黑河下游额济纳绿洲生态需水关键期及需水量

黑河流域中生态最为脆弱、植被退化最为严重而对全流域生态治理目标的实现极为关键的地区在下游额济纳绿洲。黑河分水方案主要控制年总量,由来水过程确定分水时机,采用“全线闭口、集中下泄” 的分水方式,这容易导致分水与下游绿洲需水的时间错位。要实现黑河分水对下游天然绿洲的作用和意义,不仅要充分保证分水量,更要选择适宜的分水时间,如果分水错过了下游绿洲生态需水的关键期,将会直接影响绿洲植被的正常生长。要维持黑河下游额济纳绿洲健康、稳定和持续发展,确定生态需水的关键期是首当其冲的问题。本文通过对黑河下游额济纳绿洲地下水位时空动态变化过程、天然植被耗水过程和绿洲生态过程及水文过程的关系研究,确定了黑河下游额济纳绿洲生态需水的关键期。建议在生态关键期保障输送必需的水量,合理调节水库出水量与河道径流量,保障4月和8月关键期的需水量,其中4月至少要保证0.80亿m3的输水量,8月至少要保证1.08亿m3的输水量,确保下游绿洲植被的生理需水,同时考虑到前期缺水和随后的月份水量消耗,尽可能增加关键月的配水量。     

实施分水方案后对黑河下游地下水影响的分析

由于黑河中上游的水土资源近年来的大规模开发利用,加之缺乏有效的水资源管理,使得下游河道来水量逐年减少,进而产生了一系列严重的生态问题,为了遏制这种恶化,以及加以恢复和重建下游的生态环境,自2000年7月开始在黑河下游实施国家分水方案。本文根据近五年来的黑河分水资料以及对分水前后地下水监测区的地下水位观测资料进行分析,探讨了分水过程及分水量在各年的变化,以及分水前后地下水位的时空变化,同时依据前人的一些研究结果,探讨了分水前后地下水位与生态环境之间的关系,尤其是地下水位与植被生长之间的关系。进而为下游分水以及生态环境建设提供科学依据。     

黑河流域环境退化特征分析及防治研究

生态环境条件的好坏,是制约我国社会、经济和人民生活可持续发展的重要问题之一,特别是在生态环境脆弱的西北干旱区的内陆河流域。本文以黑河流域为例,根据最新的野外调查数据,结合该流域已有的研究文献资料,分析了黑河流域生态环境退化的现状和主要特征。研究结果表明,黑河流域生态环境退化主要是由于人类不合理的经济活动造成的,具体表现在土地的沙漠化、水资源的变化、土壤盐渍化和植被退化等方面。在此基础上,初步提出了防止流域生态环境恶化的综合治理对策。     

黑河流域额济纳绿洲生态保护措施及其效应分析

讨论黑河流域水资源开发利用以及引起的生态环境问题,分析额济纳绿洲生态保护措施及其效应。流域调水等治理措施使下游天然绿洲萎缩和生态退化的趋势得到一定程度的遏制;拟建的正义峡水库和输水渠道等水利工程可保护额济纳绿洲核心地带生态,但带来外围天然生态植被的退化,需要进行大时空尺度的生态影响分析论证。提出中游地区地表水和地下水联合开发利用,以提高水资源利用率,同时修建山区水库是提高水资源利用效率的理想方式;下游地区实施生态移民安置工程。     

额济纳盆地地下水补给机理研究

黑河下游的额济纳盆地,气候干旱,降雨稀少,盆地内分布着复杂的地下水含水层,濒临崩溃的生态系统靠其有限的地下水资源维持着,如何有效的评价地下水资源量,怎样合理的开发利用地下水资源,以及近期黑河治理规划工程实施后,对地下水资源产生何种影响,成为亟待解决的问题。对此,应用皮帕尔（Piper）图解法分析地下水的水化学特征类型,结合区域构造水文地质、地下水流场和环境同位素,分析盆地内不同地区的地下水补给机理：发现自流井区为一小区域的沉积中心,其来源不同于其他以黑河河水为补给源的地下水,而是来自中蒙边境山区的补给;古日乃草原地下水主要依靠黑河河水通过古河道渗漏的补给,而不是巴丹吉林沙漠的补给;赛汗桃来沉积中心的深层承压水来自其邻近上游地区潜水的侧向渗流补给。利用放射性同位素氚含量,初步估算出不同地区地下水的更新期,其地下水年龄均低于35 a。为评价黑河干流规划对地下水资源所产生的影响、合理开发利用地下水资源、保护脆弱的生态环境提供科学依据。     

黑河流域水资源开发对额济纳绿洲的影响及对策

位于黑河下游的额济纳绿洲, 是我国北方的一道天然屏障, 更是黑河中上游的重要绿色生态屏障。近年来黑河流域水资源的开发已严重影响到额济纳绿洲的可持续发展, 生态环境急剧恶化, 经济增长缓慢, 社会发展停滞不前。作者通过分析黑河流域水资源利用现状及对额济纳绿洲生态环境、社会、经济发展的影响, 提出合理分配水资源, 严禁开荒, 退耕还林(草), 调整产业结构, 开展节水农业等可持续发展对策。     

荒漠河岸林地下水位时空动态及其对地表径流的响应

荒漠河岸林是干旱地区重要的生态系统之一,受间歇性河流补给的浅层地下水是河岸林植物生存的主要水分来源。基于额济纳荒漠河岸林地下水位观测断面具有高时空分辨率的地下水位数据,分析了荒漠河岸林浅层地下水的时空变化及分水事件中河水对地下水的补给特征。结果表明：额济纳绿洲河岸林地下水位在季节尺度上具有植物生长季下降,非生长季上升的变化特征;在植物生长季内,地下水位具有白天下降,夜间上升的日周期变化特征,且日波动幅度主要受不同植被类型及植物不同生长期地下水蒸散速率的影响。黑河下游河水的河道渗漏是沿岸浅层地下水的主要补给来源,在分水过程中,距河道不同距离的地下水位对河水补给的响应时间随距离增加而增大,分水结束时的地下水位上升幅度随距离增加而减小,分水总径流量、分水持续时间和日均径流量是影响地下水补给宽度的主要因素。河道径流渗漏水量的绝大部分都通过蒸散发过程损失,从2013—2015年6次分水事件结束后,地下水估算补给量占其与蒸散量总和的平均比例为23.6%。     

黑河流域水资源研究进展

作为典型的内陆河流域,黑河流域历来是研究寒区、旱区水文与水资源的热点地区。水资源是联系该流域生态系统和经济系统的纽带,更是其社会经济环境可持续发展最主要的限制因子。因此,对于黑河流域水资源的研究非常广泛,也取得了很多高水平的研究成果,这些研究内容主要包括：上游产流区的冰雪变化与黑河径流量、黑河出山口径流变化特征及其对气候变化的响应以及径流量的模拟与预测;中下游耗散区的水资源利用状况及对策;同位素、水资源承载力以及水资源管理的理论方法和措施。今后的重点应从流域的宏观尺度,开展黑河流域生态经济的综合研究、生态水文学和水污染问题的研究。     

科技支撑新疆塔里木河流域生态修复及可持续管理

塔里木河流域地处我国西北新疆,面积约102×10⁴ km²,是我国丝绸之路经济带建设的核心区。在过去50 a里,塔里木河流域经历了大规模的水土资源开发,经济社会发展的同时,河道断流,湖泊干涸,沙漠化加剧,生物多样性受损,生态隐忧日益加剧,已威胁塔里木河流域绿洲经济发展和社会稳定,严重影响国家"丝绸之路经济带"建设。荒漠与绿洲生态国家重点实验室针对塔里木河流域的生态环境问题,开展了长期的生态监测与科学研究,基于多年监测调查数据,解析了塔里木河荒漠河岸林植被与地下水的关系,揭示了生态系统退化过程和机理,提出了塔里木河下游合理/胁迫/临界地下水位与流域生态需水量,研发提出的退化生态系统修复重建关键技术得到推广应用;提出的重点生态工程建设方案,被纳入《南疆水利规划》;提出的流域水资源管理建议被国家采纳并实施。科技支撑塔里木河流域生态修复及可持续管理,为丝绸之路经济带生态文明建设提供了重要科学依据和示范样板。     

How changes of groundwater level affect the desert riparian forest ecosystem in the Ejina Oasis,Northwest China

Groundwater is a key factor controlling the growth of vegetation in desert riparian systems. It is important to recognise how groundwater changes affect the riparian forest ecosystem. This information will not only help us to understand the ecological and hydrological process of the riparian forest but also provide support for ecological recovery of riparian forests and water-resources management of arid inland river basins. This study aims to estimate the suitability of the Water Vegetation Energy and Solute Modelling(WAVES) model to simulate the Ejina Desert riparian forest ecosystem changes,China, to assess effects of groundwater-depth change on the canopy leaf area index(LAI) and water budgets, and to ascertain the suitable groundwater depth for preserving the stability and structure of desert riparian forest. Results demonstrated that the WAVES model can simulate changes to ecological and hydrological processes. The annual mean water consumption of a Tamarix chinensis riparian forest was less than that of a Populus euphratica riparian forest, and the canopy LAI of the desert riparian forest should increase as groundwater depth decreases. Groundwater changes could significantly influence water budgets for T. chinensis and P. euphratica riparian forests and show the positive and negative effects on vegetation growth and water budgets of riparian forests. Maintaining the annual mean groundwater depth at around 1.7-2.7 m is critical for healthy riparian forest growth. This study highlights the importance of considering groundwater-change impacts on desert riparian vegetation and water-balance applications in ecological restoration and efficient water-resource management in the Heihe River Basin.     

The influence of water regulation on vegetation in the lower Heihe River

Water regulation has been carried out by the Heihe River Bureau since 2000, which aims to address the existing eco-environmental problems in the lower Heihe River. In the past nine years, great changes in spatial-temporal distribution of water resources took place in the lower Heihe River. In order to objectively evaluate the influence of water regulation on the eco-environment, the changes of groundwater table, typical vegetation, landscape types as well as East Juyan Lake have been analyzed in the lower Heihe River, by means of field surveys and remote sensing. These results indicate that there are obvious effects of water regulation on the eco-environment, which has been improved toward sustainability in the lower Heihe River.     

The influence of water regulation on vegetation in the lower Heihe River

Water regulation has been carried out by the Heihe River Bureau since 2000, which aims to address the existing eco-environmental problems in the lower Heihe River. In the past nine years, great changes in spatial-temporal distribution of water resources took place in the lower Heihe River. In order to objectively evaluate the influence of water regulation on the eco-environment, the changes of groundwater table, typical vegetation, landscape types as well as East Juyan Lake have been analyzed in the lower Heihe River, by means of field surveys and remote sensing. These results indicate that there are obvious effects of water regulation on the eco-environment, which has been improved toward sustainability in the lower Heihe River.     

张掖市黑河近期综合治理工程效益初步分析

黑河流域日趋恶化的生态环境,引起了政府及相关部门的重视。按照国务院指示,张掖市2000年启动了黑河中游水量调度方案,即当莺落峡来水15.8亿m3时,正义峡下泄水量9.5亿m3。2001年开始实施了黑河流域近期治理工程项目。通过介绍黑河近期（2000—2005年）综合治理工程的概况,并分析工程产生的效益,结果表明:中游实施调水6 a来,总计调入下游的水量53.42亿m3,调水次数23次,调水天数396 d;张掖市利用黑河干流的水量减少、地下水开采量增大、农业用水量降低、工业和生态用水量增加、下游生态环境逐渐得到了恢复。节水工程实施5 a来,张掖市工农业用水效率提高、粮经草种植比例由45∶48∶7调整为31∶50∶19、产业的经济结构由41∶24∶35调整为37∶25∶38、农民纯收入增加了28%、农业节水工程的节水效益明显。     

塔里木河流域水资源研究进展

塔里木河是我国最大的内陆河,也是南疆各族人民的母亲河,对其水资源研究的脉络梳理有助于指导当前和未来一段历史时期的水资源研究方向,为水资源合理优化配置提供理论依据,促进南疆经济发展与社会稳定。针对塔里木河流域水资源问题的研究从时间脉络上大致可划分为三个阶段。20世纪50年代之前,主要是中国的历史典籍、自然地理图志和近代国外探险家的探险历程,如实记录了塔里木河的水系变迁和自然风貌,间接反映了流域水资源受到自然-人类活动影响的缓慢变化;20世纪50年代-90年代,随着南疆大规模开发,水资源研究逐渐聚焦于水资源的合理配置与有效管理,其主要针对的是近几十年来人类活动加剧造成的流域内水资源短缺、生态恶化、水资源管理混乱等一系列相关问题;21世纪以来,由于气候变化和人类活动影响造成的塔里木河水文过程变化、水资源承载力及供需矛盾、地下水资源利用与保护等逐渐成为塔里木河水资源研究的新热点。本文在系统梳理三个阶段的研究成果后,进一步提出了未来塔里木河流域水资源研究应的重点关注方向,包括生态调度、水权配置与生态补偿、跨流域调水等。     

黑河下游调水对植被的影响(英文)

Water regulation has been carried out by the Heihe River Bureau since 2000,which aims to address the existing eco-environmental problems in the lower Heihe River.In the past nine years,great changes in spatial-temporal distribution of water resources took place in the lower Heihe River.In order to objectively evaluate the influence of water regulation on the eco-environment,the changes of groundwater table,typical vegetation,landscape types as well as East Juyan Lake have been analyzed in the lower Heihe River,by means of field surveys and remote sensing.These results indicate that there are obvious effects of water regulation on the eco-environment,which has been improved toward sustainability in the lower Heihe River.     

黑河流域水资源合理开发利用的研究

黑河流域是我国干旱区一个较大的内陆河流域,集水面积约13万平方公里,主流长821公里,发源于祁连山,穿越河西走廊,流泄于内蒙古西部高原。本文对黑河流域水资源、土地资源、草场资源的数显和质量进行评价。同时分析了流域水资源潜力及开发利用引起的环境变化。指出目前水资源开发已影响到中游绿洲建设规模和下游绿的安全。研究认为现阶段水资源开发利用应使经济发展和保护环境两者之间的关系相协调。实行以流域为整体的开发,采取有效的工程措施,加强中、下游水资源利用的宏观控制与管理,实行分区定量分配和综合治理,从而提高流域水资源利用的经济、环境和社会效益。     

A landscape management analysis framework and its preliminary application in Ejina Oasis,Northwest China

The implementation of integrated landscape management to support local and regional human well-being is crucial in arid regions,but its application to date is very limited.Although analytical frameworks have been established to maximize ecosystem services via trade-offs between different landscape configurations,consumption factors such as water resources are rarely and weakly considered in such frameworks.In this paper,an improved integrated landscape-management analysis framework,called the Consumption-integrated Landscape Management to Ecosystem Service(CLMES),is proposed.In this framework,consumption factors are integrated at the same level as ecosystem services.The improved analytical framework is then used to assess and optimize landscape design in the Ejina Oasis,an extremely arid region in western China.Three landscape conditions(past,current,and future)are evaluated,based on the CLMES.Our results indicate that the Heihe River water-allocation program effectively promoted ecosystem services in the Ejina Oasis from 2000 to 2011.However,the excessive expansion of cropland led to a slight decline in habitat quality.An optimized landscape configuration and policy suggestions are proposed,which may be beneficial to the improvement of total water-use efficiency,oasis stability,and resilience of the ecological?social system in the Ejina Oasis.     

美丽中国与联合国可持续发展目标(SDGs)结合的黑河流域水资源承载力评价

水资源是制约干旱、半干旱区社会经济发展的关键因素,结合联合国可持续发展目标（SDGs）指标和美丽中国评价指标,以水资源承载力为核心,从水资源系统、社会系统、经济系统、生态环境系统、协调系统5个方面构建指标体系,基于熵权法确定权重,评价2001-2017年黑河流域各县区水资源承载力及时空分布。结果表明：（1）当前水资源利用效率水平下,2010年以来黑河流域大多数县区GDP均超过最大承载能力,而人口则在2010年以前已超载。（2）从水资源承载综合评价结果来看,2001-2015年随着生态输水工程的进一步实施,水资源承载力有所好转,但中下游波动较大,水资源形势依然十分严峻。（3）控制不断扩展的绿洲面积,减少高耗水农作物种植面积,实施合理用水总量控制和定额管理措施,是减缓水资源压力的重要措施。     

An estimation of groundwater storage variations from GRACE gravity satellites in the Heihe River Basin, northwestern China

There are only limited surface water resources available in the Heihe River Basin （HRB）, a typical inland river basin in the arid region of northwestern China, where groundwater overexploitation is a serious problem. Groundwater has become one of main resources of fresh water in the HRB. In this paper, temporal and spatial variations of groundwater in the HRB are estimated by the Gravity Recovery and Climate Experiment （GRACE） satellites. Our analysis shows that groundwater storage in the HRB reaches its highest in the summer of 2005, and then begins to decline in the following years and reaches steady status in 2008. Spatially, groundwater shows a decline in the upper HRB in the first two years and a slight increase in the following years, while this phenomenon is reversed in the middle HRB where groundwater slightly increases in 2005 and then declines in the following three years. In the lower HRB, GRACE detects a continual increase in the full six-year period. This approach is proven successful when employed in the HRB and thus offers a new insight into monitoring groundwater variations in a river basin with limited or even without any observed data.     

近50 a来黑河流域水资源问题与流域集成管理

 基于黑河流域器测水文等资料,分析了近50 a来黑河流域水资源形成区——上游山区水资源变化的历史背景和趋势、平原绿洲-荒漠耗水区3个循环带水资源时空变化及区域耗水特征,以及水资源管理政策变化下的流域中下游水环境问题和社会经济系统水循环过程中的水问题,探讨了解决内陆河流域水问题的水资源集成管理和区域可持续发展对策。