黑河流域生态—水文观测试验与水—生态集成管理研究

对黑河流域水—生态—经济系统研究的主要内容“流域生态—水文观测试验与流域水—生态集成管理”做了概要论述。认为流域水循环、生态水、集成水管理三大科学问题的解决必需加强该领域的研究;结合黑河流域的前期基础、研究现状和能力建设,提出了近期研究的4个领域：流域水循环、水平衡与可利用水资源;流域生态—水文过程与生态环境用水;人类活动驱动的流域水—生态系统演变;流域生态—水文野外平台与流域集成环境。对此进行了进一步的阐述,对该方面研究的方法论和技术难点亦做了简述。     

甘肃河西地区内陆河流域荒漠化的水资源问题

河西地区内陆河流域荒漠化的水资源问题,根本的原因在于水资源短缺而导致的生态环境脆弱和水资源的过度开发利用.如果上、中游地区水资源的利用超过了水资源量的限度,则流到下游的径流量减沙,地下水位下降;而下游地区为了弥补水资源的不足,便大量开采地下水,致使地下水严重超采,从而导致植被退化和荒漠化.在分析上述问题的基础上,以石羊河为例,说明内陆河流域的荒漠化防治要求实行以农业节水为中心,建立节水型社会的流域综合治理,实现水资源、土地资源、经济、社会和生态环境协调和可持续发展.     

内陆河流域综合整治的生态恢复与重建技术

通过对我国西北内陆河流域的生态系统、水循环、水资源形成与消耗的特点,生态环境的变化以及水环境保护等问题分析,论述了开展内陆河流域综合治理的必要性和紧迫性。结合近期典型流域治理恢复成效,提出内陆河流域综合整治的第二步生态恢复目标。根据内陆河流域的治理实践,参照干旱区供水集水和保水技术,总结了改善下游绿洲水分生态平衡、控制中上游用水与保护河道水环境,防治河道水质盐化与农田排水再利用等生态恢复与重建的技术。最后,为了实现流域生态环境良性循环和水环境质量整体改善,提出了现阶段要加强水环境监测保护和生态补偿建设的任务。     

Research Progress of the Heihe River Basin Based on Bibliometrics

Water resource is the focus and hinge between ecological environment and socio-economic development. Watershed is the basic unit of hydrology and water resource studies. It is the current hotspot in water science research to carry out the integrated research of the hydrology and water resource at the watershed scale. The Heihe River Basin is the second largest inland river basin in northwestern China, which becomes one of the hot watersheds for its unique hydrological and geographical characteristics. Based on the Web of Science Core Collection, the scientific advances achieved in the Heihe River Basin were estimated from the new sight by combining disciplinary development and problem focus, time evolution and spatial variations. The results indicated that the Heihe River Basin has made positive contribution to the world science in remote sensing, evapotranspiration, water cycle, water resources management and utilization, and climate change research in arid areas. The great achievements has promoted the Heihe River Basin up to the same levels as the international typical basins in the past 30 years, especially after the performances of the major research program entitled “Integrated Study of Eco-hydrological Processes in the Heihe River Basin” (referred to as “Heihe River Program”) supported by a grant from the National Natural Science Foundation of China and large field observation experiments. The number of published articles has ranked the top 20 in the global watershed science research. Some important scientific achievements have been obtained at the mechanisms of eco-hydrological processes in inland river basins, which can actively serve the decision making of the water resource management and sustainable development in the Heihe River Basin. The data mining and contrastive study based on bibliometrics can afford scientific reference for the watershed science research.     

概念性水文模型在出山径流预报中的应用

根据HBV水文模型的基本原理，建立了西北干旱区内陆河出山径流概念性水文模型。该模型反映了我国西部山区流域的径流形成特征，将山区流域划分为高山冰雪冻土带和山区植被带两个基本海拔景观带来对山区径流的形成和汇流过程进行模拟计算，以常规气象站的月气温和降水量为模型的初始输入，模拟计算月出山径流量。应用该模型对河西走廊黑河祁连山北坡的山区流域水量平衡进行了模拟计算，并对年径流和逐月分配进行了预报。结果表明，从枯水年到丰水年，降水量、蒸发量、径流量和径流系数均增加，而冰川融水和积雪融水对出山径流的补给比重则减少，这表明了冰雪融水对径流的具有调节作用。黑河山区流域径流系数远比干旱内流区的平均值大，但要小于全国的平均径流系数。所提出的内陆河山区流域出山径流的模拟和预报模型对年径流量和月分配的预报具有较好的精度，可用于黑河以及其他西北干旱区内陆河出山径流的预报，为内陆河流域中下游的水资源分配和开发利用提供依据。     

岩溶区地表水与地下水资源及环境统一评价的流域边界划分研究

岩溶地区地表水流域与地下水流域边界的分异形式有三类,即:地表分水岭与地下水流域边界在平面分布上基本一致;地表分水岭超出了地下水流域边界;地下水流域边界超出了地表分水岭。岩溶区地表水与地下水耦合流域的顶界为地表水流域的水面及下垫面,底界为浅循环潜水含水层或潜水—承压含水层下伏的隔水层顶面,在大厚度岩溶含水层分布区,可以弱岩溶发育带的顶面作为底界。其中地表水与地下水两个子系统间的次级边界,为地表水流域的下垫面。结合专门调查（勘查）评价和区域调查评价的特性,提出评价单元划分的原则及方法。这有助于在新一轮自然资源调查评价中,以流域为单元系统地开展水资源及环境调查评价,实行地表水和地下水资源及环境的统一管理。      

基于生态保护的宁夏天然绿洲生态需水研究

以适宜的生态目标与生态建设规模为目标,以水资源合理利用为核心,利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等技术,研究了宁夏绿洲的生态演变和生态需水问题。在分析宁夏绿洲的生态意义、生态现状及流域水资源状况后,探讨了生态演变和生态需水的相关理论,提出了宁夏绿洲生态演变研究的总思路、绿洲生态需水的概念、界定绿洲可持续发展规模,对宁夏生态需水计算提出现状思路和方法。     

干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究

结合对干旱区生态安全和生态需水量关键科学问题的探讨,提出干旱内陆河流域生态脆弱区的生态安全分析是以水过程研究为核心的,水文过程控制着生态过程,对流域生态系统的稳定性有着直接影响,而水资源开发利用和水循环对生态系统功能有重要影响,天然植物恢复和生长的合理地下水位的研究是确立生态需水量的基础。并实证分析和计算了维系塔里木河生态安全的生态需水量,塔里木河干流现状生态需水量为31.74×10⁸ m³,其中,上、中、下游分别为9.95×10⁸m³、18.47×10⁸m³和3.32×10⁸m³。     

论内陆干旱区依赖地下水的植被生态需水量研究关键科学问题

地下水资源在内陆干旱区具有重要的植被生态功能, 依赖地下水的植被生态系统的需水量是目前流域水资源综合管理的重要组成部分.在分析地下水资源生态功能研究进展的同时, 系统阐述了内陆干旱区依赖地下水的植被生态需水量研究的几个关键科学问题: ①依赖地下水的植被生态系统的识别方法; ②地下水对植被生态系统作用机制的分析; ③地下水关键属性安全界限的确定; ④地下水系统结构分析; ⑤生态用水配置方案的确定; ⑥区域尺度地下水-天然植被系统关系的概念模型.并逐一提出了这些问题的解决方案, 能够为干旱区植被生态系统保护和恢复提供思路, 也能够为水资源开发利用与以植被生态系统保护为中心的干旱区生态文明建设提供地学支撑.      

喀斯特地区水资源安全评价模型构建及其应用——以贵州省为例

为探讨地下水资源丰富而地表水资源短缺的喀斯特地区水资源安全评价问题,以典型喀斯特地区贵州省为例,构建了喀斯特地区水资源安全评价指标体系,将熵权法与模糊综合评价模型相结合,从空间和时间上对贵州省9个州(市)2005-2014年水资源安全进行定量评价,结果表明:贵阳、黔东南、铜仁地区水资源安全处于良好等级,遵义、黔南、毕节、黔西南处于一般等级,安顺、六盘水处于差等级;2005-2014年,贵州省水资源安全相对稳定,都处于一般等级,但水资源安全呈现上升的趋势,这是由于贵州省近年来高度重视生态环境保护的结果。随着生态环境与经济发展矛盾的加剧,贵州省要更多地注重水资源供水安全指标的管理,调整产业结构,使经济、社会效益逐渐成为生态效益的补充和实现形式。      

南方小型岩溶流域与非岩溶流域的释水过程及径流组分差异

我国南方岩溶流域和非岩溶流域下垫面条件和含水介质结构的差异造成了不同的产汇流过程及机制,进而导致不同释水时段径流组分的开发利用价值不同。为深入理解岩溶流域的产汇流机制并探索岩溶流域的水资源评价方法,文章对鄂西庙沟岩溶流域和高家坪非岩溶流域共31次洪水过程进行了流量衰减分析,对比分析了两个流域的标准衰减方程、典型次降雨的释水过程以及不同洪峰流量下的径流组分差异。结果表明:岩溶流域的释水过程快于非岩溶流域,其衰减系数比非岩溶流域大40％;两个流域的河流基流均来自裂隙介质释水,裂隙介质为流域的主要储水空间,但非岩溶流域的裂隙介质比例比岩溶流域高8.8％;随洪峰流量增加,两个流域的地表径流占比均呈对数形式增大,地下径流占比均呈对数形式减小;岩溶流域径流组分随洪峰流量变化比非岩溶流域更为敏感,其地表径流占比变幅为4％~40％,而非岩溶流域则始终小于10％。文章定量评价了管道和裂隙介质在流域中的导水及储水功能,在进一步刻画岩溶流域产汇流过程及机制方面进行了有益的探索,研究结果可为岩溶山区水资源评价和流域水文模型的改进提供科学依据。     

水工程规划设计关键生态指标体系

从河流开发与保护的流域生态安全概念出发,基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)的模型方法,构建了水工程规划设计关键生态指标体系。在分析流域生态系统结构和功能的基础上,提出该指标体系包括5个生态属性层,即水文水资源、水环境、河流地貌、生物及栖息地和社会环境,分析各属性主要生态要素,并进一步细分为19个要素层。根据中国水工程规划设计类型和阶段划分,考虑不同的空间尺度效应,建立了该指标体系的结构框架,并采用专家咨询、频度分析方法,筛选确定了36个关键生态指标。该指标体系具有多维度、多层次的特点,可适用于不同空间尺度、不同规划设计阶段及水工程类型。     

干旱区内陆河流域生态环境质量模糊综合评价

干旱区内陆河流域生态环境十分脆弱,生态环境质量的定量评价是合理开发利用资源,促进生态环境保护和经济持续发展的重要依据。根据流域的特点,建立了生态环境质量评价指标体系,应用层次分析法确定了各评价因子的权重和分级量化标准,采用模糊综合评价法对生态环境质量进行评价。以塔里木河为例,对源流和干流的生态环境质量分别进行了评价,结果表明从源流到干流,从干流的上游到下游,生态环境质量的脆弱性逐步加重,评价结果符合塔里木河流域的现状。模糊综合评价法能较好地反映出生态环境系统的模糊性,使评价结果更为客观合理。     

干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究——兼谈塔里木河生态需水量问题

结合对干旱区生态安全和生态需水量关键科学问题的探讨,提出干旱内陆河流域生态脆弱区的生态安全分析是以水过程研究为核心的,水文过程控制着生态过程,对流域生态系统的稳定性有着直接影响,而水资源开发利用和水循环对生态系统功能有重要影响,天然植物恢复和生长的合理地下水位的研究是确立生态需水量的基础.并实证分析和计算了维系塔里木河生态安全的生态需水量,塔里木河干流现状生态需水量为31.74×108 m3,其中,上、中、下游分别为9.95×108 m3、18.47×108 m3和3.32×108 m3.     

流域绿水研究的关键科学问题

阐述了开展流域绿水研究的重要意义,分析了流域绿水研究的关键科学问题：①绿水量的测算方法与尺度转换;②流域绿水流的形成、转化及其生态水文响应机理;③流域绿水资源评价与管理。指出流域水资源评价与管理要以降水为基本水资源,综合考虑蓝水和绿水两部分,协调流域上、中、下游生态、生产和生活用水,充分开发利用非生产性绿水资源,平衡自然生态和人类用水。     

黑龙江流域水体和沉积物重金属的生态风险研究

中国东北黑龙江流域作为重工业基地和商品粮基地,水体、沉积物和土壤的重金属污染非常值得关注。作者采集了黑龙江流域从上游干旱区到下游三江平原的河水、湖水、地下水和河床沉积物样品,分析重金属元素含量,运用不同指标评估了流域的水资源安全和沉积物的污染风险程度。研究结果显示,在黑龙江流域上游干旱区,部分地表水和地下水的As含量超过了中国生活饮用水卫生标准,最多接近7倍,上游地区居民的用水安全需要引起有关部门的关注。通过内梅罗指数法（P 综合）和潜在生态危害指数（RI ）的综合评估表明,黑龙江流域沉积物的总体生态风险较低。单个重金属元素中,Cd在大部分流域存在中等生态风险,有3个沉积物样品展现出较高生态风险。Cd作为危害中国耕地土壤和人类健康的主要重金属元素,在黑龙江流域同样也需要予以重点关注。     

广义生态水利的内涵及其过程与维度

总结中国工程水利、环境水利、资源水利、生态水利发展沿革，分析国内外生态水利研究进展、发展趋势及其特点，指出生态水利是人类社会发展到生态文明时代水资源利用的一种新途径和方式，以尊重和维护生态环境为主旨，开发水利、发展经济，为人类社会可持续发展服务。阐述了广义生态水利的内涵、定义和发展模式及其过程和维度，并提出以下结论和观点：①生态水利将水资源和水循环调控作为重要生态要素，从流域生态系统能量交换、生物链接、结构平衡、循环转化全视角开展研究，探索既能满足人类社会需求，又能兼顾水生态系统健康和良性发展的生态水利措施和方法。②建立了水利工程"规划设计—建设管理—运行调度"全过程、全生命周期的工程安全和生态安全保障体系，特别是将生态调度纳入水利工程全"服役期"，其中"后坝工时代"实施全流域大尺度生态调度，是生态保护和恢复最有效的措施。③从"生态环境-社会经济-水循环调控"三个维度，在生态文明视野下的国土空间规划治理体系中，科学把控生态水利的空间定位，促进"三生空间"优化布局，保障"三生用水"合理配置，优化"三生关系"耦合协调，实现生态保护和高质量发展，推动生态水利事业创新发展。     

泸西喀斯特断陷盆地地表水与地下水流域边界与水动力性质

在详细调查基础上,采用系统科学及水文地质分析方法,依据地形地貌、地层岩性、地质构造、示踪试验、地下水排泄基准面、喀斯特发育条件及发育规律等剖析论证流域边界,并通过钻探及示踪试验进行验证。研究结果:（1）对泸西喀斯特断陷盆地南东部的水系统边界向北移进行了修正,证实了三塘一带深部不发育的喀斯特是地下水分水岭边界,使得泸西喀斯特断陷盆地流域的径流系统和边界圈化更加准确;（2）泸西喀斯特断陷盆地流域地表水、地下水转化频繁,地表水径流特征主要以小江河在水库、河流、伏流间的径流转化过程为体现,地下水在侵溶山区接受大气降水补给后,上层径流以泉、暗河的形式在泸西盆地底面排泄后转化成地表水,最终汇集于盆地南部、通过工农隧洞及落水洞排向小江,而下层径流则以小江水面为基准,通过深层径流排泄。      

The research of groundwater flow model in Ejina Basin,Northwestern China

Water resources is a primary controlling factor for economical development and ecological environmental protection in the inland river basins of arid western China. Groundwater, as the important component of total water resources, plays a dominant role in the development of western China. In recent years, with the utilization ratio of surface water raised, the groundwater recharge rate has been reduced by surface water, and groundwater was exploited on a large-scale. This has led to the decline of groundwater levels and the degradation of eco-environments in the lower reaches of Heihe watershed, especially. Therefore, the study on the groundwater-level change in recent years, as well as simulating and predicting groundwater levels changes in the future is very significant to improve the ecological environment of the Heihe River Basin, coordinate the water contradiction, and allocate the water resources. The purpose of this study is to analyze the groundwater-level variations of the Ejina region basin on a large-scale, to develop and evaluate a conceptual groundwater model in Ejina Basin; according to the experimental observation data, to establish the groundwater flow model combining MODFLOW and GIS Software; simulated the regional hydrologic regime in recent 10 years and compared with various delivery scenarios from midstream; determined which one would be the best plan for maintaining and recovering the groundwater levels and increasing the area of Ejina Oasis. Finally, this paper discusses the possible vegetation changes of Ejina Basin in the future.     

甘肃河西走廊内陆河流域节水战略选择——地表水与地下水联合管理

过去20多年甘肃河西走廊内陆河流域的水资源管理经历了各类制度改革,不同程度地推动了地表水和地下水的联合管理。但是,由于机构设置及其权限制约以及改革目标差异,河西走廊地区的3个内陆河流域水资源管理效率差异化越来越显著,与石羊河流域相比,黑河和疏勒河流域的监管制度和管理办法并未完全跳出多头管理体制的窠臼,地表水和地下水没有形成有效的联合管理。通过梳理3个流域的水资源管理机构设置和管理模式,总结农业灌溉用水监管的经验教训,对比分析地表水和地下水联合管理措施在实践操作中的利弊,进一步探讨流域联合管理的实践意义和实现路径,寻求普遍适用于内陆河流域水资源的管理办法,保障内陆河流域节水战略的顺利实施。近10 a的实践经验表明：地表水和地下水联合管理是内陆河流域提高水资源利用效率、促进水资源可持续利用最为有效的路径,更是实现区域生态环境绿色发展的必由之路。