流域水资源开发阈值模型及其在黄河流域的应用

流域水资源开发阈值是流域水资源合理利用的基础和流域生态系统健康的保证。随着水资源短缺引起的 问题日益突出, 人们对水资源开发阈值的认识也在不断加深, 从最初的“水资源总量”、“可利用量”和“可供水量” 等, 到考虑生态需水和水质保护的水资源可利用量。本文在这些理念的基础上, 提出一种新的流域水资源开发阈值 及其计算模型, 即考虑水资源量、不可利用的洪水量、被污染水量、生态需水量及重复计算水量, 综合计算流域水资 源开发阈值。黄河流域作为我国水资源严重短缺地区, 水资源开发面临严峻挑战。以黄河流域为例, 运用该阈值模 型对黄河流域水资源开发阈值进行初步计算, 得到开发阈值多年平均约为238 亿m3, 占黄河天然径流量的40%左 右, 符合国际公认的流域水资源开发标准。     

流域尺度生态需水的估算模型与应用--以克里雅河流域为例

以我国西部典型干旱区新疆南部的克里雅河流域为研究区,通过分析各生态系统需水的结构特征,估算了生态需水的规模,讨论了生态需水的供需平衡问题。研究发现,全流域生态需水总量约为6.93×10⁹m³/a,平均每公顷植被的最小生态需水为413.9m³/a。在各植被类型中,沼泽地耗水、草地耗水、林地耗水分别约占植被总生态需水量的47.6%、43.4%与9.0%,由此可见,沼泽地和草地耗水是该流域植被生态需水的主体。研究结论对于制定水土资源开发利用规划,保障当地水资源的良性循环,实现水资源的可持续利用,恢复和重建生态环境,具有重要的参考价值。     

东辽河流域坡面系统生态需水研究

以东辽河流域累积46个测站52年的水文资料和1986年、1996年、2000年Landsat TM数字图像为源信息，在分析景观格局、流域降水和径流时空分布的基础上，探讨东辽河流域坡面系统生态需水的时空变化和平衡分区。东辽河流域坡面系统景观的优势度较强，斑块的形状较为规整，但分布较散，同时受到人灰活动的干预非常强。水文情势的空间分异明显。东辽河流域坡面系统全年平均生态需水量为504.72mm(324.08mm～618.89mm），5～9月份生态需水量占全年生态需水总量的88.29%，下游形成生态需水的高值区。坡面系统生态需水量的极端满足程度仅为90%，全年和生长季（5～9月）生态缺水区分别占了全流域总面积的60.47%和74.01%，从生态需水的缺水数量和缺水区域来看，缺水区域大的趋势尤为严峻，必需采取全流域用水的综合调配。     

黄河流域湿地保护与高质量发展

黄河是中国第二长河,是中华民族的母亲河,孕育了灿烂的中华文明,保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计。黄河流域作为中国北方重要的生态屏障和经济地带,在中国经济社会发展和生态安全方面地位显著。党中央着眼于生态文明建设全局,深入理解绿色发展理念,提出了保护黄河的重大国家战略。湿地生态系统保护是黄河流域保护的重要一环,加强黄河流域湿地保护治理,对维护黄河流域生态系统功能,保障黄河长治久安,促进全流域高质量发展具有重要意义。当前黄河流域的生态环境脆弱,资源配置不合理,湿地被过度开发,流域湿地生态系统退化形势严峻。为了深入了解黄河流域湿地的状况,推动湿地保护工作,简述了黄河流域湿地的现状,重点从黄河流域湿地存在的问题出发,以生态文明思想为引导,以维护黄河生态安全为目标,探究黄河流域湿地保护与高质量发展的协同模式,提出加强黄河流域湿地保护和高质量发展的建议,以实现黄河成为造福人民的幸福河的美好愿景。     

生态环境需水研究现状和展望

生态环境需水是国内外生态水文学研究的热点问题。本文回顾了国内外生态环境需水研究的现状,并对今后生态环境需水研究进行了展望。研究认为:国外对生态需水的研究侧重于河流生态系统,主要是利用所关心的鱼类对河道物理形态、水流状况等变化的响应关系,来确定河流的最小或最佳流量,研究方法主要以水文学法、水力学法和生境模拟法为主。20世纪90年代后,提出了考虑河流生态系统可接受的流量变化,以维持河流生态系统整体功能为目标确定河流生态需水的研究思路。在国内,生态需水研究起步较晚,但发展较快。研究大致经历了二个阶段:1988年至1998年是对生态需水相关概念的认识阶段,1998年之后才真正进入起步性研究阶段。因此,许多理论和方法都有待加强研究。最后,本文提出了以同位素示踪、遥感等技术为支撑,加强生态需水机理和不同时空尺度生态需水转化等问题的研究。     

黄河中上游河道生态水短缺价值损失探讨

作为生态系统中最为关键和重要的因素,黄河中上游的水资源十分短缺,而如何定量计算由于水短缺而导致的生态价值损失是一个复杂的问题。本文首先对生态价值进行分类,并对国内常用的评估方法进行介绍。根据黄河中上游的特点将生态需水分为输沙需水、基本生态需水和蒸发需水三个部分,在此基础上,利用市场价值法和影子工程法对短缺水量引起的生态价值损失进行了计算。结果显示2002年黄河中上游生态价值损失中由泥沙淤积引起的部分最大,达到了35.3亿元,其次是水质污染和渔业损失,分别为15.5亿和8.0亿元。由于数据的限制,本文未对水土保持、净化空气、科学文化功能等其他生态价值损失进行计算。最后提出跨流域调水是弥补生态损失的有效方法。     

考虑水文变异的黄河干流河道内生态需水研究

气候变化及人类活动导致水文变异,变异前后样本总体分布显著不同,即改变了当地生态系统的水文状况,打破生态平衡。本文使用滑动秩和检验(Mann-Whitney U检验) 分析水文变异,并对水文变异成因做了系统的分析。在此基础上,对变异前各月平均流量序列用线性矩法推求GEV分布参数,求出概率密度最大流量,并将其视为相应月河道内生态流量。本文用该法计算黄河干流7 站各月河道内生态流量,即得河道内生态需水情况。分析表明,考虑水文变异的河道内生态需水计算方法是可行的;水文变异后,黄河流域干流各水文站满足生态需水的频率大大降低,汛期降低幅度比非汛期大;黄河生态系统水环境恶化的主要原因是人类活动。     

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。     

海滦河流域河流系统生态环境需水量计算

从水资源开发利用中的生态环境问题出发 ,探讨河流系统生态环境需水量的内涵。指出生态环境需水量是指地表水体维持特定的生态环境功能所必须蓄存和消耗的最小水量。在这一概念的基础上 ,构建计算河流系统生态环境需水量的理论基础。以海滦河流域为例 ,分三部分(即河流基本生态环境需水量、河流输沙排盐水量和湖泊洼地生态环境需水量 )概算了区域河流系统的生态环境需水量。计算结果表明海滦河流域生态需水量为 1 2 4× 1 0 8m3 ,约占流域地表径流总量的 54%。认为海滦河流域水资源开发率超过 40 %时 ,就会对生态环境造成严重影响。     

基于遥感生态指数的黄河流域生态环境质量变化及影响因素分析北大核心CSCD

黄河流域在中国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位,同时面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等一系列生态问题。掌握黄河流域生态环境质量状况及其时空变化特征,是推进黄河流域生态保护和高质量发展的基础保障。基于长时间序列的遥感生态指数(RSEI)对黄河流域近20年生态环境质量进行动态监测和时空特征分析,并从自然因素、政策措施因素和社会经济因素3个方面对流域生态环境变化的影响因素进行分析。结果表明:黄河流域生态环境质量处于中等水平,2001—2019年RSEI平均值为0.497,增长0.04,呈现整体改善、局部轻微波动的趋势。复杂的自然因素给流域生态保护工作带来困难;而相应的生态保护政策和修复措施则起到积极作用;另外社会经济因素,如人口总数量和夜间灯光总值的大幅增长对生态环境变化产生了区域性扰动。     

冀西北坝上地区不同植被类型的生态需水量

为了了解冀西北坝上地区不同植被的生态需水量,为该地区的植被建设提供科学依据,采用实际观测数据及Irmak-Allen公式对张北坝上地区乔木林、灌丛和草地的生态需水量、生态缺水量进行了研究。研究结果表明,冀西北坝上地区3种植被生长季的实际蒸散量由高到低为乔木林、灌丛和草地,分别为401.81 mm、358.78 mm和346.02 mm。生长季乔木林、灌丛和草地的最小生态需水量分别为243.96mm、218.35mm和211.36mm,适宜生态需水量分别为472.99mm、423.34mm和409.77 mm,适宜生态缺水量分别为198.56 mm、148.91 mm和135.34 mm。植被生态缺水量具有明显的季节性,5、6月份缺水量最大,7-10月份较低,甚至还有盈余,5、6月份进行人为补水将有助于缓解植被的干旱胁迫。冀西北坝上地区的降雨量能够满足乔木林最小生态需水量的要求,但与适宜生态需水量差距较大,不足以使乔木林维持良好的生长状态,这是导致坝上地区杨树防护林退化的主要原因。     

黄河流域NDVI/土地利用对蒸散发时空变化的影响

基于蒸散发(ET)、归一化植被指数(NDVI)及土地利用数据利用M-K检验、Sen趋势分析等方法,研究2001-2015年黄河流域ET时空分布及不同植被覆盖/土地利用下的ET变化规律。结果表明:(1)黄河流域年均ET呈东南高西北低的空间分布格局,与植被覆盖和土地利用的关系具有较好的一致性;(2)黄河流域ET、NDVI均呈现波动式增长状态,土地利用除草地外其他类型面积均有增加,上中下游的变化具有明显差异;(3)流域大部分地区ET与植被呈正相关关系,植被变化是影响ET的主要因素之一;(4)黄河流域土地利用类型对ET的响应时空差异比较明显。     

渭河流域全新世黄土与环境变迁

根据黄土理化性质与风化成壤类型,孢粉分析与植被,人类聚落位置迁移与河流水文和气候干湿变化关系等,阐明了渭河流域全新世包含三个寒冷干旱—温暖湿润气候变化旋回,每一旋回的周期约为3700年。现在处于第三旋回暖湿阶段后期,隋唐以来的气候状况还将延续500年左右。     

长江、黄河流域生态系统服务变化及权衡协同关系研究

长江、黄河流域是中国重要的生态屏障,近几十年来强烈的人类活动改变了长江、黄河流域的自然景观,使生态系统功能遭到破坏,了解流域内生态系统服务的变化、相互作用和驱动因素是流域生态系统管理和调控的重要基础。本文利用土地利用、土壤类型和气象等数据,对2000—2016年长江、黄河流域的NPP、土壤保持和产水服务进行时空变化分析;采用相关分析法和约束线研究生态系统服务之间的权衡协同关系和约束效应。结果表明：① 2000—2016年,长江、黄河流域的NPP分别以3.21 gC/m²和3.92 gC/m²的速率递增,产水量和土壤保持量在长江流域分别以1.25 mm/a的速率递增和55 t/hm²的速率递减,而在黄河流域,产水量和土壤保持量分别以0.04 mm/a的速率递减和3.31 t/hm²的速率递增。② 长江、黄河流域的NPP、土壤保持和产水服务之间互为协同关系。长江流域的NPP和产水服务与土壤保持服务之间为驼峰型约束,NPP与产水量之间为凸波型约束。③ 黄河流域的NPP与土壤保持间的约束线形态为凸波型,NPP与产水量之间为驼峰型约束,而产水量与土壤保持之间为指数型。定量化研究不同流域的生态系统服务并探究其影响因素,对于了解和优化不同地区的生态系统服务有重要意义。     

Land Cover Status in the Koshi River Basin,Central Himalayas

The Koshi River Basin is in the middle of the Himalayas, a tributary of the Ganges River and a very important cross-border watershed. Across the basin there are large changes in altitude, habitat complexity, ecosystem integrity, land cover diversity and regional difference and this area is sensitive to global climate change. Based on Landsat TM images, vegetation mapping, field investigations and 3S technology, we compiled high-precision land cover data for the Koshi River Basin and analyzed current land cover characteristics. We found that from source to downstream, land cover in the Koshi River Basin in 2010 was composed of water body (glacier), bare land, sparse vegetation, grassland, wetland, shrubland, forest, cropland, water body (river or lake) and built-up areas. Among them, grassland, forest, bare land and cropland are the main types, accounting for 25.83%, 21.19%, 19.31% and 15.09% of the basin’s area respectively. The composition and structure of the Koshi River Basin land cover types are different between southern and northern slopes. The north slope is dominated by grassland, bare land and glacier; forest, bare land and glacier are mainly found on northern slopes. Northern slopes contain nearly seven times more grassland than southern slopes; while 97.13% of forest is located on southern slopes. Grassland area on northern slope is 6.67 times than on southern slope. The vertical distribution of major land cover types has obvious zonal characteristics. Land cover types from low to high altitudes are cropland, forest, Shrubland and mixed cropland, grassland, sparse vegetation, bare land and water bodies. These results provide a scientific basis for the study of land use and cover change in a critical region and will inform ecosystem protection, sustainability and management in this and other alpine transboundary basins.     

植被生态用水结构及绿水资源消耗效用——以黄河三门峡地区为例

以黄河三门峡地区为研究对象,构建适用于流域尺度植被生态用水估算的生态水文模型,对三门峡地区20世纪50年代以来植被生态用水量进行了定量模拟,得到研究区植被生态用水时空结构差异.在此基础上,对三门峡地区不同植被类型绿水资源消耗效用进行了分析,提出该区域植被结构调整方案.结果表明:三门峡地区植被生态用水量自20世纪50年代以来,由于气候和土地利用状况的变化,总体呈现出降低-稳定-上升的趋势;生态用水空间结构主要表现在不同植被类型下生态用水量差异上:林地最大,其次为农作物、灌丛,草地最小;林地高效消耗比例最大,其次为草地和灌丛,农用地最小.基于不同植被类型绿水资源消耗效用分析,提出三门峡地区植被结构调整方案.在一定水资源消耗量状况下,减少无效和低效消耗量,增加高效消耗量,是缓解该地区生产、生活、生态用水矛盾,提高总体生态效益的重要途径.     

兰州南北两山植被恢复策略

兰州地处黄土高原最西端、降水量仅320 mm,但蒸发量1 500 mm,干旱是植被恢复建设的制约因子。如何利用南北两山的地形和黄河流经兰州的天然优势,利用当地的降水和适当的补充灌溉,恢复南北两山植被,是个急需解决的科学问题。在分析兰州市南北两山植被恢复的历史、经验教训及相关研究成果的基础上,探讨了南北两山植被建设的策略。提出在遵从植被与气候耦合的生物地带性生态规律的基础上,以乡土植物,配合雨水集流等补充灌溉,创造斑块状乔灌木植被,是实现该地区的植被恢复、重建和稳定的重要途径。     

黄河流域节水高效农业建设的紧迫性及途径探讨

黄河流域由于水资源短缺,供需矛盾日益尖锐。本文在分析黄河流域水资源开发利用现状与建设高效节水农业紧迫性的基础上,对黄河流域建设节水高效农业的潜力进行了评价,并根据黄河流域上、中、下游水资源特点和农业生产现状对其节水高效农业的建设途径进行了探讨。建设高效节水的现代灌溉农业和现代旱地农业是黄河流域农业用水战略的必然选择。研究结果和结论对该区域维持21世纪农业可持续发展具有重要意义。     

天然林资源保护一期工程生态成效评估——以甘肃小陇山地区为例

天然林资源保护工程是在中国广泛开展的一项重要生态建设工程。本文在构建生态多元评估指标体系的基础上,评估工程实施的生态成效,对于其进一步决策与管理具有重要的科学意义。通过遥感、生态系统质量等多源数据融合,采用生态系统宏观格局、生态系统质量、生态系统服务等方面指标的现状和时空变化特征,评估小陇山地区天然林保护一期工程(2000-2010年)实施成效。结果表明：①工程实施后,小陇山地区落叶阔叶林、落叶阔叶灌木林、草地等生态系统类型的面积大幅度增加,生态系统宏观状况转好,其中黄河流域生态系统宏观状况转好趋势明显好于长江流域。②研究区叶面积指数(LAI)和最大植被覆盖度(FC)在2000-2010年期间的多年变化斜率分别为0.022和0.510,生态系统质量上升趋势明显。其中黄河流域改善程度高于长江流域。③2010年研究区固碳量为700.20 t/hm²,相比工程初期的2000年增加了4.69%;工程实施之后的10年间,研究区水源涵养量呈增长趋势,土壤保持量亦呈增长趋势;就流域而言,黄河流域的生态系统服务的提升程度均更为明显。     

瑯琊山的顶极群落与江淮地区的地带性植被

瑯琊山森林进展演替的结果,亦即其顶极植物群落,将是以青檀、榉树、化香、五角枫、铜钱树等为优势树种的森林类型.苏皖江淮地区的地带性植被为落叶阔叶林,在中国植被区划系统中应属于暖温带落叶阔叶林区.