辽中地区矿业城市水资源供需平衡动态分析

辽中地区矿业城市是我国重要的能源生产和重工业基地,研究其水资源供需变化有利于实现水资源可持续化管理,促进经济、生态协调发展。分析了水资源供需平衡框架,可利用水资源和需水量的计算方法,以及水资源供需平衡的影响因子。结果表明:1997-2005年,辽中地区矿业城市水资源供需区域差异明显,鞍山市水资源供需失衡明显,但缺水量逐渐降低,2005年仅缺水0.32×108m3,水资源开发利用率平均达到65.56%,用水属于高度紧张;抚顺市水资源供需基本持平,近几年余水量逐渐增大,2005年余水5.25×108m3,水资源开发利用率平均达到35.11%,用水属于中高度紧张;本溪市水资源供需平衡,可利用水资源大于需水量,2005年余水8.65×108m3,水资源开发利用率平均达到27.96%,用水属于中高度紧张。鞍山的需水结构以农业需水和生态环境需水为主,两者达到总需水量的76%;抚顺以生态环境需水为主,达到60%,农业需水次之,达到23%;本溪生态环境需水达到67%,工业需水次之,为15%。自然条件的差异是水资源供需变化差异的基础,人类社会经济活动和政策法规是水资源供需变化的主要影响因子。     

海滦河流域河流系统生态环境需水量计算

从水资源开发利用中的生态环境问题出发 ,探讨河流系统生态环境需水量的内涵。指出生态环境需水量是指地表水体维持特定的生态环境功能所必须蓄存和消耗的最小水量。在这一概念的基础上 ,构建计算河流系统生态环境需水量的理论基础。以海滦河流域为例 ,分三部分(即河流基本生态环境需水量、河流输沙排盐水量和湖泊洼地生态环境需水量 )概算了区域河流系统的生态环境需水量。计算结果表明海滦河流域生态需水量为 1 2 4× 1 0 8m3 ,约占流域地表径流总量的 54%。认为海滦河流域水资源开发率超过 40 %时 ,就会对生态环境造成严重影响。     

生态环境需水量分类及计算方法综述

根据生态系统的生态环境功能,可以将生态环境需水量分为:河流生态环境需水量、植被生态用水量、用于湖泊湿地保护与恢复的生态环境需水量、城市生态环境需水量和回补超采地下水的生态环境需水量等。在此基础上,综述了各项生态环境需水量的计算方法,并提出了在生态环境需水量分类及计算方法方面需要进一步研究的问题。     

辽河流域生态需水估算

从辽河流域存在的环境问题出发,在确定主要生态需水类型的基础上,基于水资源分区,分别估算各水资源分区的不同类型的生态需水,包括枯季河道生态需水、汛期输沙需水、入海需水、地下水恢复需补充的水量、河口湿地生态需水等。针对辽河流域季节性河流的特点,提出了枯水季节最小流量法的枯季河道生态需水计算方法。计算结果表明,辽河流域生态需水总量为130.44×10⁸m³,占地表径流的48.3%,其中浑太河、东辽河2个水资源分区的生态需水量占地表径流的比例在60%以上,辽河干流生态需水量占地表径流的53.5%,其余水资源分区生态需水量占地表径流的比例均在50%以下。研究结果为流域水资源配置及水环境保护与恢复提供科学依据。     

水景水量配置供需平衡比较研究——以北京朝阳公园为例

水资源供需分析是当前水资源研究领域的热点问题。为了高效节约公园水景用水,本文运用生态环境需水量和最大用水定额计算方法,以北京市朝阳公园为案例区,对其水景的水量配置供需关系进行对比分析,结果显示：在不考虑水体净化和公共用地取水量的情况下,朝阳公园的最大生态环境需水量为193．71万m^3,中等生态环境需水量为189．81...     

东辽河流域坡面系统生态需水研究

以东辽河流域累积46个测站52年的水文资料和1986年、1996年、2000年Landsat TM数字图像为源信息，在分析景观格局、流域降水和径流时空分布的基础上，探讨东辽河流域坡面系统生态需水的时空变化和平衡分区。东辽河流域坡面系统景观的优势度较强，斑块的形状较为规整，但分布较散，同时受到人灰活动的干预非常强。水文情势的空间分异明显。东辽河流域坡面系统全年平均生态需水量为504.72mm(324.08mm～618.89mm），5～9月份生态需水量占全年生态需水总量的88.29%，下游形成生态需水的高值区。坡面系统生态需水量的极端满足程度仅为90%，全年和生长季（5～9月）生态缺水区分别占了全流域总面积的60.47%和74.01%，从生态需水的缺水数量和缺水区域来看，缺水区域大的趋势尤为严峻，必需采取全流域用水的综合调配。     

北京平原造林工程对生态需水量的影响研究

水资源节约高效利用是城市经济高效发展的保障.该文基于气象、土地利用及Landsat TM/ETM+遥感数据,采用Penman-Monteith方法,考虑新造林区植被覆盖度,结合GEE云平台和GIS技术,评估2010年和2018年北京平原新造林区造林前后各植被类型的生态需水定额和需水量,并分析平原造林工程对生态需水量的影响.结果表明:退耕还林是平原造林的主要方式,约占新造林区面积的78.51％;林地各月份的需水定额低于耕地,春季尤为明显,说明植树造林极大减轻了农业灌溉用水压力;新造林区2018年最小生态需水量比2010年减少8884万m3(减少47.22％),适宜生态需水量增加4382.6万m3(增加22.34％);以2018年气象条件为基准,由土地利用变化导致的新造林区最小生态需水量减少11676.4万m3(减少54.05％),适宜生态需水量仅增加1496万m3(增加6.65％).降水可满足林地基本生长需求,无须充分灌溉,因此北京平原区造林工程缓解了需水压力.     

生态环境需水的理论和方法研究进展

生态环境需水研究是目前国际上学科前沿研究之一,涉及生态学、水文学、环境科学等多学科。文章论述了国内外生态环境需水研究的进展,分析了生态环境需水的内涵、概念、分类和特征,总结了河流、植被、湖泊、湿地和城市生态系统生态环境需水量计算的理论基础和方法。最后,从区域水资源优化配置和可持续发展的角度,对今后生态环境需水研究的方向与技术、区域性范围和水资源优化配置等问题进行了讨论。     

基于GIS的区域植被-土壤生态系统需水定量测评——以陕北延安地区为例

根据延安地区各气象站点连续30年的气象资料和各土肥站点连续10年的土壤含水实测资料,通过经验模型、实地观测和GIS空间分析相结合的方法,提出了干旱半干旱地区植被-土壤复合系统的最小生态需水量、适宜生态需水量和饱和生态需水量三种阈值模式的较为准确的计算方法,并从时空角度定量分析评价区域生态需水量和生态缺水量。结果表明,延安地区植被-土壤复合系统的年最小生态需水量为216.185亿m³,对应的年生态缺水量为23.556亿m³;重度生态缺水的景观类型有针阔混交林-壤土、针叶林-壤土和落阔叶林-粘壤土等,水量供需基本平衡的景观类型有灌草丛-粘壤土、灌丛林-粘壤土和草原-砂壤土等,轻度生态富水的景观类型有农作物-粘壤土、农作物-砂壤土和农作物-砂砾质壤土等;生态缺水较为明显的区域主要位于延安西南部和中部的黄土梁状丘陵沟谷区,时段集中在每年的夏秋两季。     

新疆伊犁河谷新垦区生态需水对土地利用变化的响应

利用新疆伊犁河谷新垦区1985年、2000年和2008年3期土地利用数据,分析了1985-2008年间土地利用变化情况,并利用土地利用类型生态面积及生态用水定额资料,剖析了新垦区24 a来生态需水对土地利用变化的响应。研究结果表明:①24 a间,伊犁河谷新垦区土地利用发生了明显的变化,在耕地扩张的同时,维持生态稳定的草地急剧减少,表征生态退化的盐碱地和沙地呈快速增加趋势;②研究时期内,新垦区生态需水量增加了2.811亿m3,各地类对其影响程度存在差异,其中旱地、水田和水域对其影响最为显著。③新垦区农业开发程度较高,耕地已经成为主要土地利用类型,其生态需水量一直占据首位,致使人工生态需水量远高于天然生态需水量。     

基于水供给服务空间流动模型的渭河流域水资源安全格局

基于VIC模型量化了渭河流域水资源供需平衡关系;构建了水供给服务流动模型,模拟了渭河流域2005年、2010年和2015年的水资源安全格局,利用地理探测器探寻了区域水资源安全的主要驱动力。结果表明：① 流域内水资源供需矛盾突出,平均每年有10.89 %的地区经上游水资源补给后达到用水安全,补给不充分和未受补给的区域增加,不利于流域可持续发展。② 2005年水资源安全指数（WSI）最高,2010年最低。区域WSI的变化是自然要素和人文要素综合作用的结果,其主导因素为农业耗水量和人口。③ 农业耗水和生活耗水对区域水安全的解释力最强,通过研究发现渭南市农业用水效率过低,西安咸阳市人均生活用水过高。应倡导节水型农业、控制城市用水定额、调整水费、增强居民节水意识以提高流域水资源安全。     

贡嘎山东坡亚高山不同林地土壤水分特性与生态环境效应

森林土壤水分特性，包括水分的渗透与蒸发、保持与贮存等对森林生态环境都有重要意义。本文研究了长江上游贡嘎山亚高山不同森林类型土壤的水分特征及其生态环境作用，结果表明：成熟林、过熟林土壤在储水、渗透、容水、蒸发和持水特性等多数方面利于保持和改善生态环境，次生或林分单一森林类型次之，林木皆伐后最差。研究区以成熟林和过熟林为主，生态环境保护较好。尽管该区与长江上游其它地区一样同具自然地理条件差、生态环境脆弱的特征，但由于该区森林植被和环境得到了有效保护，土壤水分特性好，促进了森林生态系统的良性循环，生态环境问题得到进一步改善。     

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。     

艾比湖流域水资源承载力综合评价

通过对系统内在作用机制的分析,以新疆艾比湖流域为例,利用模糊层次分析原理建立了流域水资源承载力综合评价指标体系并对其进行了量化分析。借助德尔菲专家调查法,将模糊层次分析法运用到研究区水资源承载力综合评价指标权重的求解中,对评价指标、具体评价过程和应用方法进行了分析说明。并预测了研究区未来规划水平年水资源承载力的发展趋势和方向。提出了该区域社会经济发展和水资源配置的规划方向,并探讨提高该区域水资源承载力的良策。这也为其它区域的水资源可持续开发利用研究提供了一定的借鉴和参考。     

阿尔金山羌塘高原区域地表水可利用量及开发潜力分析

确定水资源可利用量是实现阿尔金山及羌塘高原区域生态环境维护与经济社会发展双赢的保障.首先、提出用倒算法计算研究区的水资源可利用量,明确涉及变量的概念及算法.其次、计算了研究区各分区的地表水资源量,湖泊、湿地需水量,河道需水量等变量,最终确定了各分区的地表水资源可利用量.再次、结合各分区水资源利用现状,进一步分析了各分区的水资源利用潜力.结果表明:东羌塘山间盆地区地表水资源开发利用潜力较小;柴达木盆地西缘区开发利用潜力较大;阿尔金山北麓区开发利用潜力不大.最后、建议在研究区建立相应的水文、气象、生态等监测站点,为研究区水资源的合理开发、利用与保护奠定基础.     

流域水资源开发阈值模型及其在黄河流域的应用

流域水资源开发阈值是流域水资源合理利用的基础和流域生态系统健康的保证。随着水资源短缺引起的 问题日益突出, 人们对水资源开发阈值的认识也在不断加深, 从最初的“水资源总量”、“可利用量”和“可供水量” 等, 到考虑生态需水和水质保护的水资源可利用量。本文在这些理念的基础上, 提出一种新的流域水资源开发阈值 及其计算模型, 即考虑水资源量、不可利用的洪水量、被污染水量、生态需水量及重复计算水量, 综合计算流域水资 源开发阈值。黄河流域作为我国水资源严重短缺地区, 水资源开发面临严峻挑战。以黄河流域为例, 运用该阈值模 型对黄河流域水资源开发阈值进行初步计算, 得到开发阈值多年平均约为238 亿m3, 占黄河天然径流量的40%左 右, 符合国际公认的流域水资源开发标准。     

南北盘江森林生态系统水源涵养功能评价

森林生态系统水源涵养功能是植被层、枯枝落叶层和土壤层对降雨进行再分配的复杂过程。运用综合蓄水能力法,基于森林资源二类调查数据,估算了贵州省南北盘江流域不同类型森林生态系统的林冠层截留降水量、枯落物持水量和土壤蓄水量,分析了流域尺度森林生态系统的水源涵养能力及其时空变化。结果表明：① 南北盘江流域森林涵养水源总量约6.13×10⁸m³,单位面积水源涵养量629.85 t/hm²,森林水源涵养能力空间分布呈现东高西低的趋势;② 不同类型森林来说,阔叶林和灌木林对区域水源涵养总量的贡献率最大,而混交林的单位面积水源涵养量最高;③ 不同林龄比较,幼龄林对区域水源涵养贡献率最高,达45.95%,但其单位面积水源涵养能力最差,过熟林的单位面积水源涵养能力最高;④ 就坡位而言,平地和中坡森林对区域水源涵养总量的贡献率最大,山谷森林单位面积水源涵养能力最高,山脊森林单位面积涵养水源能力最低;⑤ 近35 a来,随着生态工程的实施,森林生态系统水源涵养总能力以1 447.89×10⁴m³/a速度持续提升,单位面积水源涵养量以每年5.33 t/hm²的速度稳步提高。     

我国水循环的生物学过程研究进展

作为IGBP核心计划之一的水循环与生物圈相互作用(BAHC)研究一直是国际学术研究的前沿性热点课题。本文从森林水文生态、山坡水文学、防护林水土保持效益、水生生态系统净化作用等方面,综述了我国在水循环与生物圈相互作用研究方面的进展。并指出了从水循环的生物过程来分析我国的水资源安全、西部地区的生态环境建设和经济开发战略问题,探讨东西部协调发展模式和生态系统与水资源管理方略时必须解决的有关科学问题。     

中国区域PRED系统研究进展

在对区域PRED系统内涵理解的基础上,比较了它与区域可持续发展的异同。区域PRED系统是以区域人口、资源、环境和发展四个子系统的协调发展为目标,可持续发展是一个宏观的概念,区域PRED系统的协调发展是可持续发展的前提条件．而可持续发展是区域PRFD系统的协调发展最终目标。在对比分析了前人研究区域PRED系统的指标体系和量化方法,结合新疆的实际,对原先较适用于工业发达、环境污染严重的大中型城市的可持续度模型进行了改进。针对西部干旱区特殊的地理环境和农牧业为主体的经济结构,将水资源总量和生态环境因子引入可持续度模型,分别替代模型中原有的资源消耗因子和环境质量因子。水资源总量是制约以农牧业为主的干旱区中小绿洲经济协调发展的重要因子．对于以农牧业为基础产业的干旱区域来说能源的需求远不及对水资源的需求．将水资源总量作为一个指标引入评价模型。同时生态环境变化引起的区域协调发展问题对干旱区尤为重要,西部地区生态环境的脆弱性成为制约经济协调发展的重要因子,是将生态环境引入可持续度模型中的原因。结果表明改进后的可持续度模型用于评价工业不发达、生态环境脆弱的西部干旱区所得结果与该地区的现实基本相符。