近20年张掖盆地绿洲结构和规模变化及其影响因素

为明晰内陆河流域绿洲化特征及其驱动因素,以黑河流域张掖盆地绿洲为研究对象,根据土地利用和归一化植被指数(NDVI)数据反演得到2000—2020年张掖盆地绿洲规模连续数据,分析张掖盆地绿洲规模和内部结构演变规律,结合盆地近20年经济、人文、水文资源等数据厘清驱动绿洲演变的关键因素。结果表明：近20年张掖盆地绿洲规模扩张了485.78 km²,整体呈现出荒漠向绿洲转化的趋势;绿洲内部土地利用类型以耕地为主,近20年间耕地面积增加最多,相对于2000年增长了19.00%,而林地面积减少最多,相对于2000年减少了25.38%;绿洲规模和内部结构变化受自然因素和人类活动的共同作用,其中经济发展与人口增加对绿洲规模扩张和内部结构变化起直接作用,水资源对绿洲扩张起决定性作用。     

黑河流域不同类型土地沙漠化驱动力分析

在分析黑河流域土地沙漠化历史和现状的基础上得出造成黑河流域土地沙漠化发生、发展的原因,除了该区脆弱的生态环境:蒸发量大,干旱多风,降水极少,地表组成物质疏松等自然因素外,主要是人类不合理的经济活动,导致流域内有限的水资源不能合理利用,从而使得中上游用水量大幅度增加,造成下游水资源的枯竭,致使地表植被因缺水、过度樵采和放牧而大量死亡,引起土地沙漠化的发生。同时,干旱区绿洲的地形地貌条件对于绿洲的兴衰和发展有重要影响,自然灾害是由于某种作用超出了人类所能承受的能力,对人类的生存与发展造成巨大的威胁和损害。河流改道是绿洲废弃的最直接原因之一。战争导致的农牧业更替也是绿洲演变的一个因素,同时战争对农田水利设施的破坏性也是巨大的。政策导向可以影响到绿洲人口的迁入和迁出,绿洲规模的扩大与缩小,绿洲内部结构、功能、性质的变化,以及对整个流域资源的管理和利用,对于绿洲的影响具有显著的时效性。总之,黑河沙漠化土地形成是在气候暖干化条件下,不合理的人为活动同脆弱的环境、贫乏的水、土、生物资源之间不相协调的产物,是涉及自然、社会、经济等多因子共同作用的综合过程。过度的人为活动是沙漠化的主导驱动因素。     

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。     

黑河流域水资源动态变化与绿洲发育及发展演变的关系

通过探讨流域及绿洲发育及其发展演变的水资源动态变化的特征,阐明它们之间的独特关系,并以此来揭示绿洲系统发育的河流流域地带性问题及特征。研究表明,本区水资源动态变化主要在径流形成、利用和消失三个区域内具有依次性体现的特征。其中占总流域面积10%左右的河川径流形成区,对全流域的水资源动态变化具有先决性作用,并在各个区域水动态变化体现上又受到系统对水的吞吐、留存、蒸散和转化能力大小的影响。因此,河流流域是地域分异现象中通过水流作用所体现出的水平地带性与垂直地带性的一种交汇,同时也是地带性与非地带性系统分异的主要区域。作为河流流域地带发育的绿洲系统,其发展演变规律和特征是相当独特的,如开放性、动态性、脆弱性以及资源有限性等。其中有限的水土资源及其动态变化是制约区域内各层次流域发展及绿洲系统发育的关键,并在不同区段上存在着显著差异性,且彼此间常体现出互为依存、互为消长的依次性制约关系。如水资源量的多寡、质的优劣和时空动态变化及分布、以及人为作用等决定着绿洲类型体现和规模分布、发育层次及阶段或发展演变过程及趋势、和社会经济价值体现等。     

水在克里雅河流域生态地理环境中的作用

水是克里雅河流域生态地理环境的主导因素, 依水系分布形成的于田绿洲和天然绿洲共同构成了克里雅河流域生态系统。克里雅河为混合引给型河流, 冰川融雪补给占71%, 故径流年内变化大, 年际变化比较稳定, Cv=0.17。地下水天然补给量大部是地表水转化而来。水资源开发利用中, 既要分析上游绿洲开发对下游的影响, 又要考虑维护下游天然绿洲对上游人工绿洲开发的制约, 统筹兼顾。北部深入塔克拉玛干沙漠200多公里, 沿河阶地, 河漫滩及散流区宽5-10km的天然绿洲, 是保护于田绿洲稳定的前沿屏障, 有重要的社会生态意义。目前因水系变迁和洪水退缩, 植被衰败, 沙漠化过程发展。从环境、资源生态管理和保护出发, 宜建立克里雅河下游天然绿洲保护区, 确保下游干三角洲天然绿洲的稳定。天然植被的维护更殖再生, 应纳入整个流域水资源生态系统的总体管理之中。     

新疆且末绿洲土地利用变化机制与驱动力分析

土地利用与覆盖变化是全球变化研究的重要组成部分,干旱区土地利用与覆盖变化的机制与驱动力又是干旱地区相关问题研究的核心。新疆且末绿洲特殊的MODS背景,制约着LUCC的一系列过程及其规律。LUCC是各种自然、社会、政治、经济和文化因素相互作用的结果。驱动力类型与特征受绿洲时空特征的制约而表现出不同的特征。在区域尺度上,且末绿洲LUCC的自然驱动力,包括了相关区域地壳运动、冰川变化、风沙活动等自然作用过程,热量、降水、温度变化等的气候过程以及地表径流、冰川进退等引起的水文过程的作用。在特定生产力发展水平下,人类的社会经济活动直接影响了LUCC的演变过程及演变趋势。     

西汉以来黑河流域绿洲演变

黑河流域是我国西北干旱区第二大内陆河流域,是典型的荒漠绿洲区。自西汉开拓河西地区以来,黑河流域的绿洲环境不断发生着变化,绿洲的时空演变伴随着历史上许多古城镇的废弃和生态环境的退化。通过查阅大量的历史文献,总结了西汉以来黑河流域绿洲的演变:在时间上,黑河流域绿洲发展的兴盛时期主要集中在汉、魏晋、唐中叶、西夏时期以及明清以来,其他时期虽然也有发展,但总体上是属于绿洲退缩期。在空间上,两汉以前在黑河下游尾闾三角洲上形成古绿洲;汉开拓河西以后,绿洲溯源上迁至中上游的冲积、洪积扇及冲积平原上;明清以来,绿洲逐渐向上游地带转移;新中国成立以后,绿洲呈现出向四周放射状扩大的趋势,新绿洲不断出现,水土矛盾进一步激化,流域绿洲正面临着严重的荒漠化。     

石羊河下游民勤绿洲变化的人文机制研究

本文根据社会调查资料分析了甘肃省河西地区石羊河下游民勤绿洲变化的趋势及其影响 ,进而从用水行为和水量均衡角度讨论了绿洲变化的人文作用机制 ,认为石羊河流域下游绿洲变化与传统农业外延式扩张机制密切相关 ,而传统农业扩张机制由于各种因素的制约在短时期内难以打破。而不打破导致绿洲环境恶化的人文机制 ,任何试图扭转此类地区绿洲环境恶化趋势的措施都可能是无效的。     

1975-2010年石羊河流域绿洲时空演变研究

应用RS和GIS技术,以石羊河流域绿洲为研究对象,对1975 2010年流域绿洲的时空动态变化进行了监测,并结合气候变化、地表径流量和人类活动等资料探讨了绿洲变化的原因.结果表明:近35年来,石羊河流域绿洲整体规模呈波动变化的趋势,1975、1990、2000年和2010年,流域绿洲总面积分别为7 563.06、7 730.62、7 131.56 km2和7 459.43 km2.通过分析绿洲与荒漠面积之间的转化发现绿洲主要经历了“绿洲化-荒漠化-再绿洲化”的过程,绿洲面积缩小了103.63 km2.绿洲内部耕地、城镇居民地和水域面积增加,而林地和草地面积缩小.绿洲的变化受自然因素和人类活动的共同作用,但人口数量的增加、经济的发展以及地表径流的变化对绿洲演变的影响更为显著.     

自然与人文交互作用下的干旱区典型绿洲耕地动态变化驱动力分析——以新疆于田绿洲为例

 绿洲是干旱区独特的自然景观,是人们生产生活的载体。如何在保持经济发展、提高人民生活水平的基础上保护有限的耕地资源,是关系到干旱区绿洲和谐以及可持续发展的重要问题。选取干旱区典型绿洲——于田县1949\_2004年的自然与人文统计资料,首先分析了五十余年来该县耕地变化的情况。然后从自然与人文两个角度对影响耕地面积变化的因子进行分析,结果表明,自然因素往往构成一定区域绿洲发展的基本限制,人为因素在短时期内,对耕地的变化起着决定性作用,这种作用如果顺应自然因素的限制,则对绿洲发展有利,绿洲稳定性增强;反之,绿洲稳定性减弱,由于新疆绿洲外围多为戈壁及沙漠,因此,对绿洲的利用要遵循自然规律,以保护绿洲为前提,合理利用水等自然资源,否则绿洲的面积随时都有可能缩小。     

额济纳天然绿洲景观变化及其生态环境效应

基于研究区1987年LandsatTM和2001年LandsatETM+遥感影像资料,综合运用遥感与GIS技术手段,结合景观格局分析软件APACK,就近15年来额济纳天然绿洲景观格局变化进行了分析,并进一步探讨了由此所引起的生态环境效应。研究结果表明:1)天然绿洲面积与水域面积急剧缩减,绿洲荒漠化程度加剧;2)绿洲景观与荒漠景观过渡地带为各景观生态类型相互转化最为剧烈的区域;3)景观多样性与景观异质性程度减小,景观稳定性降低;4)景观变化所引起的生态环境效应包括地下水矿化度升高、水质下降,植被退化与物种多样性降低,沙尘暴危害加剧以及生态难民数量增加等。     

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。     

黑河流域张掖市近38 a以来气候变化特征分析

 目前黑河流域气候变化研究多集中于流域系统气候变化与区域水资源变化之间的关系、区域沙漠化、沙尘暴发生的气候动因等研究方面，而对人类活动强度大、活动最为密集的流域绿洲区域张掖市气候变化所作研究较少。通过对张掖市六县（区）6个气象观测站近38 a以来的逐月平均气温、降水、大风频率资料的系统分析，认为张掖市近38 a来气温升高幅度较之全国其他区域更为明显。多年降水变化相对不大，但冬春两季降水出现缓慢增加的趋势，大风天气与沙尘暴发生频数近38 a来出现了明显的下降趋势，这与区域气温升高及冬春两季易发生沙尘暴的期间降水增加有明显的相关性。同时人类对干旱区内陆河流域绿洲开发的加深也一定程度上对这种生态环境敏感地区的气候产生影响。     

基于空天地一体化的黑河流域自然资源要素综合观测网络构建

立足自然资源管理的新要求,全国自然资源要素综合观测网络工程已于2020年全面启动和建设。黑河流域作为西北地区第二大内陆河流域,且处于丝绸之路经济带的核心地段,迫切需要在黑河流域开展试点研究。依托黑河流域现有观测研究基础,采用融合共建、改建升级和空白添建3种方式,分流域、分级别布设观测台站13个,基本覆盖了黑河流域草原、森林、河流、湖泊、荒漠、湿地、农田等主要地表资源类型。结合遥感观测和人工样地调查,初步构建起黑河流域自然资源要素综合观测网络。通过建立统一的运行维护和质量管理体系,确保观测数据的真实性和可靠性。从应用效果来看,黑河流域自然资源要素综合观测网络已基本形成了局部控制的立体化观测能力,可有效获取资源间耦合作用过程、变化趋势和速度等关键数据,对提高黑河流域自然资源认知能力、科学管理和战略决策具有十分重要的意义,对其他流域开展自然资源观测研究也具有重要的借鉴和示范意义。     

黑河流域典型区土地利用格局变化及影响比较

在黑河流域选择两个典型区域进行土地利用变化的空间差异与影响的对比研究,利用20世纪60年代以来的三期遥感数据,通过定量表征指标体系,对比分析了两个区域不同空间土地利用格局变化和土地利用类型变化的分异特征,定量评价了土地利用变化对不同区域绿洲系统的稳定性和水资源空间分配的影响。结果表明：过去35年来两个对比区域不同的土地利用格局变化,形成了显著的绿洲沿河流的溯源迁移和以基于下游老绿洲的渐进性绿洲外围拓展两种不同模式,前者导致流域水资源过度集中消耗于流域上游和源区,中下游水资源可利用量急剧减少,在35年间下游荒漠化土地增加了85.1%,灌溉绿洲萎缩了25.5%;后者则不同,水资源利用量的空间配置在区域下游具有小幅度集中,区域绿洲系统整体的稳定性较高。从流域整体的水土相互关系出发,合理规划干旱内陆流域土地利用模式和空间土地资源配置,对于促进流域整体的可持续发展具有重要意义。     

黑河流域历史时期水资源利用空间格局重建

黑河流域水资源开发利用的空间格局历史演变在中国西北干旱区具有典型性和代表性,对其进行复原并总结经验教训,对现代水资源开发具有宝贵的借鉴意义。利用历史文献、古今地图、遥感影像等资料,结合实地考察,在地理信息系统技术的支持下,对黑河流域历史时期水资源利用的空间格局进行重建,并分析其演变过程。结果表明: 该区域大规模的农业水资源利用开始于汉代,其范围覆盖流域中下游沿河平原和三角洲的大部分地区。魏晋南北朝时期虽然总体上承袭了汉代的格局,但局部地区萎缩明显。隋唐时期,中游地区灌区规模较大,但随着唐中叶吐蕃的入侵而遭破坏。宋元时期,水资源开发利用仅在主要绿洲的核心区有所分布。明、清直至民国时期,中游地区渠系增加,密度增大,灌区出现沿河向上的溯源扩展和由近岸向两侧的外延扩展,一些地势较高的山前绿洲也被开垦,水资源利用强度持续增加、规模扩大,最终奠定了现代水资源开发利用的空间格局。但是,此时的下游却处于游牧状态,无大规模开发活动。可以发现,明代以前水资源开发利用波动频繁,兴废不定;而明代以来,中游灌区规模稳定扩大和下游萧条情况形成鲜明对比。水资源利用引起尾闾湖萎缩、土地盐渍化、沙漠化等生态问题逐渐显现。     

黑河流域水资源的统一管理与承载能力的提高

黑河流域中、下游水资源利用矛盾十分尖锐，利益调整也极为复杂，1999年成立了黑河流域管理局，为实现以流域为单元，进行统一规划、统一调度、统一管理，建立权威、高效、协调的流域管理体制创造了条件，并在2000年和2001年实施“全线闭口、集中下泄”全流域水资源定量分配。实践证明只要掌握山区水资源动态、实施退耕还林还草与退水、从农业节水开发流域水资源潜力，完全可以取得成功。尽管在实施国务院批准的跨省区的分水方案时，还存在诸多困难，但只要加紧采取“保护上游、整治中游、拯救下游”的综合治理、强化全流域水资源统一管理、加快流域全面节水步伐、加大科技投入等四方面措施，就能突破流域水资源瓶颈障碍，力求不增加流域消耗水量，而达到经济增长，并使流域生态系统逐步走向良性循环。