“水资源约束下西北干旱区城市化过程及生态效应”研究进展

在我国西北干旱地区工业化和城市化过程中,以脆弱生态环境为成长背景的城市在发展过程中受到了水资源和周围生态环境等的多重胁迫。为了科学解决这一问题,国家自然科学基金委员会于2003年9月启动了“水资源约束下西北干旱区城市化过程及生态效应研究”的基金重点项目(编号40335049)。本项目以河西走廊为例,把水资源作为先决约束条件,将遵循人文规律的城市化过程与遵循自然规律的水资源与生态环境变化过程有机结合在一起,采用系统集成方法,并引入RS和GIS技术,揭示水资源变化对城市化过程的胁迫机制与规律,分析由此引起的生态效应;对不同强度水资源约束下城市化过程进行动态模拟和情景分析。通过项目负责人方创琳研究员     

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。     

中国西北干旱区水资源可持续利用对策研究

近50年来，随着水土资源开发利用规模的不断扩大，西北干旱区的工农业与经济得到了快速发展，但同时也引发了一系列的环境问题，如河流下游水量锐减，甚至断流，泉水资源衰减；地下水超采，地下水位持续下降；水质恶化；土地次生盐渍化，沙漠化严重等。文章在详细分析中国西北干旱区水资源的特征以及水资源不合理开发利用所引发的环境问题的基础上，认为实行流域水资源统一规划与管理，发展新绿洲，建立高效节水型农业是实现我国西北干旱区水资源可持续利用的根本途径。     

西北干旱区水资源约束城市化进程的定量辨识——以甘肃省武威、张掖市为例

加快西北干旱区的城市化进程,是实施西部大开发战略和全面建设小康社会的必由之路。而城市化水平的提升,主要取决于驱动力和制动力的大小。通过西北干旱区典型绿洲城市武威和张掖的城市化水平、用水总量、经济总量、产业结构、用水效益、人均用水水平等变化过程的定量分析和比较,发现水资源对城市化进程存在明显的约束作用,水资源约束力是导致城市化进程缓慢的重要因素之一。通过城市化水平与水资源利用关系对数约束模型的推导与分析,发现城市化水平与用水总量之间拟合方程的相关系数,可作为定量识别西北干旱区水资源约束城市化进程的重要指标。根据实际拟合结果,水资源对武威市城市化进程的约束强度为0.937,属于极强约束类型;对张掖市的约束强度为0.438,属于较强约束类型。     

中国西北水资源利用及生态环境安全

1 Introduction In the 21st century, water resources will become the international and strategic resource instead of petroleum (Kang et al., 1994a, b). At present, the freshwater resources crisis all over the world has made people aware that although water…     

干旱区城市化与生态环境交互胁迫过程研究进展及展望

城市化进程与生态环境之间客观上存在着种种矛盾与胁迫作用,在干旱区表现的尤为突出。本文系统总结了当前国内外关于干旱区城市化与生态环境交互胁迫过程研究在理论、观点、方法与实践等方面取得的最新进展,提出了干旱区城市化与生态环境在交互胁迫中相互促进的观点,指出了当前该领域研究的薄弱环节,并展望了未来主要的研究方向。研究认为,国际学者普遍关注城市化与生态环境交互作用关系的研究,涌现了一系列研究城市化与生态环境关系的理论;非常重视城市化与生态环境交互作用机理的研究,主要从城市人口集聚、经济增长、空间扩展等层面分析城市化对生态环境的胁迫作用;从生态条件、资源条件、环境污染等层面探讨生态环境对城市化的束缚作用;广泛采用“3S”技术和定量分析方法来评价城市化与生态环境的交互响应过程;逐步加强对干旱区城市化与生态环境可持续发展途径的研究。国内学者主要对干旱区水资源紧张及生态恶化原因,城市化与生态环境交互胁迫机理,城市化与生态环境之间的EKC模型、双指数模型和耦合度模型等定量分析手段,城市化发展模式等进行了研究。当前单独研究城市化或生态环境的较多,将二者结合起来的较少;实证研究较多,规律总结较少;定性分析较多,定量研究较少;胁迫效应研究较多,约束效应研究较少,至今尚未形成独立的理论体系。从发展趋势来看,多学科融合、与实践紧密结合、新技术方法的应用与动态模拟化将是今后国内外研究的主要发展方向。     

干旱区水资源对城市化约束强度的综合评价模型

Water has become a key restricting factor of the urbanization process in developing arid areas. Based on qualitative and quantitative methods, we constructed an integrated indicator system to assess the status of water resources and urbanization system in arid area, and established an AHP model reformed by entropy technology to evaluate the temporal and spatial variations of water resources constraint intensity on urbanization. This model is applied to the Hexi Corridor, a typical arid area in NW China. Results show that, water resources constraint intensity on urbanization in the Hexi Corridor is bigger in the east and smaller in the west. It has changed from the less strong constraint type into the strong constraint type from 1985 to 2005, yet it decreased appreciably in recent years. At present, most areas in the Hexi Corridor belong to the less strong or strong constraint type. Through rational adjustment of water resources and urbanization system, the Hexi Corridor can still promote water resources sustainable utilization and accelerate the urbanization process. This study suggests that the integrated assessment model of water resources constraint intensity on urbanization is an effective method to analyze the conflicts between water resources and urbanization system in arid area. Foundation: Knowledge Innovation Project of the Chinese Academy of Sciences, No.KZCX2-YW-307-02; China Postdoctoral Science Foundation; K. C. Wong Education Foundation, Hong Kong Author: Bao Chao (1978–), Ph.D, specialized in urbanization and water sustainable utilization.     

西北干旱区水资源问题研究思考

 气候变化与水资源问题是各国政府部门、学术界和社会公众普遍关注的焦点,也是西北干旱区实现跨越式发展的重要瓶颈之一。在分析前人研究成果基础之上,指出制约西北干旱区社会经济发展和生态安全的关键因素和气候变化对西北干旱区水资源的影响;进而分析西北干旱区气候变化与水资源研究中的热点和难点问题;最后基于西北干旱区水资源研究的重要性和迫切性提出目前亟待解决的研究任务与核心内容,主要包括3个方面：(1)气候变化对西北干旱区水资源形成、转化及未来趋势的影响;(2)气候变化对西北干旱区水循环过程的影响;(3)气候变化对西北干旱区水资源安全的影响。     

论我国西北干旱地区水资源持续利用

该文在对我国西北干早地区水资源评价的基础上，分析了其利用中存在的问题，指出该区水资源开发利用应走可持续发展的道路，并就水资源的可持续开发利用提出建议。     

干旱区水资源对城市化约束强度的时空变化分析

水资源对城市化的约束力已经成为干旱缺水地区决定城市化发展速度, 进而决定城市化和社会经济发展规模的重要外营力之一, 科学度量并探讨其时空变化, 对水资源可持续利用与城市化正常推进具有重要意义。以定性与定量分析相结合的方法建立了水资源对城市化 约束强度的综合测度指标体系, 采用熵技术支持下的层次分析法构建出水资源对城市化约束强度的综合测度模型, 并对1985-2005 年河西走廊水资源对城市化约束强度的时空变化进行了分析。结果表明, 河西走廊水资源对城市化的约束强度在空间上总体表现为自东向西逐渐减小, 在时间上表现为由较强约束类型变为强约束类型, 总体呈不断增加态势, 但近年来略有缓解。虽然河西走廊水资源开发利用潜力综合指数与城市化系统综合发展指数都较低, 面临缺水和发展的双重矛盾, 但目前河西走廊大部分地区水资源对城市化的约束强度仍属于较强或强约束类型, 仍然能够通过合理调控实现可持续发展。     

生态用水的概念界定及其在西北干旱区实施的策略

通过对生态用水的概念进行了界定，并结合西北干旱区的实际提出了以下几点实施生态用水的策略：（1）把生态用水放在西北干旱区经济建设和区域可持续发展的战略高度优先考虑；（2）对天然植被，特别是在干草原和干旱的荒漠草原区域，通过人工降水补充其用水；（3）对人工植被，以引水灌溉为主；（4）对于绿洲，结合生产用水进行合理再分配；（5）充分发挥西北干旱区的廓道效应优势；（6）改变传统的灌溉方式，大力开展节水灌溉；（7）协调好生态用水和生产用水、生活用水之间的关系。     

东北地区城镇化与生态环境的脱钩分析

以2003~2012年东北地区34个地级市数据为基础^①(① 本文提及的地级市包括哈尔滨、长春、沈阳和大连4个副省级城市。),通过构建城镇化指数、生态环境压力指数,分析东北地区的城镇化发展及生态环境压力发展的时空演变特征,测度东北地区城镇化与生态环境的脱钩指数,判断其城镇化与生态环境的脱钩关系并探讨其发生变化的影响因素。结果表明：① 生态环境压力是城镇化累积作用的结果,呈现出一定的时空滞后效应;② 近10 a来,东北地区的城市发展经历了城镇化与生态环境由脱钩状态为主体向脱钩状态与负脱钩状态并举的演变过程,城市个体城镇化对生态环境效应的稳定性差;③ 投资驱动、资源型经济、生态环境倒逼和创新转型驱动等是东北地区城镇化对生态环境产生脱钩差异的根本原因。资源型经济和投资驱动是城镇化对生态环境产生压力的主要动因;生态环境倒逼和创新转型发展是摆脱城镇化对生态环境压力的关键动力。     

西北干旱区生态安全系统结构与功能的监控思路初论

基于西北干旱区生态安全系统监控的必要性,分析了西北干旱区生态安全系统监控机理,进而提出了干旱区生态安全系统结构监控与功能监控的思路与方向,旨在为西北干旱地区生态重建与经济可持续发展提供理论依据。     

西北干旱区生态重建与人地系统优化的宏观背景及理论基础

本文在系统分析全球干旱区生态重建与人地系统优化宏观环境的基础上,分析了我国西北干旱区生态环境恶化形势和面临的生态重建机遇及挑战。认为生态威胁已上升为全球最大的安全威胁,生物多样性退化速度惊人,许多物种频频告急,诸多脆弱生态区域先后沦为生态灾难区,国家与地区之间的跨国生态掠夺仍在继续,惊人的生态破坏加剧着生态贫困与经济贫困,生态重建引起国际社会关注,生态安全战略成为全球战略重要组成部分。进而把区域可持续发展理论、恢复生态学理论、社会生态学与地生态学理论作为西北干旱区生态重建与经济可持续发展的理论基础。     

西北干旱、半干旱区区域可持续发展综合评价模型研究

以西北干旱、半干旱区为研究背景,针对区域可持续发展评价问题,运用Fuzzy数学方法,建立了二级层次结构的综合评价模型。其中,一级评价模型建立在各评价因素子集上,它着眼于各评价因素子集中每一个具体的评价因素,建立隶属度矩阵以及最理想与最不理想单元,计算各区域可持续发展的隶属度。二级评价模型建立在整个评价因素集合上,它着眼于各评价因素子集,在一级评价模型评价计算的基础上,建立综合评价模型,计算各区域可持续发展的隶属度。应用该模型对三西地区某11个区域进行评价,计算出了每一个区域可持续发展的隶属度。     

1960~2010年西北干旱区极端降水特征研究

基于中国西北干旱区1960~2010 年70个台站逐日降水资料,采用欧盟组织(STARDEX)定义的降水极值指数,分析结果表明: ① 研究区近51 a来强降水发生频次、湿期平均长度表现出增多和增长趋势,干日数和干期平均长度表现出减少和变短趋势; ② 单次强水的强度在增加,表现为：湿日数减少,而降水的总量却显著增加。③ 湿日数减少主要是0~6 mm强度的降水日数减少,12~24 mm强度的降水日数显著增加,后者对降水总量的增加贡献较大。④ 绝大部分站点强降水（>12 mm）的雨日（量）都以上升趋势为主,表现为下降趋势的站点极少。     

干旱区城市化过程中的生态风险评价模型及应用——以河西地区城市化过程为例

城市化是河西走廊可持续发展的必由之路,然而现实中城市化过程与生态环境之间存在着各种各样的矛盾与胁迫,同时也伴随着生态风险的产生,评价城市化过程中诱发的生态风险,并找出各种生态风险变化的规律性,对河西走廊城市未来的健康发展具有重要的现实意义。通过研究城市生态风险的内涵与动因,建立了生态风险评价的数学模型,并利用该模型从不同角度计算出河西走廊7个城市的生态环境风险强度,在此基础上分析了河西城市化过程中生态风险变化的规律性,即河西走廊7个城市的经济城市化诱发的生态风险大于人口城市化和社会城市化诱发的生态风险;农业用水诱发的生态风险大于工业和第三产业用水;流域下游的生态风险大于上、中游地区;从空间上,各城市的综合生态风险呈现出玉门>敦煌>武威>金昌>酒泉>嘉峪关>张掖的位次顺序。