西北内陆河流域“自然—社会—贸易”三元水循环模式解析

持续的强人类活动大大改变了流域水循环演变的结构、路径和驱动力,后者又反过来影响着人类生存发展的水安全。日益深入的市场经济使人类活动对水循环的影响从一个流域扩展到流域之外更宽广的区域范围,以产品贸易为纽带的水“流动”已成为驱动区域水循环演变与影响区域水安全的重要内在因素。以流域为单元的传统水循环研究,难以揭示不同区域之间的水循环联系、双向回馈机制与协同进化机理。本文从西北内陆河流域长期大量输出高耗水农产品这一现象分析入手,采用理论解析与案例相结合方法,阐述分析内陆河流域自然水循环、“自然—社会”二元水循环、区域间贸易水循环的基本过程、显著特征及其驱动机制,继而首次明确提出内陆河流域“自然—社会—贸易”三元水循环模式,并就其通量计量模型、影响因素与生态环境效应、科学前沿进行了探索分析,以便未来西北内陆河水循环、水文水资源等研究能更多重视对驱动内陆河流域水循环的外部力量及其双向互馈、协同进化的分析,更新内陆河流域水安全、生态安全的思考范式。     

西北干旱地区水资源-城市化复合系统耦合效应研究——以石羊河流域为例

水资源短缺是西北干旱地区经济、社会、生态可持续发展的"瓶颈",定量地分析城市化系统与水资源系统交互作用、耦合机理以及演变规律,对城市化的快速推进和水资源可持续利用具有重要的意义。以典型的西北干旱内陆河流域石羊河流域为例,提出水资源-城市化复合系统耦合度计算模型,构建了耦合度评价指标体系和各项评价因子分级标准,方法简单,可操作性强。结果表明:2001-2010年石羊河流域主要行政区金昌和武威两市,流域水资源承载力在0.22~0.26之间波动,逐年下降,处于准不可承载状态;城市化系统与水资源系统呈初级关联状态,关联度年均增长率分别为-4.28%和-3.53%;水资源对城市化进程的约束强度均大于0.6,属于极强约束,约束度略呈减弱趋势;金昌,武威两市水资源系统与城市化系统距优度均低于0.6,呈从濒临衰退阶段向初级协调阶段发展的微弱态势,年均增长率分别为2.01%和0.96%。由于研究区水资源匮乏,开发程度高,利用效率低,用水结构不合理,导致整个流域水资源与城市化复合系统耦合度介于初级耦合和拮抗状态之间,水资源对城市发展构成极强约束;将研究区水资源及其利用状况与严重干旱缺水的中东国家以色列进行对比,认为石羊河流域水资源承载力还有一定的潜力,并提出我国西北干旱地区水资源管理与调控的有关建议。     

黑河流域水资源信息系统设计

建立黑河流域水资源信息系统的目标是为黑河流域水资源合理利用与经济社会和生态环境协调发展的研究提供基础数据和技术支撑,并辅助建立流域决策支持系统和水资源模型。本文介绍黑河流域水资源信息系统的设计和应用,共包括27个图层的空间数据、40 a气候和水文序列、以及部分NOAA AVHRR和TM遥感数据,是我国西北内陆河流域最完整的水资源信息系统之一,已被应用于黑河流域水资源合理利用以及水文和生态基础研究。     

黑河流域水资源承载力分析计算与对策

根据干旱区水资源开发利用阶段可用水资源的计算方法和内陆河流域社会经济发展及其需水预测,分析计算了黑河流域中游地区的水资源承载力。结果表明,当完成水资源开发利用第二阶段,可用水资源在首先保证未来50 a内流域中游地区人口、环境和工业等部门发展的需水后,农业灌溉用水的总量将还有所增加,水资源不会成为社会经济发展的制约因素,可以使绿洲和农业走可持续发展道路。但东干流中游张掖盆地,因要在下世纪初完成分水指标,在下世纪的前20 a农业灌溉用水有缺口,但只要加大农业节水力度,在此期间提前完成农业节水目标的60%,就能顺利渡过今后20 a的社会经济快速发展时期。如果在2050年能按计划完成流域社会经济发展的预测目标,则届时流域人均国内生产总值将超过一万美元,可以达到世界中等发达国家的水平。     

干旱内陆河流域地表水地下水联合调度研究进展

地表水-地下水联合调度是解决干旱内陆河流域水资源短缺的一个有效途径,对干旱区水资源优化配置具有重要意义.以地表水地下水联合调度内涵为基础.分析了干旱内陆河地表水-地下水联合调度模式的国内外研究现状.对地表水地下水联合调度的研究方法进行了评价并指出存在的不足之处,展望了地表水与地下水联合调度的研究趋势.指出在未来地表水-地下水联合调度中应加强与气象学、生态学等多学科交叉研究.探讨内陆河水资源高效利用模式和基于生态健康和环境发展的内陆河环境需水定值方法与阈值.开发内陆河地表水地下水联合调度信息系统和管理模式.指出综合水循环组成部分的集成模型是地表水-地下水联合调度模型发展的必然趋势.     

黑河流域水问题与水管理的初步研究

水资源已从自然资源跃升为国家关键性、基础性战略资源,我国是联合国列为13个贫水国之一,占国土面积1/3的内陆河地区先天性的资源缺陷叠加不合理的利用使得水问题成为内陆河流域经济发展和环境保护的关键性问题。分析了中国典型内陆河——黑河的水、生态、环境问题;指出了传统生产条件下流域水资源利用已经走到尽头,缓解流域水资源矛盾必须提高单方水的效益;概要了“黑河流域水-生态-经济系统试验示范研究”在上游水源涵养区培育、中游节水型绿洲构建、下游生态水利用率提高以及生态经济学研究的部分成果,显示出提高流域水-生态-经济综合效益仍有较大潜力。在流域尺度上认识内陆河地表过程及其演变规律,集成生态技术体系和模式,重视流域尺度的水循环,实现流域尺度的生态水文学实验研究,建立内陆河流域科学基础应为长期努力的方向。     

塔里木河流域城市化与水资源利用关系分析

比较分析塔里木河流域1990—2005年城市化水平、用水总量、产业结构、用水效益的变化过程,建立城市化水平与用水效益、用水总量之间的数学关系。结果表明,城市化水平与用水效益呈线性增长关系,随着城市化进程的推进和产业结构的升级,塔里木河流域及各市用水效益都在不断提高;水资源对城市化进程存在明显的约束作用,塔里木河流域的城市化水平与用水总量之间对数增长关系不明显;总结归纳了塔里木河流域城市发展与水资源利用之间初级矛盾、扩张矛盾、适应矛盾、适应协调4个发展阶段特征。今后需调整产业结构,建立集约的水资源利用体系,调整水资源利用与城市发展关系由矛盾状态为适应协调状态,缓解水资源对城市化进程的约束。     

基于加权破产博弈模型的跨境流域水资源分配研究

基于公平合理利用视角,将多准则决策模型与破产理论相结合探讨跨境水资源分配问题。通过梳理国际水法,设计了跨境流域水资源公平合理分配的指标体系,采用投影法解决这一多准则决策问题,并依此加权调整流域国用水需求。在加权调整用水需求和考虑议价能力的基础上,基于破产博弈模型探讨跨境流域水资源分配问题,以提高分配方案的公平合理性和可接受性。最后以澜沧江-湄公河流域的水资源分配为例进行研究,得到了澜沧江-湄公河旱季的水资源分配方案,并分析了需求加权调整系数对各流域国水资源分配的影响,进一步验证了分配模型的可靠性。     

西北干旱区水资源转化与开发利用模型

干旱地区的内陆河发源于山区,在山前平原地区受干旱气候、地质地貌结构和岩性的影响,地表水与地下水之间具有大数量转化的特点。根据水量平衡原理,通过对西北干旱区内陆河流域山前平原地区河水、地下水、泉水相互转化机制的研究和分析,建立了模拟与计算相结合,兼有预测性质的水资源转化与开发利用模型。模型概念明确,形式简单,所需资料容易获得。在新疆乌鲁木齐河流域实际应用结果表明,模拟的流域最大可能引水量和水资源净可利用量,都远比现状实际引水量和水资源净利用量小得多,水资源开发利用明显过度,每年超采地下水１．２×１０８ｍ３,与当地水文地质部门计算结果非常一致,效果较好。另外,模型预测结果还表明,对于处在完成地表水与地下水联合开发利用阶段的,类似乌鲁木齐河流域的内陆河流域来说,可用水资源的开发已达到极限,再采用传统的提高地表渠系利用率的方法,已不可能增加流域的可用水资源量。这不仅从理论上解决了,水利和水文地质部门长期以来有关地表水和地下水到底如何开发才算合理的争论;也证实了,这样做的结果不但在经济上得不偿失,而且将破坏流域已建有的地下水开采和供水系统,有可能造成更大的经济、社会和生态损失。     

水资源约束条件下的干旱区产业结构态势分析--以黑河流域中游地区为例

文章简要介绍了黑河中游地区水资源概况,分析了该地区现状用水结构及其存在的问题,指出水资源的可持续利用不仅要通过农业节水来完成,特别是在当前情况下,积极实现用水结构的调整,将宝贵的水资源分配到更有经济效益的产业,以实现水资源的合理配置和高效利用,构建节水型社会,是中游地区产业结构重点调整的方向。并就此提出了今后中游地区基于水资源条件的区域可持续发展的产业结构模式。     

内陆河流域用水结构与产业结构双向优化仿真模型

1 Introduction The great development of western China greatly increases the demand for water. However, in arid inland river basins of Northwest China, water resources are very limited. Shortage of water has been one of the key restricting factors of eco-e…     

Mutual optimization of water utilization structure and industrial structure in arid inland river basins of Northwest China

Water is a key restricting factor of the economic development and eco-environmental protection in arid inland river basins of Northwest China. Although water supplies are short, the water utilization structure and the corresponding industrial structure are unbalanced. We constructed a System Dynamic Model for mutual optimization based on the mechanism of their interaction. This model is applied to the Heihe River Basin where the share of limited water resources among ecosystem, production and human living is optimized. Results show that, by mutual optimization, the water utilization structure and the industrial structures fit in with each other. And the relationships between the upper, middle and lower reaches of the Heihe River Basin can be harmonized. Mutual benefits of ecology, society and economy can be reached, and a sustainable ecology-production-living system can be obtained. This study gives a new insight and method for the sustainable utilization of water resources in arid inland river basins.     

Water resources optimization and eco-environmental protection in Qaidam Basin

In order to realize sustainable development of the arid area of Northwest China, rational water resources exploitation and optimization are primary prerequisites. Based on the essential principle of sustainable development, this paper puts forward a general idea on water resources optimization and eco-environmental protection in Qaidam Basin, and identifies the competitive multiple targets of water resources optimization. By some qualitative methods such as Input-output Model & AHP Model and some quantitative methods such as System Dynamics Model & Produce Function Model, some standard plans of water resources optimization come into being. According to the Multiple Targets Decision by the Closest Value Model, the best plan of water resources optimization, eco-environmental protection and sustainable development in Qaidam Basin is finally decided.     

三层级多目标水循环调控理论与工程技术体系

以新疆典型干旱区内陆河流域为研究对象，通过对地理、地貌、水文气象条件、流域水循环特征的系统分析，提出了水资源开发利用存在的三大问题，即：水资源匮乏且时空分布严重失衡，跨界河流水安全问题突出；水资源过度开发利用，人工绿洲与天然绿洲结构严重失调，生态环境恶化；水资源利用效率效益低，供需矛盾和水盐平衡失控。以水问题和水需求为导向，工程措施与生态保护并举，采用系统科学的基础理论与分析方法，构建了三层级多目标水循环调控理论与工程技术体系，分别从宏观、中观、微观三个层级，提出了区域、流域、灌区水循环调控与水资源高效利用的科学模式和关键技术。结合区域地形地貌特点和水资源禀赋条件，建立了北疆“网式”、南疆“环式”、东疆“串式”结构水循环调控框架，增强区域水资源合理配置的调控能力。针对流域水循环特点，提出山区水库替代平原水库和河道内与河道外引水“三七调控”、经济与生态耗水“五五分账”的综合调控模式。围绕现代灌区建设和面临的挑战，研究指出建立节水灌溉—水盐调控—地下水利用—生态保护“四位一体”的水资源高效利用综合调控技术体系，是干旱区绿洲农业可持续发展的方向。     

Water resources optimization and eco-environmental protection in Qaidam Basin

During the development of Qaidam Basin, which is an arid area in Northwest China, rational water resources utilization and optimization are primal prerequisites, and the main restrictive factors include the following facts: scarcy water resources are non-substitutional and uneven distributed in time and space. Based on the essential principle of sustainable development, this paper adopts Multiple Targets Decision by the Closest Value Model, and succeeds in getting the best plan, which can o…     

基于水资源可持续利用的流域产业结构分析

本文以官厅水库流域为例，从宏观经济学角度出发，将流域水资源利用中存在的污染、浪费问题与产业结构的合理性结合起来进行研究。首次采用Fuzzy分析模型对流域产业结构进行分析，据此按发展的适宜性对流域产业进行排序；探讨了导致流域水资源利用问题的深层原因在于产业结构不合理。根据流域现状，提出了产业结构的调整方案，为流域可持续发展决策提供了依据。     

东北地区产业结构调整与升级的趋势及对策研究

产业结构调整与升级是东北地区振兴及可持续发展的关键,东北地区产业结构转换的目标应是实现产业结构的外向化、高度化、生态化及整合化。在分析东北地区产业发展现状的基础上,重新审视东北地区产业与经济发展的区域比较优势,提出了建立现代化的传统产业与高新技术产业相结合的产业结构体系是东北地区结构转变战略,形成全国的装备工业基地、现代绿色农业基地、资源精深加工基地、科教产业基地应是未来东北地区域形象的主体特征。从资源利用结构调整、产业与经济地域整合、所有制与企业结构优化、推进城市化进程、区域创新体系建设、区域基础设施与生态环境整治相结合的集成视角,进行了未来东北地区的产业功能定位,确定了产业结构调整与升级的战略重点与对策。     

河西地区水、土资源的合理开发利用

通过调查计算,评述了河西地区水、土资源状况及开发利用过程中引起的环境变化和存在的主要问题,提出合理开发利用水、土资源的建议和意见:1.以流域为单元进行水、土资源合理利用布局,2.以水定地、搞好水土平衡,3.提高单位面积产量,适当扩大灌溉面积,4.合理利用和改良草场,5.种草种树,保护植被,6.提高水资源利用率。