the main waterreceiving area of the proposed southjnorth water transfer project, is often considered as a whole region.Adrinistrahvely, the region includes mbocipalihes of Beding and Tianjin, most pal'ts of provinces ofHebei (herealler known as Hebei), Henan olereafter known as Henan) and Shandong (herealler known asShandong) able l). The Nortll China Plain covers an area of 191 250 klllZ wi…     

水资产负债表编制中水资源资产核算账户的建立与分析——以黑河中游张掖市为例

探索编制自然资源资产负债表,对领导干部实行自然资源资产离任审计,是十八届三中全会提出的重要决定,国内外尚未见编制先例。基于模糊数学综合评价模型,以黑河中游张掖市为研究区,从水量、水质、人口、社会经济和生态环境5个方面选取18个指标,通过层次分析法确定指标权重,对核算期初2010年的水资源价格进行综合评价,建立了2010-2014年的水资源资产的实物型账户、价值型账户。结果表明:(1)核算期初2010年张掖市的水资源资产实物存量为1.288亿m³,核算期末2014年为5.157亿m³,2010-2014年水资源资产实物流量变化为3.869亿m³。(2)张掖市水资源资产价格为2.68元·m^-3,为实物型账户价值化转化提供数据支撑。(3)核算期初2010年水资源资产价值为2.731亿元,核算期末2014年水资源资产价值为10.933亿元,张掖市2010-2014年水资源资产价值变化量累计为8.2亿元,但考虑到水资源年度间的变化,可以认为5年间张掖市水资源资产价值基本持平。     

京津渤地区的水资源及开发利用中的环境问題

作者初步估算了京津渤地区的水资源,全区水资源总量多年平均为129.67亿立方米,可供水资源为87.13亿立方米.进而讨论水资源开发利用中的几个环境问题:供需矛盾突出、旱涝频繁、地面沉降和水源污染.并就如何合理利用水资源和保护水资源问题提出了建议.     

The Analysis of Water Footprint of Production and Water Stress in China

Water footprint of production can be used to identify pressure on national or regional water resources generated by production activities. Water stress is defined as the ratio of water use (the difference between a regional water footprint of production and a green water footprint) to renewable water resources available in a country or region. Water stress can be used to identify pressure on national or regional water resources generated by production activities. This paper estimates the water footprint of production and the water stress in China during the years 1985-2009. The result shows that China’s water footprint of production increased from 781.58 × 10⁹ m³ in 1985 to 1109.76 × 10⁹ m³ in 2009. Mega-cities and regions with less agriculture production due to local climatic conditions (Tibet and Qinghai) had lower water footprint of production, while the provinces (Henan, Shandong) with higher agriculture production had higher footprint. Provinces with severe water stress increased from 6 in 1985 to 9 in 2009. High to severe water stress exists mainly in mega-cities and agricultural areas located in the downstream areas of the Yellow River and the Yangtze River in North and Central China. The outlook for water resources pressure in China is not optimistic, with areas of stress expanding from northern to southern of China.     

水资源复杂适应配置系统的理论与模型

在对水资源配置系统的复杂性及其复杂适应机理分析的基础上，应用复杂适应系统理论的基本原理和方法，构架出了全新的水资源配置系统分析模型，同时对系统的动力机制、主体行为特性和系统状态的评价方法进行了描述，形成了一个较为完整的研究体系，用于分析水资源配置系统的演化规律，并应用这种分析方法对南水北调工程对受水区水资源配置的影响进行了简要的研究。     

华北地区水循环与水资源安全:问题与挑战

华北缺水及其日趋严重的生态环境变化是中国首要解决的问题之一。目前,由于山区与平原径流明显减少和过量开发水资源,造成了地下水漏斗加深、平原区河道干涸、湖泊湿地萎缩、地表和地下水污染等生态环境恶化问题,严重影响到华北地区水资源安全,已引起党和国家的高度重视。本文以海河流域为重点对象,通过国内外学科前沿进展综述,指出华北地区缺水及其导致的生态环境恶化问题背后的自然和人文因素作用与发展演化的背景,强调高强度人类活动作用下的水循环基础研究的重要性,提出华北地区水资源安全的水循环基础与应用问题研究的若干建议与思考。研究自然和人类活动双重作用下的华北地区水循环过程,水体运动与污染物质输移及其与生态环境演变耦合机制,阐明华北地区"河道断流,水体污染,湿地消失,地下水枯竭"的成因规律,特别是人类活动的驱动分量,提出生态环境修复的理论基础,不仅对变化环境下流域水环境演变的地学基础科学前沿研究有重大的学术价值,而且对中国可持续发展和社会进步具有重要的战略意义。     

东北区农业水资源可持续利用地域分异的因子分析

指标体系评价农业水资源可持续利用 (Sustainable Utilization of Agricultural Water Resources,SUAWR),能较好地涵盖SUAWR内涵各方面信息。但指标数过多,易产生指标间信息重叠现象,使问题复杂化;指标数过少,损失过多信息,易产生错误评价结果。因子分析法能用较少的综合主成分提取各指标的有效信息,从各SUAWR空间分异的影响因素中,析出主导因素,简化复杂系统可持续发展能力空间分异的分析。研究表明,东北地区SUAWR大体上表现为由北、东北、东三个方向呈弧形向内由强变弱,其主导因素是水资源丰度、生态环境保育水资源能力、水资源利用效益。这些因素的测度指标中,与本区SUAWR地域分异明显相关的有:耕地均水资源量、耕地均生长季降水量、年蒸发量与年降水量差值等水资源丰度指标,干旱指数、径流系数等生态环境保育基础指标,及水田比例、单方灌溉水水稻产量等指标。分析表明,该区SUAWR的全面改善关键在于SUAWR人为影响因素的调节。     

气候变化对华北地区水资源供需影响的模拟预测

本文选择海河南系为华北地区的代表性区域,建立了该区水资源系统动力学模型(SD),对供需平衡在不同气候情景下的发展变化趋势进行了模拟预测。预测结果表明:气候变化对研究区水资源系统的正常运行将产生一定影响,尤其是对经济发展速度带来一定影响,但在本文假设的气候变化幅度范围,即(T≤1.8℃,ΔP≥-0.24%,气候变化不会改变水资源系统运行和发展的基本规律。经济发展、科技进步、人口增长和管理水平提高是水资源系统运行和发展变化的内在动力,决定着水资源系统及其供需平衡发展变化的基本趋势。预测结果可作为研究区需水管理和节水水平提高的定量参照指标,同时也为其经济规划、水资源调配提供必要的决策依据。