武威绿洲城镇化的生态效应情景分析

绿洲是人地关系地域系统研究的典型地区,城镇化是影响绿洲生态系统稳定性的重要人类活动之一,选择合理的城镇化模式对绿洲地区可持续发展至关重要。本文以石羊河流域武威绿洲为研究区,采用情景分析方法,对该地区常规城镇化和快速集约型城镇化两种情景的生态效应展开系统动力学模拟。结果表明：在快速集约型城镇化情景下,到2025年,武威绿洲年农业用水将控制在6×108 m3以内,相比目前水平可节约3×108～4×108 m3,生产和生活对生态用水的占用也将相应减少,年总用水量将控制在8×108 m3以内,水资源供需矛盾可得到缓解,下游民勤绿洲生态退化可得到有效控制;而在常规城镇化情景下,水供需矛盾将继续恶化,无法遏制石羊河下游生态退化趋势。因此,快速集约型城镇化模式是维持武威绿洲及石羊河流域生态系统稳定性的可取城镇化模式之一。     

民勤绿洲的水系演变

沙漠地区水系和湖泊的演变,有很多历史事实可以证明。由于河流与湖泊的变迁而引起绿洲转移和城廓荒废,也是常见的现象。关于塔里木河下游罗布泊以及黑河下游居延海交替变迁的报道,曾轰动了全世界的地理学界。至于石羊河下游民勤绿洲的水系演     

民勤绿洲的水系演变

沙漠地区水系和湖泊的演变,有很多历史事实可以证明。由于河流与湖泊的变迁而引起绿洲转移和城廓荒废,也是常见的现象。关于塔里木河下游罗布泊以及黑河下游居延海交替变迁的报道,曾轰动了全世界的地理学界。至于石羊河下游民勤绿洲的水系演     

民勤绿洲水资源利用与生态系统退化分析

石羊河流域生态平衡失调,生态系统退化在我国干旱、半干旱地区内陆河流域中具有典型的代表性。通过对石羊河流域近代地表水资源开发及其绿洲变迁,近年来流域用水量分配,降水特征及其对植被的影响,流域下游民勤绿洲地下水位、水质的变化等因素多年来观测研究,认为：降水量对天然植被的生长没有大的作用;由于人口的增加,流域地表水资源分配不均,水资源开发过度,地下水位急剧下降,造成流域生态系统退化。流域经济因素促进社会因素的变化,社会因素的变化导致自然环境的变迁,社会、经济、自然诸因素相互作用,通过水资源的变化驱动石羊河流域生态系统的变化。     

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。     

中国西北地区石羊河流域农业生态系统能值评价

通过能值方法分析了石羊河流域农业生态系统的资源环境基础和经济特征。结果表明,石羊河流域中下游凉州区和民勤绿洲的能值总投入呈降低趋势,能值投资率都偏高,生产成本较大;能值产出率低,对购买能值的利用效率不高;但能值自给率有所提高;环境载荷率高,农业生态环境所受压力较大,系统可持续发展指标表明两个绿洲经济系统极为不发达,属于消费型经济系统,并且人均可用能值和能值密度都呈降低趋势。     

2000-2015年石羊河流域植被覆盖度及其对气候变化的响应

内陆河流域植被覆盖度的敏感性是预测未来生物多样性变化的重要指标,是植被应对气候变暖的重要反馈。分析了2000-2015年MODIS-NDVI数据反演的植被覆盖度时空动态变化趋势,结合平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、地面温度和蒸发量数据,研究了流域及各生态功能区的植被覆盖度与气候因子的相关性,探讨植被覆盖度变化过程中的气候因素制约方式,了解不同时空尺度下内陆河流域植被覆盖度在全球暖湿化过程中对气候的响应。结果表明：（1）石羊河流域平均植被覆盖度较低,上游的植被覆盖度59.4%,下游13.6%;2000-2015年,流域植被呈现改善趋势的面积远远大于退化的面积,盆地绿洲区植被覆盖度增加趋势最明显。流域植被总体恢复较好,但高海拔地区、城市和民勤绿洲的周边地区植被有不同程度的退化。（2）2000-2015年,石羊河流域各气候因子对植被覆盖度表现为不显著的相关关系,其中与降水量呈正相关的面积最大,与蒸发量呈负相关的面积最大;从上游到下游,植被生长与热量的相关程度逐渐变弱,与水分的相关程度则逐渐增强。（3）石羊河流域的植被覆盖度与气候因子的样条函数存在极显著的线性相关,水原涵养区和荒漠区的植被覆盖度对气候因子的响应较高;绿洲区的植被覆盖度对气候因子的响应相对较低。地面温度的变化是影响石羊河流域植被覆盖度空间格局变化的主要气候制约因素。     

石羊河流域国土资源特点及其合理利用分区

石羊河流域地处甘肃省河西地区东部,是西北内陆流域中对人类贡献颇大的地区之一。由于对整个流域国土资源适宜性认识不清,上、下游配水不尽合理,致使流域下游生态环境恶化。因此,改善下游荒漠化土地利用,就成为科学地开发建设干旱荒漠地区的重要课题。一、石羊河流域国土环境概况     

1980-2010 年和田绿洲土地利用变化空间耦合及其环境效应

在气候变暖、西部大开发及2009 年以来实施的19 省市对口援疆建设背景下,和田绿洲面临着全方位经济发展所引发的水土资源需求的巨大挑战。为此,基于研究区3 期18 景TM/ETM+遥感影像目视解译,从空间耦合角度分析了和田绿洲1980-2010 年土地利用变化及其环境效应。研究表明:① 1980-2010 年,和田绿洲土地利用时空变化显著。耕地、城乡工矿居民地面积分别增加了32.32%、142.23%,灌丛与荒漠草地面积分别减少了23.12%、18.82%。新增耕地主要源于草地、未利用地开垦及毁林开荒。绿洲耕地向西北方向逆盛行风向扩张,其质心年平均偏移16.5 m。② 中游绿洲区与下游荒漠区的绿洲面积、土地利用程度综合指数、信息熵与均衡度等分别呈现上升与下降相反趋势。这种以耗水量为纽带的空间耦合源于中游耕地扩张导致的下游径流量逐年减少而造成的下游土地退化。③ 耕地扩张提高土地利用综合水平的同时,林地与草地遭受破坏,土地利用结构信息熵上升,过渡带植被受损严重,系统不稳定性增强,威胁到和田绿洲稳定,进而危及塔里木河下游生态安全。故建议进一步调整农业内部产业结构,缩减高耗水量作物种植面积,严禁以各种名义的开荒;制定塔里木河流域地表水分配法案,立法保障关于地表水分配、增加生态用水等规定严格实施,同时严禁地下水过量开采。     

西北干旱地区水资源与生态环境保护

西北干旱地区的水资源主要是地表水。地表水具有时空分布不均、河川径流补给来源的多样性和与地下水转换频繁等许多特点。西北干旱地区的生态环境在人工绿洲内部有所改善 ,但在绿洲外 ,正在进一步恶化 ,包括土地沙漠化、冰川退缩、湖泊干涸、下游河道断流、沙尘暴频次增加、天然草地大面积退化、天然植被遭到破坏等。这些问题都需要用水来解决。当前生态环境恶化的典型事例有 3处 :塔里木河下游、黑河额济纳地区和石羊河民勤地区。     

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。     

伊犁河跨界流域土地利用变化特征分析

土地利用变化引发的水资源问题往往成为跨界流域各国矛盾的焦点,如何充分考虑跨界流域的特殊性和复杂性,对土地利用变化研究提出了新的要求。本文利用 MODIS产品提取了伊犁河流域2001-2009年土地利用数据,划分流域的产水/耗水区,结合流域跨界特点分析其土地利用变化特征。研究时段内,伊犁河流域土地利用以农田和天然植被为主,农田总面积有所下降,天然植被面积基本稳定。其中上中游产水区林地出现萎缩,草地面积增幅较大;中游水库耗水区内农田大幅度转化为天然植被;下游三角洲耗水区土地利用开发受限,人类干预程度下降。产流区内中国农田面积相对境外持续增加,而天然植被面积相对境外则持续缩小。受制度影响,哈萨克斯坦境内土地利用变化波动明显,中国境内土地利用变化幅度相对稳定。     

Mapping the dynamic degree of aeolian desertification in the Shiyang River Basin from 1975 to 2010

The Shiyang River Basin is an area of China that is severly affected by aeolian desertification. Thus, we established an aeolian desertified land classification system for visual interpretation, which classified the Aeolian Desertified Land(ADL)into Slight(SL), Moderate(M), Severe(S) and Extremely Severe(ES) according to the severity. Imagery of Landsat series(acquired in 1975, 1990, 2000 and 2010) were employed to monitor the status, trend and spatial pattern of aeolian desertification, especially to map the overall spatial pattern of ADL dynamics by proposing a new Dynamic Index(DI) in the Shiyang River Basin from 1975 to 2010. The results show a generally decreasing trend from 1975 to 2010. However, the ES ADL kept increasing throughout the whole study period. Moreover, the area of ADLs with different severity increased with increasing severity, this S and ES ADLs dominated characteristics of aeolian desertification was contrary to those sandy lands in eastern China where was dominated by SL and M ADLs. Among the three sub-periods of 1975-1990, 1990-2000 and 2000-2010, the first two were the restoration stage, while the last one was the expansion stage of aeolian desertification. Moreover, all these new ADLs occurred in Minqin County during 2000-2010, indicating a detrimental increase of aeolian desertification in Minqin, and the concentration of ADLs toward the lower reaches of the Shiyang River Basin.The DI works well to identify areas with desertification changes no matter the sub-periods. Moreover, DI results disclosed a stable status of aeolian desertification, and the DI decreased with increasing ADL severity. These results indicate that it will be difficult to control the expansion of aeolian desertification in Minqin County over an extended period of time.Thus, we suggest effective and long-lasting aeolian desertification control programs in the Shiyang River Basin, especially in Minqin, and SL and M ADLs should have priority in facilitating a quick reversal of aeolian desertification.     

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。     

石羊河流域农业经济和生态环境协调发展研究

 经济和环境的协调发展是可持续发展的关键。根据石羊河流域各市县区的经济和环境状况,选取了其中的3县1区为研究对象,并根据当地的实际情况及主要特点构建了农业经济发展与生态环境质量的评价指标体系,并且通过实地调研和走访各主管部门搜集整理到相关数据,利用熵权法及协调度、协调发展度模型对2010年石羊河流域3县1区的协调度及协调发展度进行测算,基于协调发展等级标准,对该流域内3县1区的农业经济和生态环境协调发展程度进行了初步判别。结果表明：3县1区协调度都在0.5～0.7之间,基本属于勉强或初级协调状态,协调发展水平较低,对此,提出进一步促进石羊河流域农业经济和生态环境协调发展的对策建议。     

潮白河上游土地利用的时空变化特征与驱动力分析

本文以1990年和2000年两期土地利用数据和社会经济数据为基础,采用变化率、土地利用转移矩阵、动态度等指数分析方法,对潮白河上游1990~2000年间土地利用的变化及驱动因子进行了分析。结果表明,在1990年到2000年10年间,由于生态保护和植树造林,潮白河上游土地利用发生了很大变化,突出表现为草地与耕地往林地的转移。从变化的空间差异看,赤城县以及几个县的交界地区土地利用变化最剧烈。从土地利用变化的原因看,生态建设和农业结构调整对土地利用影响深刻,是区域土地利用变化最重要的驱动因子。     

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。     

干旱内陆河流域人居环境适宜性评价——以石羊河流域为例(英文)

The study employs slope,aspect,relief degree of land surface,land use,vegetation index,hydrology and climate,as evaluation indexes to set up the Human Settlements Environmental Index(HEI) model to evaluate the environmental suitability for human settlements in the Shiyang River Basin.By using GIS spatial analysis technology,such as spatial overlay analysis,buffer analysis and density analysis,the environmental suitability of the human settlement spatial situation and spatial pattern are established to analyze their spatial distribution.The results show that the index of suitability for human settlements in the Shiyang River Basin is between 17.13 and 84.32.In general,suitability for human settlements decreases from the southwest to the northeast.Seen from an area pattern,the suitable region is mainly distributed in the Minqin oasis,Wuwei oasis and Changning basin,which are about 1080.01 km 2 and account for 2.59% of the total area.Rather and comparatively suitable region is mainly distributed around the counties of Gulang,Yongchang and north of Tianzhu,which is about 1100.30 km 2.The common suitable region is mainly distributed outside the counties of Yongchang,Jinchuan and most parts of Minqin County,which are about 23328.04 km 2,accounting for 56.08% of the total area.The unsuitable region is mainly distributed upstream and to the north of the river,which is about 9937.60 km 2,accounting for 23.89% of the total area.Meanwhile,the least suitable region is distributed around the Qilian Mountains,which are covered by snow and cold desert and lie in the intersecting area between the Tengger Desert and Badain Jaran Desert.The total area is about 6154.05 km 2,accounting for 14.79% of the total area.Suitable regions for human habitation are mainly distributed around rivers in the form of ribbons and batches,while others are scattered.The distribution pattern is identical to the residential spatial pattern.In addition,the relationships between HEI and other factors have been analyzed.There is a clear logarithmic correlation between the residential environment and population,that is,the correlation coefficient between the evaluation value and population density reaches 0.851.There is also a positive correlation between the residential environment and economy,which reaches an evaluation value of 0.845 between the residential environment and GDP.Results also show that the environment is out of bearing with the existing population in Shiyang River Basin.Spatial distribution of population is profoundly affected by severe environmental problems,such as the expanded deserts,the hilly terrain and the changing climate.Surface water shortage and slow economic growth are bottlenecks for suitable human settlement in the Shiyang River Basin.Combining these problems with planning for construction of new country and the exploitation of local land,some residential areas should be relocated to improve the residential environment.     

黑河中游地区耕地景观演变及社会经济驱动力分析

选取1987~2010年的土地利用数据,运用变化轨迹分析方法以及景观指数表征黑河中游地区耕地景观的演变过程,采用偏最小二乘回归模型分析耕地景观演变的驱动力。结果表明：从耕地的变化轨迹来看,研究期间耕地的扩张是黑河中游地区耕地景观演变的主要趋势;从空间上来看,扩张型耕地和缩减型耕地分布趋向集中,主要集中在稳定型耕地边缘,同时耕地扩张的方向趋向河流;从驱动因素分析来看,总人口、城市化、产业发展、机电井数等是促使耕地景观演变的主要社会经济驱动因素,但是各个驱动因素的驱动作用均有差异。