渭干河流域农业水资源消耗强度及影响因素

农业用水是干旱区水资源消耗的主体,通过流域农业水资源消耗强度和影响因素的研究来探索干旱区农业用水情况及进一步挖掘其节水潜力,对实现干旱区水资源可持续利用和加快社会经济发展具有重要意义。首先通过定量分析法,从区域和种植作物类型分析了2000-2009年渭干河流域农业水资源消耗强度变化特征;而后基于改进的差值分解分析法从不同地域空间探讨了农业水资源消耗强度变化的种植结构效应和效率效应;最后选取了可能影响农业水资源消耗强度的相关指标,运用SPSS回归分析了影响农业水资源消耗强度的因素。结果显示:(1)2000-2009年渭干河流域农业水资源消耗强度整体上呈显著下降趋势,不同流域空间下降幅度大小为上游(-0.99)、中游(-0.29)、下游(-0.22),不同作物水资源消耗强度减幅大小为:其他作物(苜蓿、甜菜和薯类等)(-2.91)、瓜果类(-0.90)、蔬菜(-0.86)、小麦(-0.60)、油料作物(-0.36)、玉米(-0.32)、棉花(-0.20)、林果业(-0.09)。(2)10 a间流域农业水资源消耗强度的下降主要归因于效率效应,其总体贡献率为95.41%,但种植结构效应和效率效应的贡献在不同地域空间表现出差异性。(3)人均农业产值、单位面积平均灌溉用水量、人均水资源量和年降水量对农业水资源消耗强度影响显著,其中农业水资源消耗强度与人均农业产值呈负相关;单位面积平均灌溉用水量、人均水资源量和年降水量与农业水资源消耗强度呈正相关。最后基于研究结果提出了降低农业水资源消耗强度的政策建议。     

水资源可持续性的参数敏感性分析

通过界定敏感性参数的含义,认为参数的敏感性是系统对某一指参数的变化的敏感程度,以此为依据建立M-YAS模型分析参数的敏感性。以佛山市为例选取37 项影响水资源可持续的参数,分析水资源可持续性的参数敏感性问题,结果表明：37项反映水资源可持续性的参数中,仅13 项参数（生活用水定额、林牧渔畜用水量、工业用水定额、农田灌溉用水量、工业用水量、耕地灌溉定额、万元工业增加值用水量、火电冷却用水量、城乡生活用水量、工业节水、万元生产总值用水量、生活节水和农业节水）对于水资源可持续性的目标层而言是敏感性参数,且13项参数均来自用水结构与效率的准则层,说明区域水资源可持续性的目标层对用水结构与效率的准则层较为敏感。     

甘肃省气温与降水变化趋势及其对主要流域径流量的影响

基于气温和降水格点资料及水文站年径流量数据,对甘肃省不同区域气候变化趋势及其与径流量的关系进行了分析。结果显示:1961-2011年,甘肃省大部地区气温呈显著升高趋势(p<0.05),而降水量则在乌鞘岭东西两侧地区存在明显的反向变化趋势。气温和降水的变化趋势对不同区域径流量起不同作用。过去51年来,在乌鞘岭以西地区,受河源区降水量增加的影响,黑河与疏勒河流域径流量有增加趋势;在乌鞘岭以东地区,由于降水量减少及气温升高,区域河流径流量以减少趋势为主。虽然气温和降水对径流量均有影响,但降水与径流量的关系更为密切。然而从长时间尺度来看,虽然甘肃省区域平均降水量无明显减少趋势,但径流量仍呈现减少趋势,可能与气温持续上升趋势带来的蒸发增强、水分损耗增加等因素有关。     

基于主成分分析的甘肃省水资源承载力评价

以甘肃省水资源承载力为研究对象,运用主成分分析法对甘肃省水资源承载力从时间和空间两个角度进行了综合评价。研究表明：影响水资源承载力的因子主要包括经济发展因子、人口因子、水资源供需平衡因子、农业生产用水因子;2006-2015年,甘肃省水资源承载力整体呈现下降趋势;甘肃省水资源承载力存在显著的地区差异,甘南等地区水资源承载力较大,白银等地区居中,张掖等地区较小,兰州等地区最小,这主要是受水资源供需不平衡、农业生产用水差异较大和经济发展及人口因素的影响。     

基于流域的陕西省水资源承载力研究

以陕西省9个流域为评价单元,基于宏观指标和综合指标构建水资源承载力综合评价模型。通过分析经济压力、人口压力、承载压力及协调指数,进而对研究区水资源承载力进行评价并探讨其时空分布特征。结果表明：（1） 陕西各流域水资源承载力差异较为明显,其中陕南最大,陕北次之,汉中最小。陕南地区的汉江和嘉陵江两个流域水资源丰富且降水充足, WI<0.6处于承载适宜阶段,但该流域水资源利用效率较低HI<0.6,流域人均用水量、万元GDP用水量以及农田灌溉亩均用水量均超过全省平均水平。陕北地区的河口—龙门、内流区以及北洛河三个流域水资源紧缺且存在水质性缺水问题,处于轻度超载阶段;而关中地区的渭河、泾河、龙门三门峡及伊洛河四个流域水资源供需矛盾随着人口与经济的增长进一步加剧,水资源承载力综合评价指标值WI >1.5,处于严重超载阶段。（2） 从承载压力指数分析可以看出,流域调水对缺水地区或经济中心城市的发展起到决定性作用。从丰水流域跨流域调水能解决地区性缺水问题,进而解决水资源危机所带来的社会经济可持续发展问题。(3) 基于水资源的自然资源属性,以流域为评价单元,其研究结果更符合自然规律,有利于实现流域间水资源的合理均衡和分配。     

水资源可持续承载力的概念与实证:以中国大陆为例（英文）

基于当前中国快速城市化、新型工业化与农业现代化协同发展的大背景,着眼于区域水资源承载能力与经济、社会发展的供求关系及互动响应,提出了水资源相对强度、水资源承载率、水资源系统可持续指数概念及其表征方法;基于水资源承载力的突变性特征及其与水资源相对强度的矛盾关系视角,借鉴突变理论和模糊数学理论,应用改进的突变模型对区域水资源承载力的可持续性进行多目标、多准则综合评价。依据这些概念及相关模型,以2001—2017年中国陆地水资源承载力评价为例进行了实证。结果表明:(1)从各水资源一级区的水资源强度来看,辽河、长江及珠江流域居民生活用水相对强度高;西北诸河、东南诸河及长江流域个别年度生态环境用水相对强度高但呈下降趋势,北方其它4区生态环境用水相对强度不高但上升趋势明显;松花江、黄河、西北诸河流域农业用水相对强度高;松花江、长江、珠江流域工业用水相对强度高。(2)从各省级行政单元的水资源承载力来看,研究时段内中国大陆省区城镇居民生活用水承载力相对稳定;生态环境用水承载力呈现比较明显的波动变化趋势;农业用水和工业用水承载力持续提高。(3)大陆省区水资源相对强度整体降低,水资源消耗强度高的省区收敛、高承载率省区水资源利用效率的空间溢出,促使中国大陆的水资源开发、利用向双重可持续方向发展。未来,中国应在传统水资源规划手段的基础上,努力探索区域水资源动态管理和流域水资源统一管理的新思路、新途径,将水资源纳入到区域PRED系统进行综合调度和优化配置,以期持续提高水资源的承载能力,促进水资源与区域人口、生态环境及经济、社会协调发展。     

哈萨克斯坦水资源利用

哈萨克斯坦水资源总量丰富,但分布差异较大。在低地平原河网较密集,并从北向南逐步递减,东部山区降水丰富,河流分布也较多。常年大型河流多分布在边远地区,中部则多为季节性河流。在开发利用方面,该国引水量主要来自河流等地表水,农业用水占据了总用水量中的绝大部分,是影响全国用水变化的主要因素。由于水资源分布不均、气候变化和地表水过度开发、耕地面积增加、浪费等自然与人为因素,哈萨克斯坦存在着水资源供应相对紧张、局部水体面积缩小、污染状况严重以及与跨境水资源分配等亟待解决的问题。     

中国东北地区典型流域水文变化特性及其对气候变化的响应

以辽河的主要水源区太子河流域为对象,分析近50 a来流域的降水径流变化特性,采用水文模拟方法,研究了河川径流量及土壤含水量对气候变化的响应。结果表明:近50 a来实测径流量总体呈现减少趋势;20世纪80年代以来,气候因素对河川径流量的绝对影响量呈现增加趋势;降水增加比减少对河川径流量的影响明显,土壤含水量对降水减少的响应更加敏感,气候暖干化趋势将非常不利于东北地区的水资源利用和农业生产。     

云南省水资源政策效应模拟及预测研究

水资源是区域经济发展的基础和约束条件,结合目前水资源日益趋向需求侧管理的现实,建立包含水资源要素的可计算一般均衡模型,模拟分析云南省供水量、水价、用水效率和水利技术的变化对云南省主要经济指标的影响。结果表明:由于水在生产生活中的特殊性,供水量减少将导致区域产出降低、居民收入减少、社会整体福利水平下降、整体经济增速变缓。水价提高能够有效降低区域用水量,进而缓解水资源稀缺与浪费并存的矛盾,但其代价是短期内区域经济萎缩。通过提高水价来减轻水资源供求矛盾并非权宜之计,而水效率和水利技术的提高能够有效缓解区域水资源的供需矛盾,并带来区域产出、社会福利水平的上升。因此,云南省水资源政策应强化用水效率和水利技术,转变粗放的用水方式,缓解水资源的供需矛盾。     

气候变化对渭河上游径流量和输沙量的影响

利用渭河上游北道水文站的径流量和输沙量资料和渭河上游流域16个气象站的气象资料,分析了1951—2000年期间气候变化对渭河上游径流量和输沙量的影响。结果表明:渭河上游径流量变化总体呈下降趋势,跃变点发生在1967年,20世纪60年代径流量最大,90年代以后径流量最小。径流量的变化主要取决于流域降水量的变化。葫芦河支流流域的降水量对径流量变化的影响最为敏感,其次是榜沙河支流流域的降水量。输沙量的多少主要取决于上游降水量的多少和大雨的次数,其次是风速大小和大风次数的多少。     

石羊河流域水资源利用与经济发展系统分析

对石羊河流域1995—2005年水资源利用与经济发展指标进行相关性分析及通径分析,结果表明,农业生产对水资源的压力巨大,必须建立科学合理的水资源利用机制和上中下游协调发展模式,通过生活、工业、农业和生态环境等各用水部门之间协调,使整个区域的水资源得到合理充分的利用,从而达到最大供水效益。研究表明,在经济可持续发展的情况下,人口的增长使得发展林业对水资源的压力巨大,为显著减轻经济和社会发展对水资源的压力,应优先大力发展第三产业,其次发展第二产业、畜牧业和林业。科学分配各产业、各部门的供需水量,实现流域或区域的社会、经济和生态环境的协调发展。     

植被生态用水结构及绿水资源消耗效用——以黄河三门峡地区为例

以黄河三门峡地区为研究对象,构建适用于流域尺度植被生态用水估算的生态水文模型,对三门峡地区20世纪50年代以来植被生态用水量进行了定量模拟,得到研究区植被生态用水时空结构差异.在此基础上,对三门峡地区不同植被类型绿水资源消耗效用进行了分析,提出该区域植被结构调整方案.结果表明:三门峡地区植被生态用水量自20世纪50年代以来,由于气候和土地利用状况的变化,总体呈现出降低-稳定-上升的趋势;生态用水空间结构主要表现在不同植被类型下生态用水量差异上:林地最大,其次为农作物、灌丛,草地最小;林地高效消耗比例最大,其次为草地和灌丛,农用地最小.基于不同植被类型绿水资源消耗效用分析,提出三门峡地区植被结构调整方案.在一定水资源消耗量状况下,减少无效和低效消耗量,增加高效消耗量,是缓解该地区生产、生活、生态用水矛盾,提高总体生态效益的重要途径.     

基于小波多尺度变换的渭河水沙演变规律研究

关中平原地区是推动陕西省经济社会发展的引擎,其生产总值占陕西省的70%以上,但是水资源短缺、时空分布不均、河流含沙量高等问题严重制约其经济社会的发展。运用小波变换、滑动t检验、累积距平以及Yamamoto、Mann-Kendall等方法系统分析了1935-2011年渭河水沙序列演变规律。研究结果显示：77 a间除20世纪70年代、80年代外,其它年代渭河华县站水沙变化波动下降的匹配趋势均一致,其中径流量减流速度大于输沙量减沙速度;渭河水沙序列周期变化不一,径流量变化的主周期依次为38 a、14 a、4 a,输沙量变化的主周期依次为15 a、49 a、43 a、4 a;除输沙量49 a变化周期外,其他水沙变化周期大致相近;由于渭河输沙量变化所受气候及人类活动的影响远较径流量复杂,加之水沙异源,所以渭河华县站输沙量周期变化及突变点分布情况比径流量变化复杂,且其第一主周期变化呈现独特的变化态势。     

黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势及其主控因素的贡献率

随着气候变化和人类活动影响加剧,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化剧烈,因此研究影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量的驱动因素对预测未来水沙变化具有重要意义。本文选取Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变点检验法,位置、尺度、形状的广义可加模型以及累积量斜率变化率比较法对黄河中游多沙粗沙区15个水文站控制流域1956-2010年的年降水量、年径流量以及年输沙量变化特征及其贡献率进行分析,确定影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的主要原因。结果表明：① Mann-Kendall趋势检验在5%的显著性水平下,表明降水量虽呈减少趋势但并不显著,径流量和输沙量则有显著的减少趋势;② Pettitt突变点检验得出所研究区域径流量和输沙量的突变年份在1972年、1985年以及1996年左右;③ GAMLSS模型分析结果同样表明降水的均值不随时间发生变化,但降水的方差有减小的趋势;④ 通过累积量斜率变化率比较法得出,人类活动对窟野河流域径流输沙的影响大于无定河流域。通过分析黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的原因,可为黄河中游多沙粗沙区水资源合理分配提供一定的理论支持。     

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。     

基于NRCA模型的辽宁省水资源利用比较优势分析

根据辽宁省14个城市1997—2006年相关数据,运用比较优势原理,采用NRCA模型,计算各城市水资源利用的规模优势指数和效益优势指数,进而加权合成各城市水资源利用的比较优势度。应用聚类分析法将14个城市进行分类,并对其进行时空分异分析,揭示了影响辽宁省各区域生产用水比较优势的驱动因素,即为自然条件、经济水平以及用水效率;影响生活用水比较优势的驱动因素为城市化率。研究结果表明,辽宁省灌溉用水优势区域为辽西北区;林牧渔业用水优势区域主要分布在沿海地带及牧草地发达区;工业用水优势区域为辽中南地区。研究成果可为辽宁省水资源科学配置提供参考。     

祖厉河流域降雨径流泥沙变化特征研究

祖厉河流域位于年降水量200～400 mm之间过渡带,是气候变化最敏感和最为复杂的区域之一。运用祖厉河流域1955-2013年径流量、输沙量与年降雨量的变化趋势、时段特征进行了分析。结果表明：祖厉河流域降雨量、径流量和输沙量存在年际变化大、逐年减小的变化趋势;年降雨量在1995年出现突变点,降雨量存在明显的丰水和枯水变化,丰水时段（1955-1989年）年降水量为376.2 mm,枯水时段（1990-2013年）年降水量为224.9 mm;径流量和泥沙量的突变点分别出现在1995年和2000年;依据UF_k值信度变化趋势,将径流量、输沙量变化分为非显著减少（1955-1971年）、显著减少（1972-1985年）、较显著减少（1986-2000年）和极显著减少（2001-2013年）四个时期。     

中国省际水资源利用效率与空间溢出效应测度

基于省际水足迹和灰色水足迹等的面板数据,本文利用带有考虑和不考虑非期望产出的数据包络分析方法测度了1997-2011 年中国31 个省市区的水资源利用效率;建立基于经济—空间距离函数的空间权重矩阵,探讨水资源利用效率的空间自相关关系;利用绝对β趋同模型验证水资源利用效率增长趋势存在绝对β趋同,考虑和不考虑非期望产出情况下达到1/2 趋同程度的时间分别约为52.6 和5.6 年;运用空间Durbin 计量模型研究了中国省际水资源利用效率的空间溢出效应。研究发现：（1） 考虑和不考虑非期望产出的中国省际水资源利用效率都具有显著的空间自相关性;（2） 考虑和不考虑非期望产出的空间自回归系数ρ分别为0.278 和0.507,且都在1%的水平上显著,说明中国水资源利用效率存在空间溢出效应;（3） 考虑非期望产出情况下中国各省市的教育经费、交通基础设施、工业和农业用水比重因素正向影响水资源利用效率,外商直接投资、万元工业增加值用水量、人均用水量、降水总量因素负向影响水资源利用效率;（4） 不考虑非期望产出情况下中国各省市的劳均GDP因素较大正向显著影响,而交通基础设施和万元工业增加值用水量因素变为不显著影响;（5） 不考虑非期望产出的水资源利用效率测度对中国水资源真实利用情况出现偏差估计及对政策制定产生误导,考虑环境因素到水资源利用效率测度更为合理。     

黄河上游近60 a径流量与降水量变化特征研究

为探究黄河上游径流量与降水量变化特征,基于唐乃亥、下河沿、头道拐3个水文站近60 a的降水量、径流量资料,采用线性倾向趋势检验、Mann-Kendall检验法（M-K趋势检验）、Spearman秩次相关检验、M-K突变检验、Pettitt非参数检验、有序聚类分析、累积距平法、双累积曲线等分析方法对比研究了黄河上游及上游不同子区域降水量和径流量的变化特征,并讨论了径流量对降水量的响应关系。结果表明：黄河上游降水量呈不显著增加趋势,在2003年发生突变,突变前后变化率为4.67%;径流量呈显著减少趋势,突变年份为1986年,突变前后变化率为35.34%。3个子区域年降水量变化趋势分别呈显著增加、不显著增加和显著减少趋势,径流量均呈减少趋势。以唐乃亥以上的Ⅰ区为基准区时,唐乃亥—下河沿所在的Ⅱ区降水量因素对径流量的影响达到25.08%,非降水量因素为74.92%,而下河沿—头道拐的Ⅲ区,降水量对径流量的影响为32.14%,非降水量因素为67.86%。研究结果对黄河流域水资源综合管理与科学配置具有参考意义。     

空间权重对分析地理要素时空关联格局的影响——基于中国大陆省域水资源消耗强度的实证

基于区域经济发展水平、资源禀赋等地理要素对水资源利用效率的耦合影响,以2003-2013年中国大陆省区为例,应用多种空间权重方案对省际水资源消耗强度的时空格局进行比较分析,针对评价结果的不确定性,提出了基于GDP-距离倒数的改进空间权重方案,并进行实证研究。结果表明:(1)应用对称性空间赋权方法,得出的省际水资源强度的空间自相关特征检验结果具有局限性,依据基于邻接或距离原则构建的空间权重,评价结果不够稳健;(2)应用GDP-距离倒数的组合空间权重方案,能够充分体现经济—地理要素对水资源利用效率的非对称性影响,所得局部空间自相关评价结果的可靠性提高;(3)在研究时段内,中国大陆省际居民生活用水强度的时空异质性最小,生态环境用水强度异质性最大,工业和农业用水强度的时空异质性相对较小并且具有显著的全局空间自相关特征;(4)省际工业用水强度具有南北分异特征,局部低—低集聚区位于黄河以北并且相对稳定,高—高集聚区位于长江以南并趋于弱化;(5)省际农业用水强度的局部高—高集聚、高—低集聚区位于中国大陆西部,且研究时段内表现相对稳定。基于GDP-距离倒数的组合空间权重方案,能够同时体现省际经济水平及空间距离的临近度,因此可在一定程度上提高相关研究中评价结果的可靠性。