绿洲城市土地利用多目标优化研究——以新疆奎屯市为例

以新疆典型绿洲城市奎屯市为例进行实证分析,耦合资源价值核算方法,设置变量,建立目标函数和约束方程,构建多目标优化线性模型,对干旱区绿洲城市的土地利用优化配置进行方法性的探索,并为其土地可持续利用提供参考.结果表明:多目标优化线性模型可以克服多目标线性规划法中目标函数和评价指标值范围难以确定的缺陷,运用该多目标优化模型的土地利用优化方案保障了研究区经济发展的用地需求,满足了其社会稳定和社会保障所需的土地,改善了研究区较为脆弱的生态环境,使研究区土地利用综合效益得到明显提升,优化结果达到预期目标,多目标优化方法适宜用在绿洲城市土地利用优化配置研究.     

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。     

水资源约束下西北干旱区生态环境与城市化的响应关系研究——以张掖市为例

我国西北干旱区属生态脆弱敏感地区,自然环境的演化有其相对独特的客观运行规律,而城市化对此类区域生态环境的扰动、影响范围、以及生态环境的响应机理、程度等,是当前乃至未来一段时间区域可持续发展中必须关注的焦点问题之一。在对城市化与生态环境的相互作用研究综述的基础上,以西北干旱区黑河流域张掖市绿洲区为案例,重点探讨黑河流域社会经济生态复合系统中水资源对城市化格局和过程的响应关系,揭示干旱区城市化过程与区域水资源配置的内在反馈机制,并对区域城市化发展与水资源利用变化的响应关系进行量化研究。结果表明:在干旱区,水资源压力随城市化的推进呈现出一定的变化规律,城市化的发展往往是以水资源压力为代价的,然而随着城市化的发展,城市化与水资源的关系不断得以磨合,最终将朝着协调共生的方向发展。     

基于能值分析的新疆阜康市绿洲系统可持续性分析

绿洲是我国西北干旱区人类赖以生存和发展的栖息地,其生态环境脆弱。因此,对绿洲系统经济生态效益的定量评估与分析是我国西北地区生态建设和可持续发展急需解决的现实问题。本文以天山北麓的新疆维吾尔自治区阜康市为例,深入探讨了绿洲系统的生态经济效益及其年际变化;并利用线性规划模型建立了基于能值分析的阜康市绿洲种植业结构优化配置方案。研究发现,阜康绿洲系统的发展受土地、气候和水资源等限制,属于典型的高投入、低产出模式。1996-2006年间,绿洲系统处于弱可持续发展状态。另外,通过生态经济学的绿洲作物结构比较优势分析发现：不同的生态经济目标,其种植业结构也随之变化。当追求生态经济效益最大化时,种植业结构由能值密度决定;当追求水资源限制下生态经济效益最大化时,种植业结构由单位灌溉水量的能值产出决定。     

广东省水资源承载力量化研究

运用多目标规划和模糊综合评价的理论与方法,结合广东省水资源特点,建立了水资源承载力多目标计算与综合评估模型.模型选取工业产值、人口、农灌面积和COD排放4个目标,以水资源供需平衡、部门用水限制等约束条件,计算了广东省高、中、低3种水资源承载力方案并与城市规划有关指标作了比较,量化反映了水资源对社会、经济和生态环境协调发展瓶颈作用;选择了水资源数量、水资源质量、可供水量、用水状况和社会经济5方面共20个评价指标,综合评估了21个市现状水资源承载力状况,表明各个市水资源利用与社会经济发展匹配性程度.结果表明,     

张掖绿洲水循环经济发展探讨

在探讨张掖绿洲水资源开发利用现状及存在问题的基础上,分析了现状水资源利用格局对生态环境的影响,提出了发展循环经济是实现绿洲水资源可持续利用的必然选择,总结出张掖建立水循环经济的途径。在此基础上,还对循环经济发展的社会观念、技术体系、市场培育、产业结构调整等方面的问题也做了积极探讨。     

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。     

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。     

新疆十大水生态环境保护目标及其对策探析

新疆除额尔齐斯河为最终注入北冰洋的外流水系外,其他河流均为典型内陆河流域。长期以来,由于灌溉农业大规模发展,人工绿洲不断扩大,用水量不断增加,绝大多数内陆河流都处于水资源过度开发利用状态,对自然绿洲及水生态安全已构成严重破坏和威胁,未来社会经济可持续发展与生态环境保护面临严峻的水资源瓶颈制约。系统分析了新疆水资源及生态环境特征、水资源利用情况及水生态环境保护目标,并对生态需水量进行了分析预测;针对涉水的水源涵养区及草原生态系统保护、塔里木河流域生态环境保护、水资源开发与保护、大坝建设与河流生态环境保护、土壤盐碱化改良与灌排调控保障、地下水资源超采区治理及开发利用与保护、乌伦古湖和额尔齐斯河河谷林生态环境保护、库鲁斯台草原生态环境保护、艾比湖等其他重要湖泊及湿地生态环境保护10大环境保护问题进行了分析讨论,研究提出了具体的生态环境保护目标和对策措施。认为,在当前贯彻实施最严格的水资源管理制度的过程中,调控新疆灌溉农业发展规模,破解用水结构与方式不合理、用水效率效益低、生态用水被挤占、地下水超采、农业用水不断增长等问题是核心;经济社会总用水量的持续增加对新疆水生态环境已造成了严重影响。研究结果对于干旱区内陆河流域水资源可持续利用,生态环境保护,优化水资源配置具有一定的参考意义。     

干旱区气候变化及其对山地森林生态系统稳定性和水文过程影响研究进展

在干旱区,水是形成绿洲的根本要素。干旱区高寒山地是维系西北干旱区绿洲存在、是当地国民经济持续发展和生态环境稳定的水源地,山地森林生态系统具有重要的涵养水源功能,有“绿色水库”之称。气候变化将改变山地生态系统结构、组成和水循环,加剧水资源短缺,威胁干旱区绿洲安全。回顾并综述了干旱区气候变化及其对干旱区山地森林生态系统稳定性和水文过程的影响研究进展,指出了研究中存在的问题,并提出未来在干旱区山地仍需要评估优于1 km空间分辨率的气候变化趋势,从多尺度、多界面、多学科、多方法开展气候变化对干旱区山地森林生态系统稳定性和水文过程影响的综合研究,以促进干旱区山地生态学的发展,为干旱区管理部门提供适应和缓解气候变化、科学的制定气候变化条件下水资源管理方案、实现水资源的有效管理奠定理论基础,促进干旱区气候变化条件下的环境和社会经济可持续性发展。     

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。     

我国西部地区湖泊水资源利用与湖水咸化状况分析

湖泊咸化是指湖水含盐量逐步增加．湖泊由淡水湖向咸水湖、再向盐湖和干盐湖的演化过程,这是我国西部干旱、半干旱地区湖泊普遍存在的一种现象。在大量调查的基础上,分析了我国西部干旱、半干旱地区近几十年来湖泊萎缩咸化的状况,湖泊变化的所产生的原因,并初步提出改善我国西部地区湖泊水资源利用的对策。     

吉林省东南部半山区高效生态农业模式研究——以吉林省柳河县圣水镇为例

根据圣水镇小流域自然和社会经济状况以及区域国民经济发展的要求,以圣水镇小流域为主体,进行试验与示范。开展了水土流失综合治理模式和生态农业模式研究,同时进行生态经济效益监测和评价,在此基础上构成高效生态农业模式,建立具有水土保持兼高效生态经济功能的综合农业复合生态系统,实现半山区小流域开发建设中经济效益、生态效益和社会效益的协调与统一,在半山区及其类似地区有应用前景和推广价值。     

西北干旱区水土资源开发利用优化途径与对策：以新疆干旱区为例

山新疆为例论述了我国西北干旱区水土资源开发中所面临的环境及存在的突出问题，并在此基础上，提出了提高水土综合开发的基本途径和措施。     

Optimal spatial allocation of water resources based on Pareto ant colony algorithm

The spatial allocation of water resources is optimised using the multi-objective functions and multi-constrained conditions of the Pareto ant colony algorithm (PACA). The objective function is the highest benefit to the economy, society and the environment, while the constraints include water supply, demand and quality. The PACA is improved by limiting local pheromone scope and dynamically updating global pheromone levels. Since both strategies guide the ant towards borders of high-pheromone concentration, the new approach enhances the global search capability and convergence speed. Programming, database management and interface tools are then integrated into geographic information systems (GIS) software. The study area is located in Zhenping County, Henan Province, China, and water resource data are obtained using remote sensing (RS) and GIS technology. The improved PACA is solved in the GIS environment. Optimal spatial allocation schemes are obtained for surface, ground and transferred water and the model yields optimal spatial benefit schemes of water resources, embracing economic, social and ecological benefits. The results of improved PACA are superior to those of other intelligent optimisation algorithms, including the ant colony algorithm, multi-objective genetic algorithm and back-propagation artificial neural network. Therefore, the integration of RS, GIS and PACA can effectively optimise the large-scale, multi-objective allocation of water resources. The model also enhances the global search capability, convergence speed and result precision, and can potentially solve other optimal spatial problems with multi-objective functions.     

从水的载体功能看西北地区经济发展与水资源配置

从水的载体功能的原理出发,分析了西北水资源的特征,探讨了西北地区经济发展与水资源配置问题及对策。当前西北地区经济发展已造成水资源的高负荷状态,资源开发利用若仍然保持现有的方式和结构,无疑会产生更加严重的生态问题。基于此,分别提出了西北地区水资源高负荷的解决对策,以增加水的承载力,从而维持水的载体功能的基本平衡。     

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…     

干旱区水土资源时空变化的定量研究

水资源是制约干旱区土地资源开发利用的主要自然因素，水、土资源利用在时间和空间上平衡与否的矛盾影响着干旱区生态环境与社会发展。用定量化的数学模型表示二者的互相影响，能描述、解释和预测二者关系并能为制定对策提供依据。本文首先分析了干旱区土地利用与水资源的相互影响，然后对水土资源相互影响下时空变化的模拟方法和理论进行了综述。一方面从蒸散的计算、模拟地下水补给、模拟区域尺度上土地利用影响、模拟土地管理措施影响、模拟抽取地下水影响、以系统方法模拟土地利用影响等几方面对土地利用影响下水资源的时空变化模拟进行了综述。同时对水资源影响下土地利用变化的模拟从主要考虑水文作用的水文－植被模型的建立应用及引入人为因素为驱动力的土地利用变化模拟两方面做了综述。文章最后进一步概括了干旱区水土资源时空变化模拟的趋势并就此方面的研究提出了三点展望意见。     

资源环境系列制图研究的现实基础与发展

本文侧重于全国性资源环境及有关自然条件等专题制图工作的现实基础和成就,作简要总结和回顾。针对提高和重新认识制图效益和重点进行讨论,提出科学效益是基础,社会效益是目的,经济效益是根本,为资源环境的合理开发利用提供依据,并提出今后发展设想。     

乌鲁木齐景观生态功能区划及生态调控研究

乌鲁木齐作为中国西部发展较快的特大城市，城市生态环境问题日趋明显。对城市生态环境的研究，有利于充分认识城市发展与环境保护这对矛盾的生态学实质，在对乌鲁木齐城市生态环境调查的基础上，总结了乌鲁木齐城市生态环境的特征，根据综合整体、地域分异、景观异质、功能结构、城市发展、环境容载等景观生态学和城市生态学原则，划分了乌鲁木齐城市区域景观生态功能区，包括城市建设及中心区，城市生态平衡与开发区和城市生态保护及后备区，据此，对乌鲁木齐城市生态调控提出了初步建议，包括环境控制工程，生物控制工程、景观生态建设和生态管理调控。