基于生态恢复的阿克苏河流域生态输水调度优化研究

生态输水调度是生态保护和恢复最有效的措施之一,实施生态输水对恢复干旱半干旱地区天然生态系统、维护绿洲生态系统健康具有重要意义。结合阿克苏河流域生态输水现状,在识别自然植被重点区和估算生态需水的基础上,建立了基于生态恢复目标的流域生态输水调度优化框架。首先采用高分系列影像识别自然植被信息,建立阿克苏河流域2015—2020年自然植被数据集,逐像元统计自然植被出现频次确定了艾希曼湖湿地区、第一师边缘胡杨林区、五团边缘胡杨林区3个自然植被重点区,面积达1257.69 km2;借助面积定额法和水量平衡法估算3个自然植被重点区的生态输水量分别为1.53×10⁸m³、2.73×10⁸m³、1.14×108m³;确定了流域生态输水的最佳时间为5—9月,单次或2次进行生态输水,建议单次生态输水量大于0.2×10⁸m³且输水天数大于10 d;渠系网络分析显示3个自然植被重点区设置的8个输水口可以作为今后生态输水路径的参考。研究结果对阿克苏河流域生态输水...     

塔里木河近期治理评估及对编制流域综合规划建议

从2001年《塔里木河近期治理规划》经国务院批准实施以来,取得了显著成效。累计向大西海子水库以下输水43.0×10⁸ m³,平均每年下泄3.3×10⁸ m³,累计补给地下水25.0×10⁸ m³,使地下水埋深由8~12 m上升到4.0 m以内,达到适合天然植被生长的深度。乔、灌、草面积分别增长2.4倍、0.36倍和1.8倍,2006年恒定植被面积达到570 km²,2010年植被覆盖面积为1000 km²;植物种类由输水前的9科13属17种增加到输水后的15科36属46种。水域面积明显扩大,进水河道长度增加156.2 km,河水漫溢面积174.6 km²,连续干涸17 a的台特玛水域面积189.7 km(2包括康纳克湿地)。沙漠化得到逆转,由以前的年增长0.27%变为-0.30%,使塔克拉玛干沙漠和库鲁克沙漠已不可能合拢,218国道基本无沙害,畅通无阻。为了使现正在编制的流域规划能够顺利通过国家评审、立项和实施,建议规划中应强调流域生态环境脆弱和社会经济发展滞后,干旱、风沙、盐碱危害严重,是国家级连片扶贫区,这些问题都必须通过合理规划水资源利用、提高用水效益,强化管理和调控来解决。     

疏勒河下游生态保护研究

通过对河西地区疏勒河下游的生态环境的恶化,终端湖泊的后退,湿地萎缩,生物多样性减少,土壤盐渍化及土地沙漠化扩展的主要原因的调查分析研究,提出了生态环境保护的关键问题,并对最低水资源需求量及未来水资源保证状况进行了预测。研究结果表明,为保护和维系现存林地、草地、湿地、湖泊等生态环境不继续恶化,约需水2.92亿m³,其中安西1.5217亿m³,敦煌1.4306亿m³。但昌马水库只能提供2.4058亿m³的生态用水,还缺0.52亿m³,需通过流域实施农业节水和全面建立节水型社会解决。     

近50 a博斯腾湖逐年水量收支估算与水平衡分析

据博斯腾湖流域1958-2010年期间主要河流开都河、黄水沟、清水河、孔雀河的逐年流量资料,结合焉耆盆地降水、蒸发要素的同期观测资料,对大湖区的逐年水量收支进行计算,并依据水量平衡原理对博湖大湖区残差水量进行了逐年分析。结果表明：（1）1958-2010年期间年均入湖水量14.34×10⁸ m³/a,其中入湖河水约占95%;年均输出水量13.96×10⁸ m³/a,其中大湖区输入孔雀河水量约占43%,湖面蒸发耗水量占57%;湖区年均蓄水量71.57±3.92×10⁸ m³10⁸ m³/a,湖水年均水位为1 047.01±0.94 m;（2）极端水文年度水量平衡分析指出：1986年为最枯年份,入湖河水是多年平均值的62%,而出湖河水量是多年平均值的153%,导致年内湖区水位下降0.94 m;2002年最丰年份入湖河水是多年平均值的2.6倍,致使年内水位上升0.80 m;（3）残差水量逐年“正负”变化指出,湖水与地下水之间存在互补关系,过去53 a间湖水补给地下水的年均水量为0.87×10⁸ m³/a。     

石羊河流域环境现状及其演化趋势分析

石羊河流域下游地区蒸发强度大、地下水循环速度慢,加之近年来地表水供给量的严重不足,过度开采地下水已引发了区域性地下水位下降、植被退化、盐渍化、沙漠化等一系列生态环境问题的不断恶化。地下水位的下降与矿化度的增高存在着明显的正相关性,特别是流域下游地区地下水矿化度的增高趋势明显。根据影响地下水动态的主要影响因素可将石羊河流域地下水的动态类型划分为蒸发型、开采型、径流开采型、渗入型和蒸发开采型5种,在此基础上,结合多年地下水位和水质变化的实测资料,对石羊河流域地下水下降趋势和亏空状况进行模拟分析,表明该区近40a来地下水位持续下降,亏空量不断增加,并且具有明显的加速趋势。1960年武威和民勤盆地地下水亏空量为174×10⁸m³,1998年已达452×10⁸m³,如不采取有力措施加以治理,预计2010年将达到67×10⁸m³,这将对该区生态环境产生严重的影响。     

干旱内陆流域生态需水量及其估算──以黑河流域为例

在干县内陆流域生态需水量概念与分类的基础上,以黑河流域为例,讨论了生态需水量估算的方法。采用两种半经验潜水蒸发公式和直接植物蒸腾估算等三种方法,以1995年为基准,分别对流域中游防护林生态体系需水量和下游荒漠绿洲生态需水量进行了初步估算,结果表明:黑河流域中游人工防护林生态需水量约为2.1× 10⁸~2.16×10⁸ m³,下游荒漠绿洲生态需水量为5.23×108~5.7×10⁸ m³;为维持或稳定流域下游额济纳现有绿洲规模,狼心山断面过水流量不应小于5.8×10⁸m³。     

塔里木河干流区天然植被的空间分布及生态需水

塔里木河流域荒漠河岸林具有重要的生态、经济和社会效益。本文以塔里木河干流的荒漠河岸林系统为对象,借助于卫星遥感、GIS等技术,研究塔里木河干流区各河段天然植被分布特征,应用缓冲区梯度分析方法对林地分布结构和生态需水进行分析。结果表明： （1）塔里木河干流区天然植被面积为146.1×10⁴ hm²,占研究区总面积的35.18%;北岸天然植被面积较南岸多46.34×10⁴ hm²。（2）塔里木河干流区荒漠河岸林分布随距离河道的增加呈波动下降趋势。在影响保护带、基本保护带和重点保护带下,天然植被保护范围分别为4.7～30.1 km、2.2～24.2 km和0.8～12.3 km。（3） 塔里木河干流区天然植被总的生态需水量为21.932×10⁸ m³,在重点保护带、基本保护带和影响保护带下,生态需水量分别为9.56×10⁸ m³、14.97×10⁸ m³和19.08×10⁸ m³。根据荒漠河岸林的分布特征和保护目标,对塔里木河干流用水作统一规划和协调是符合实际的生态治理措施。     

巴丹吉林沙漠地下水流场的宏观特征

黑河流域下游盆地与周边地区的水力联系是当地生态建设的关键问题。巴丹吉林沙漠与黑河流域下游盆地存在长达180 km的交界线,由于水文地质调查程度低,其地下水的流场不清楚,黑河流域下游天然水均衡账本中存在不确定因素。针对这个问题,在已有水文地质调查基础上,开展了巴丹吉林沙漠区域尺度的水位调查和钻孔勘探,获得461个已知水位点和63个水位约束点,绘制出巴丹吉林沙漠浅层地下水一级近似等水位线图。结果表明:研究区地下水位具有东南高、西北低的特点,水力梯度0.6‰~4.0‰,沙漠东南部地区的湖泊对地下水流场具有扰动作用,但没有改变宏观的地下水流向;第四系松散砂层是巴丹吉林沙漠浅层地下水的主要含水层,根据现有钻孔和物探资料,第四系沉积物在沙漠腹地较厚、边缘较薄,覆盖厚度普遍超过100 m,联通了沙漠和黑河流域下游地区的地下水;巴丹吉林沙漠的地下水补给黑河下游的古日乃湖、额济纳旗平原和拐子湖地区,地下水侧向出境流量为(0.61~1.97)×10⁸ m³·a^-1,其中进入古日乃湖平原的流量达到(0.33~1.06)×10⁸ m³·a^-1。计算结果仍然受到一些不确定因素的影响。     

塔里木河流域水储量变化及绿洲生态安全评估

绿洲是干旱、半干旱地区最具生态敏感性和独特性的景观类型,是维系人类生存和社会经济发展的重要区域。然而,在气候变化与人类活动双重影响下,干旱区水资源及其绿洲生境正发生剧烈变化。基于2000—2020年MODIS、GRACE卫星数据、土地利用数据和气象观测资料,通过计算植被覆盖度,估算植被初级生产力(NPP)和遥感生态指数(RSEI),系统分析了过去20 a塔里木河(简称塔河)流域陆地水储量和绿洲的动态变化并完成了绿洲区生态安全评估。结果表明：(1)2002—2020年塔河流域陆地水储量以0.27 mm·月^-1的速率减少,空间上塔河流域陆地水储量在北部和西部区域显著减少,而在南部区域显著增加。(2)2000—2020年塔河流域绿洲面积显著增加,面积增加6.49%(0.42×10⁴km²)。塔河流域整体生态环境呈转好趋势,生态等级由较差级别转为中等级别,生态改善区占总流域面积的69%,而生态退化区面积不足5%。塔河流域归一化植被指数(NDVI)由2000年的0.13增至2020年的0.16,近20 a植被覆盖度增加36.79%...     

典型喀斯特地貌空间配置的洪水资源化机理——以贵州省为例

洪水资源化是解决喀斯特地区水资源严重缺乏的有效途径。文章在贵州省喀斯特地区选取40个流域作为研究样区,利用面向对象技术的监督分类型方法,提取典型喀斯特地貌类型;分析流域样区特征,利用系统聚类法,将其划分为6种流域类型,即是：喀斯特低中山型（Ⅰ）、峰丛谷地型（Ⅱ）、混合型（Ⅲ）、峰林盆地（溶原）型（Ⅳ）、峰丛洼地型（Ⅴ）和峰林地貌型（Ⅵ）;利用相关分析方法,分析不同地貌空间配置对洪水径流特征的影响,探索地貌空间配置对洪水的分配与承载规律,从流域结构角度研究地貌空间配置对洪水资源化的实现。研究表明：1）洪水径流模数、径流系数及其C_v值曲线呈现“双峰型”分布,且分别在峰丛谷地型流域（Ⅱ）和峰丛洼地型流域（Ⅴ）达极大值;2）不同流域类型实现洪水资源利用总量,从大到小排序为：Ⅴ（6.22×10⁸ m³）>Ⅰ（2.88×10⁸ m³）>Ⅵ（1.49×10⁸ m³）>Ⅱ（1.34×10⁸ m³）>Ⅳ（1.25×10⁸ m³）>Ⅲ（0.55×10⁸ m³）;3）除峰丛谷地型（Ⅱ）和混合型（Ⅲ）流域外,所有流域类型的地下洪水资源总量大于地表洪水资源总量。喀斯特流域的洪水资源化,深受喀斯特地表的起伏及其流域侵蚀基准面和溶蚀基准面的控制。     

海绵城市建设下的生态效应分析——以常德市穿紫河流域为例

海绵城市建设被认为是解决城市内涝、水污染和水资源短缺、热岛效应等问题的有效途径之一。中国自2015年起共确立30个海绵城市建设试点城区,为今后海绵城市建设在全国范围的推广提供示范。基于实地调研、查阅资料并对比分析穿紫河流域海绵城市建设前后的水文、植被和气候等自然要素变化。结果表明：常德市城市内涝有效缓解,但在暴雨发生时局部仍出现积水和内涝现象;穿紫河水质总体上由劣Ⅴ类转变为Ⅲ类,但在冬季周期性恶化及污染物富集;穿紫河流域生物多样性显著增加,同时也表现出植物种类单一、具有环境净化功能的植物种类较少、生态系统不完整和管理不善等问题;常德市夏季的热岛效应有一定程度缓解。常德市2004-2019年的海绵城市建设显著提升了穿紫河流域的生态效应,为该地区的社会经济发展和人居环境改善提供了重要的生态基础,也为合理评价其他试点城区海绵城市建设效果提供借鉴。     

基于土地利用数据集的三江源地区生态系统服务价值变化

本文采用千年生态系统评估(Millennium Ecosystem Assessment, MA)的理论框架, 结合市场价值法、影子工程法、机会成本法等方法, 以土地利用变化数据、社会经济调查资料为数据源, 对三江源地区1985、1996、2000、2008 年生态系统服务价值进行了评估, 评估的生态系统服务类型包括食物生产、调节气候、净化空气、水源涵养、控制侵蚀、废弃物降解、营养物质循环7 项。结果表明:三江源地区1985、1996、2000、2008 年生态系统服务总价值分别达到602.94 亿元、601.58 亿元、603.60 亿元、669.90 亿元, 整体呈现先降低后增加的趋势。其中, 调节气候、涵养水源的价值占据较大比例。三江源地区的生态系统服务所蕴含的巨大经济价值将对维持该地区生态平衡、保障区域可持续发展发挥重要作用。     

基于情景模拟的天津市滨海新区2020年暴雨内涝风险评估

基于多灾种复合动态风险评估理论,依据滨海新区2020年人口规划、土地利用规划以及社会经济发展计划,根据地面沉降和海平面上升预测结果设计了最不利、适中和最理想化三种情景;在此基础上,自行开发了基于GIS的洪水淹没区计算模块,模拟计算不同重现期暴雨内涝的淹没范围、淹没深度及淹没损失。结果表明:2020年,发生1 000 a一遇、200 a一遇和50 a一遇暴雨时,在最不利的情景一下:天津市滨海新区分别将有32.73%,29.34%和26.01%的土地不同程度受淹,受淹人口分别为338万、305万和264万,淹没损失分别达220.89亿元、181.39亿元和139.12亿元。     

农业开发对生态系统服务价值的影响——以三江平原浓江—别拉洪河中下游区域为例

利用2010年Landsat TM遥感影像以及1954年、1980年、1995年、2000年和2005年的土地利用数据,采用面向对象方法,对三江平原浓江—别拉洪河中下游区域土地覆被数据信息进行提取,分析了研究区沼泽地因农业开发而逐渐消失的过程。结果表明,1954～1980年期间,研究区沼泽地面积共减少69.66×104hm2,平均年损失率为2.44%;1980～2000年期间,沼泽地面积共减少5.66×104hm2,平均年损失率为0.75%;2000～2010年期间,沼泽地面积共减少15.67×104hm2,平均年损失率为4.67%。利用中国陆地生态系统服务单位面积价值当量,以及补充的水田生态系统服务价值,对研究区各时期生态服务价值量进行了评估,结果显示,在1954年,研究区生态系统服务总价值为950.84×108元/a,之后,由于沼泽地被大规模开垦为农田,造成研究区生态系统服务价值总量锐减,至1980年,研究区生态系统服务总价值减少为590.08×108元/a,损失了360.76×108元/a,减少幅度为37.9%。1980～2000年,研究区生态系统服务总价值变化相对较小,减少了13.84×108元/a。2000～2005年,研究区生态系统服务总值出现较快速的下降,减少了87.65×108元/a。2005～2010年期间,随着水田面积的增加、旱田面积的减少,研究区生态系统服务总价值呈上升趋势,与2005年相比,共增加了7.15×108元/a。从研究区生态系统服务类型上分析,1954～2010年间,生态系统调节服务价值损失量最大,为399.36×108元/a,其次为文化服务价值,损失量为46.24×108元/a,再次为支持服务价值,损失量为17.1×108元/a,而供给服务价值增加了7.59×108元/a,仅弥补了总损失量的1.67%。     

石羊河流域生态系统服务价值的空间异质性及其计量

生态系统服务价值评估是当前生态学和生态经济学研究的一个热点,生态服务功能的空间异质性是影响生态系统服务价值的重要因素,也是国家制定生态补偿政策的基础,但不易对其进行定量计算。本文以石羊河流域为例,遵循资源稀缺性原理,依生态区位（自然和社会）差异条件对石羊河各流域生态服务功能空间异质性进行测算。在此基础上,利用2009年石羊河流域各地区基础数据建立计量模型,对其流域内植被系统生态系统服务价值进行测算;并利用ArcGIS9.3对石羊河流域单位面积生态系统服务价值进行可视化处理。结果表明:（1）石羊河流域同一生态系统在不同流域存在巨大差异,其中以耕地最为明显,其下游是上游单位生态系统服务价值的13.99倍;（2）上游地区为典型的生态“输出”型地区,而中游与下游为典型的“输入”型地区;（3）耕地已经成为石羊河流域中游与下游重要的生态系统,其生态系统服务价值分别为334 343.516万元和125 179.201万元;（4）石羊河流域植被系统生态系统服务价值为1 277 691.282万元,占石羊河流域国内生产总值的32.53%。     

Assessment and analysis of ecosystem services value along the Yangtze River under the background of the Yangtze River protection strategy

The Yangtze River is the third largest river in the world and the longest and largest river in China.China has adopted a national strategy to protect the Yangtze River.A better understanding of the ecosystem services value along the Yangtze River would provide support for the Yangtze River protection strategy.Using Costanza’s method to estimate the ecosystem services value,the value of 10 ecosystem services was estimated within 1 km and 2 km from the Yangtze River in 2017.These 10 services were derived from the four established groupings of provisioning,regulating,supporting,and cultural services.This study compared and analyzed the changes in the ecosystem services value in the upper,middle,and lower reaches of the river,and in provinces,cities,and villages along the Yangtze River.The total ecosystem services value within 1 km and 2 km from the river was 37.208 and 43.769 billion yuan,respectively.Within 1 km,the ecosystem services value in the middle reaches was 12.93 billion yuan,while the next highest value was in the upper reaches at 12.45 billion yuan,and the downstream area had the smallest value of 11.855 billion yuan.Within 2 km,the value of upstream ecosystem services was the highest at 16.31 billion yuan,while the second highest value was in the middle reaches at 14.376 billion yuan,and the smallest value was in the downstream area at 13.083 billion yuan.In the Yangtze River Basin,regulating services played a leading role,accounting for 81.6%and 78.9%of the ecosystem services value within 1 km and 2 km from the river,respectively.Among the 10 ecosystem services,hydrological regulation was the most important,while the value of raw material production made the smallest contribution.Among the provinces and cities along the Yangtze River,the highest ecosystem services value was in Hubei Province,while the lowest values were in Shanghai and the Qinghai-Tibet Plateau.If villages within 1 km and 2 km from the river were to be relocated,the total regional ecological value would increase by 527 and 975 million yuan,respectively.     

基于GIS的中国人居环境自然适宜性评价

With the degeneration of environment and acceleration of urbanization, human environment has attracted great attention worldwide. This paper sets up the Human Settle-ments Environment Index (HEI) model and evaluates the natural environment suitability for Human Settlements in China based on GIS technology. The results show that the HEI of China decreases from southeast to northwest in general, HEI is significantly correlated with population density at grid size and the correlation coefficient (r) between them reaches 0.93, which indicates that natural environment suitability for Human Settlements has a significant influence on population distribution. Most people in China mainly concentrate in areas with high natural environment suitability. The total suitable area is 430.47×104> km2, which ac-counts for nearly 45% of the total land area in China, while the proportion of people living in the area reaches 96.56%. With a population density of 18 people per square kilometer, the critical area is the transitional region for people to live in China. The critical area covers 225.11×104 km2 with a population of 41.12 million. The non-suitable area covers 304.42×104 km2 with a population of only 2.49 million.     

土地利用对地下水位下降的影响--以河北平原为例

本文利用简化的水量平衡模型,模拟了河北平原1985-1995年多年平均降水入渗系数和含水层给水度,在此基础上计算出各用水部门和各种农作物平均每年引起的地下水位下降幅度。结果表明:农业用水是引起河北平原地下水位下降的主要因素,其次是工业用水和生活用水。小麦引起的地下水位下降幅度最大,谷子最小。生产单位产值的小麦消耗地下水量最大,引起的地下水位下降幅度也最大,生产单位产值的蔬菜消耗地下水量最小,引起的地下水位下降幅度也最小。实现河北平原地下水资源可持续利用,调整种植业结构当务之急。     

黑河过正义峡河川径流量减少的原因及对策分析

甘(甘肃)蒙(内蒙古)就黑河水量的分配问题由来已久。多年来,由于中游(甘肃)采用的是以开发河水为主,辅以开采地下水的水资源利用模式,导致了黑河过正义峡泄入下游(内蒙古)的河川径流量不断减少,近10a来尤为明显。文章在定量分析其减少原因的基础上,从兼顾中、下游用水角度出发,以《甘蒙分水原则》的最低值为约束条件,提出了中游地区应采取以开采地下水为主,辅以开发河水的水资源利用方案,从而确保了黑河过正义峡的径流量。     

江汉平原农田渍害机理研究*

本文提出了江汉平原的渍害标准,并从地表水动态,地下水动态、微地貌及垦殖与耕作等主导因子分析入手,探讨了江汉平原渍害的形成原因和形成过程,为渍害的诊断改造和利用提供了理论依据。