集成水资源管理实施状态定量评价及影响因素分析——以石羊河流域为例

集成水资源管理(IWRM)是20世纪末为解决全球水问题、实现可持续发展提出的水资源管理理念。根据IWRM实施框架、流域实际情况构建评价指标体系,通过调查问卷、政府文件资料获取数据,对石羊河流域IWRM实施状态进行评价。结果表明:石羊河流域IWRM实施状态得分为2.67,与分值为4的理想状态还有一定的差距;流域在实施IWRM过程中仍要重点提升的领域有:实施环境中的社会投资、制定投资框架、财政支持和气候变化适应政策;管理机制中的能力更新和履职能力;管理工具中的水资源知识库建立、工业废水循环利用、对高耗水和高污染产品收税及水资源隐形价值的考虑。地方政府可依据IWRM实施进程,先提升实施环境中的低分项,再到管理机制中的低分项,最后是管理工具中的低分项,依次循序渐进,这样更有利于石羊河流域IWRM的最终实现。     

石羊河流域水资源与生态环境变化及其对策研究

通过对石羊河流域水资源利用现状及存在问题的分析,认为流域水资源已经严重超载,进行流域综合治理已刻不容缓。针对流域面临严峻的水资源及生态环境问题,提出分抢救和治本两个阶段来解决问题,近期以抢救为重点。按照南护水源、中建绿洲、北防风沙的治理思路,实行治理上游、改造中游、拯救下游的流域综合治理,以遏制生态环境恶化的趋势为目标,以提高用水效率为核心,以流域水资源统一管理为保证,实现流域水资源的可持续利用,支撑经济社会的可持续发展,达到人与自然和谐共处。     

石羊河流域生态系统存在的问题及治理对策

随着人口的增长和社会经济的发展,流域水资源供需矛盾日益突出,水资源的不合理开发利用导致生态环境严重恶化。针对目前石羊河的生态现状,分析了流域生态系统存在的实际问题,提出以流域水资源总量16.85亿m3为基础,停止在中下游地区继续超采地下水,重新规划流域的水资源利用与平衡,达到全流域用水的基本平衡,从而保障流域经济社会和生态环境的协调可持续发展等一系列切实可行的治理对策,为流域生态环境退化的治理和恢复提供了理论依据。     

石羊河流域水资源利用和生态环境保护对策

石羊河流域是我各国西北干旱地区的一个重要流域,由于流域水资源的过度开发利用与不合理配置,造成下游地区植被衰败,沙漠化问题十分突出,流域整治和生态环境保护迫在眉睫。本文通过对石羊河流域水资源利用、地下水位下降、土壤盐渍化、植被衰退和土地沙漠化之间的相互作用关系的分析,提出了保证石羊河流域生态用水以防止生态环境劣变和促进流域生态系统良性循环的水资源管理的具体对策建议。     

石羊河流域水资源利用现状及生态环境效应

石羊河流域由于特殊的自然地理条件,加之人类活动的影响,上游祁连山水源涵养林植被覆盖率降低,水源涵养功能下降,地表水资源短缺,供需矛盾十分突出。过度超采地下水,致使流域生态环境严重恶化,威胁到流域内经济社会的持续发展和人类的生存。通过调查石羊河流域水资源开发利用现状,分析水资源转化利用过程中的生态环境效应,就流域水资源问题及如何改善生态环境作了简要的论述,以期为石羊河流域水资源优化配置,拯救石羊河流域的生态寻求可能的途径。     

基于GIS技术的石羊河流域地下水资源时空格局分析

以地下水取水许可数据为主,结合社会-经济等相关要素,在石羊河流域建立地下水取水许可GIS空间数据库,并对其进行分析、统计、查询和图表输出,辅助流域的取水许可管理程序,服务于流域的水资源综合管理。通过这一过程,对石羊河流域在水资源管理中存在的问题进行分析、研究,并提出了相应的管理对策,目的在于使水资源管理政策更为科学合理,具有一定的现实意义。     

石羊河下游沙漠化的自然因素和人为因素及其位移

石羊河流域下游自汉代以来逐渐沙漠化,生态环境退化。其自然因素主要有：地形特征构筑了封闭的内陆河流域;水蚀是内陆河流域沙漠化的开始,上游集流区为中、下游提供了丰富的沙源;水资源的减少使得中、下游大面积湖积沙沙漠化。人为因素主要有：农业开发是引起水资源减少的关键,巩固边塞是引起河西走廊农业开发和耕地面积扩大的主要原因;战争对石羊河流域生态退化的影响不可忽视。石羊河下游民勤县在自汉代以来沙漠化和生态环境退化的漫长历史过程中,人为因素不断增强。20世纪中期以来,尤其是1958年红崖山水库建成以来,沙漠化过程中的人为因素占据了主导地位。     

石羊河流域1961-2005年蒸发皿蒸发量变化趋势及原因初探

 利用1961—2005年石羊河流域上、中、下游当地气象站的逐月20 cm口径蒸发皿蒸发量、平均气温、平均相对湿度、降水量、平均风速、日照时数、最高气温和最低气温资料,研究了近45 a石羊河流域蒸发皿蒸发量变化趋势及原因。结果表明,45 a来,石羊河流域及上、下游年蒸发皿蒸发量呈上升趋势,中游年蒸发皿蒸发量呈下降趋势,上游上升趋势最明显。四季中,春、秋、冬季蒸发皿蒸发量呈上升趋势,上升最明显的是冬季,其次为秋季,春季变化不明显,夏季蒸发皿蒸发量变化呈下降趋势。石羊河流域在不同时段不同区域年蒸发皿蒸发量都存在明显的6～7 a周期和1～2 a的短周期,并都发生了突变。相关系数法分析表明,影响石羊河流域及中、下游年蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和降水,上游的主要影响因子是相对湿度和气温。四季中,春季的主要影响因子是相对湿度和降水;夏季影响石羊河流域及上、中蒸发皿蒸发量变化的主要因子是相对湿度和气温,下游的主要影响因子是相对湿度和降水;秋季影响石羊河流域及中、下游蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和气温日较差,上游其主要影响因子是相对湿度和降水;冬季的主要影响因子是气温和相对湿度。影响年以及春、夏、秋最显著的因子是相对湿度,冬季最显著的影响因子是气温。     

石羊河流域出山口径流演变特征

根据石羊河流域出山口径流的实测资料,应用Kandell秩次相关检验、R/S分析、小波分析等多种方法对出山径流的演变特征进行了分析.结果表明:石羊河流域出山径流年内分配不均,集中度高,径流年际变化不大.经Kandell秩次相关检验与R/S分析,表明出山口年径流存在减少趋势,且这种趋势具有长持续性.运用小波分析方法,对年径流时间序列进行了多时间尺度分析,表明进入2010年左右石羊河流域出山径流处于偏枯阶段.石羊河流域出山径流演变特征对流域经济社会的可持续发展具有制约作用,水资源短缺已成为流域经济发展的"瓶颈",应引起足够重视.     

红崖山水库径流量减少与民勤绿洲水资源危机分析

民勤绿洲是武威、金昌等重要经济区的生态屏障。近半个世纪以来,随着石羊河中游工农业经济的持续发展,用水量不断增加,致使红崖山水库入库径流量不断减少,进而引起了下游民勤绿洲一系列生态环境问题,已到了"崩溃"的边缘。本文在定量分析入库径流量减少原因的基础上,全面阐述了民勤绿洲生态环境恶化的严重程度,并以流域水资源承载能力为依据,提出了解决民勤绿洲水资源危机之途径。     

Quantitative characterization and comprehensive evaluation of regional water resources using the Three Red Lines method

Based on the synergetic development of new industrialization, rapid urbanization and agricultural modernization (IUAM), and from the viewpoint of interactive relationships between water resources and regional population, eco-environment, economy and society, the concepts of water resources intensity (WRI), water environment intensity (WEI), water resources relative efficiency (WRRE) and water environment relative efficiency (WERE) are defined with reference to energy intensity, resources efficiency and environment efficiency theory. On the basis of benchmarking theory, the quantitative characterization and evaluation method of “Three Red Lines” (the upper limit of water resources allocation, the baseline of utilization efficiency of water resources and the upper limit of sewage discharge) is proposed. According to these concepts and models, an empirical analysis of the Three Red Lines of water resources on the Chinese mainland between 2003 and 2012 was carried out. The results showed that total water consumption in eastern, central and western parts of China possesses “club convergence” characteristics, which means these areas have similar internal conditions appeared convergence in the development. Inter-provincial differences in water consumption continue to decrease, but the north–south differentiation characteristics in the eastern and central regions were still relatively obvious, while provincial differences in the eastern part were at a minimum and the central region had the largest. Water Resources Efficiency (WRE) of all four sectors in the Southwest rivers and Huaihe River basins were generally high. Industrial WRRE in the Songhua River, Yangtze River and Pearl River basins, agricultural WRRE in the Songhua River, Yellow River and northwestern river basins and domestic WRRE in the Liaohe River, Yangtze River and Pearl River basins were all low. Eco-environmental WRRE in the southeastern rivers and Yangtze River basins were low but showed an upward trend. Other river basins, except for the Northwestern rivers basin, had high eco-environmental WRRE with a downward trend. Western China, especially the northwestern part, had a low relative intensity of the water environment (WERI) and high integrated water environment management (IWEM) performance, but the relative intensities of the water resources (WRRI) were fairly high, and the comprehensive performance of integrated water resources management (IWRM) in these regions was low. In southern China, especially the southeastern part, the IWEM was fairly high, but the overall IWRM was lower.     

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。     

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。     

黄河流域生态环境综合评价及其演变

在定性分析黄河流域自然生态环境特点的基础上，针对黄河流域不同的地理特征与生态环境特征，从气候环境、水文环境、土地覆盖、土壤侵蚀、土地利用和地形地貌等方面选择评价指标，在遥感与地理信息系统技术支持下，首先通过一系列的模型计算与遥感影像解译，分别生成黄河流域1980年代末期与1990年代末期数值型的生态环境背景因子，而后应用主成分分析法对生态环境质量进行了综合评价，得出了不同空间尺度下的反映黄河流域1980年代末期与1990年代末期生态环境质量的分级图，并对黄河流域近10年间的生态环境演变进行了分析。     

石羊河流域≥10 ℃积温时空变化特征

利用1960—2017年石羊河流域5个气象站逐日平均气温资料，采用滑动平均方法，确定了≥10 ℃积温的界限；通过运用多元线性回归、均方差 (σ)、线性趋势系数、累计距平和信噪比等方法，分析了石羊河流域≥10 ℃积温的时空变化特征。结果表明：石羊河流域≥10 ℃积温具有明显地域特征，≥10 ℃积温的均值和极值均为荒漠区高于绿洲平原区，绿洲平原区高于山区，≥10 ℃积温的空间分布与所受天气系统以及经、纬度和海拔高度的关系非常密切。≥10 ℃积温正常年份最多，概率超过65%，依次向两端迅速递减。年、年代≥10 ℃积温呈显著升高趋势。≥10 ℃积温主要在5～9月，7月为高峰值。≥10 ℃积温气候突变全流域、民勤和天祝在1996年，永昌、凉州和古浪在1997年。石羊河流域≥10 ℃积温升高使喜凉作物种植面积缩小，生育期缩短，不利于高产的形成；而使喜温作物种植面积扩大，生育期延长，有利于高产和高品质的形成。本研究将对现代农业结构规划、农作物品种调整以及农业的定量化评估具有重要意义。     

基于标准化流量指数(SDI)的石羊河流域水文干旱特征

利用石羊河流域8个水文站1961－2017年逐月实测流量数据和4个气象站点的气象观测资料，采用标准化流量指数（SDI）、游程理论来获得干旱事件的特征指标，分析了石羊河流域水文干旱演变特征，并采用与降水量、最高气温、最低气温、平均气温、蒸发量的相关性来分析石羊河流域SDI的影响因素。结果表明：1961—2017年石羊河流域干旱历时、干旱烈度和干旱强度的变化不是很一致，流域水文干旱历时20世纪70年代最长，80年代最短；干旱烈度全流域90年代最强，烈度最弱出现在80年代；干旱强度全流域60年代最强，80年代强度最弱；石羊河流域及流域中、西部年SDI变化总体上表现为在波动中呈增加趋势，西部增加幅度最大，中部增加幅度很小，流域东部年SDI在波动中呈减小趋势；石羊河全流域及流域东、中和西部年及四季干旱发生频次总体都是中旱和重旱频次最多，四季水文干旱发生频率最高的是春季，冬季干旱发生频率最低；从流域不同地段看，水文干旱发生的频率流域东部最高；构建的SDI 临界值识别出的主要水文干旱事件和实际干旱事件基本一致,干旱等级也较一致，说明使用SDI能够较好地监测到石羊河流域干旱年份及干旱等级；石羊河流域年SDI值与最高气温、平均气温和蒸发量呈负相关，与降水量和平均气温呈正相关。     

甘肃河西地区2000-2019年水土资源耦合协调特征

以甘肃河西地区为研究区,采用耦合协调度模型和农业水土资源匹配系数法分别对河西五市和河西走廊三大内陆河中游地区水土耦合协调情况进行量化研究,并以此为基础通过灰色关联度法分析水土资源耦合协调度影响因素.结果表明:(1)2000-2019年,河西五市水土资源耦合协调度整体提升了 64.65％,由濒临失调转换为初级协调,呈现不...     

石羊河流域地区城镇空间扩展格局演化

基于石羊河流域地区土地利用综合数据,结合多种模型包括间隙度指数、相关分形维数、扩展强度指数、空间关联模型、空间变差函数,从时间和空间尺度上研究石羊河流域地区城镇建设用地扩展过程与格局。结果表明:20多a来,石羊河流域地区城镇用地以市区和县城为中心向周边辐射,同时沿祁连山边缘海拔2 500 m以下石羊大河沿岸和045丹拉高速、312国道轴线集聚,流域零散分布的乡镇用地变化不大。城镇用地以显著的"点-轴"模式扩展,形成内陆地区城市独特的扩展极核和扩张轴线,为石羊河流域各种规划的编制提供参考。