黑河中游灌区水资源配置要素对生态用地变化的影响

以黑河中游绿洲灌区为研究对象,以土地覆被数据、基础地理信息数据和绿洲灌区统计数据等为数据源,分析了绿洲灌区水资源配置要素对生态用地动态变化的影响.结果表明:黑河中游灌区总体呈现明显的绿洲扩张、荒漠减少趋势,耕地增加以荒漠和草地的开垦为主,但耕地扩张趋势有所减缓;大部分灌区耕地都呈扩展趋势,前期(2000-2007年)以马营河、大满、友联、西浚、洪水河、梨园河、大都麻和童子坝灌区耕地扩展较为明显,后期(2007-2011年)以友联、梨园河、大都麻、鸭暖、老军和马营河灌区耕地扩展较为明显;各灌区水资源配置要素呈现明显的空间分异性,山丹县和民乐县各灌区水资源配置要素水平相对较低,甘州区灌区水资源配置要素水平两极分化较严重,临泽县和高台县水资源配置要素水平相对较高;灌区各生态用地变化的影响因素差异明显.耕地增加与供需比、干渠密度呈明显的正相关关系,而与灯光、坡度等要素呈负相关关系;草地与供需比呈正相关关系;林地变化的影响因素与耕地变化的影响因素大致相同.研究结果对提高绿洲水土资源配置效率具有重要的借鉴意义.     

黑河中下游绿洲生态安全变化分析

在对黑河中下游5个绿洲1980s中期和2000s近期的状况开展生态安全评价的基础上,进行各个绿洲及流域的生态安全变化分析。无论是1980s中期还是近期,绿洲生态安全综合评价的结果均由中游向下游依次降低,而近期的生态安全状况又比1980s中期有不同程度的下降,下降的幅度也是由中游向下游依次增大。在支持区域生态安全总系统的3个分系统中,与20世纪80年代中期相比,水安全和土地安全水平均明显下降,社会经济安全有所上升。在宏观气候变化的背景下,中游绿洲耕地的增加和绿洲面积的扩大使水资源供需矛盾更加突出,并对下游绿洲的生态环境造成了一定的负面影响,是导致下游绿洲萎缩,整个流域绿洲系统面积缩小、稳定性下降的重要原因。必须加强全流域水资源的调配和流域的综合管理,才能实现黑河流域的生态安全和可持续发展。     

黑河流域汉代垦殖绿洲空间分布重建

综合运用多学科研究方法和3S手段,基于遥感影像解译确定绿洲最大分布范围,结合土壤、海拔、坡度自然条件,合理推断了垦殖绿洲的总体范围.以历史文献、古遗迹、历史地图为基本资料,在开展多次深入细致地实地考察的基础上,获得对汉代垦殖绿洲进行重建的证据.以这些论据为基础,复原出了垦殖绿洲的空间分布范围并量算出了数量,从而获得了详尽的垦殖绿洲分布情况.重建结果表明:汉代垦殖绿洲在全流域都有分布,但主要集中分布在黑河干流和几条支流的下游;汉代上游和中游绿洲面积小而分散,下游相对集中,主要分布在古居延地区,黑河流域汉代垦殖绿洲面积达到1 755 km~2.黑河流域汉代垦殖绿洲能够得到大规模和全区域的开发是由国家政策、农业技术、丝绸之路、自然环境因素共同促成的.     

基于遥感方法的三江源生态需水量计算

为了估算三江源区生态需水量,利用MODIS卫星数据,结合三江源地区25个气象地面观测站数据,利用地表能量平衡方程求出三江源区域蒸散量,计算了2010—2014年三江源区植被生态需水量。结果表明:(1)近五年来三江源区7月份晴空条件下日蒸散量整体变化不明显,主要在3 mm左右。源区日蒸散量2011年达到最大,为3.22 mm,2010年值最小,为2.85 mm;(2)2010—2014年,三江源5个区域的生态需水量分布没有明显的年际变化,按区域划分玉树藏族自治州最大,果洛藏族自治州次之,黄南藏族自治州最小。经分析计算:三江源区植被生态需水量在2011年达到最大,为11.135亿m3,2010年生态需水量最小,为10.139亿m3,与蒸散量的变化相对应。通过对三江源区生态需水量的计算,为三江源区水资源开发利用提供科学依据。     

黑河干流中游地区地表水和地下水集成模拟与应用

黑河干流中游地区内地下水和河水、泉水的转化以及综合利用具有西北干旱区的典型性.在一维明渠汇流和三维地下水流耦合数值模型的基础上,结合1995—2003年的黑河水位、流量和地下水头监测等数据对模型进行了识别,分析了正义峡站黑河水位和流量、地下水头变化和地表水和地下水综合利用状况,说明模型是可靠的.同时,利用GRACE重力卫星和GLDAS土壤含水量数据反演了2004—2012年地下水储量的变化,根据2004—2007年监测和模拟地下水头对比效果反推了研究区的地下水开采量,模拟发现地下水向黑河排泄水量、泉水溢出量和潜水蒸发量基本呈逐渐下降的趋势.其成果可为黑河干流中游地区水资源管理和综合利用提供服务.     

中国西北干旱区过度灌溉绿洲的水分收支特征研究

基于水分收支平衡原理, 观测2012年生长季张掖绿洲的水分收支分量动态特征, 探究灌溉对绿洲水分收支的影响。结果表明: 1) 无降水及灌溉时, 绿洲内40~100 cm深度的土壤含水量高 0~20 cm的土壤, 强降水事件对0~20 cm的土壤含水量影响较大, 而灌溉事件对 0~100 cm的土壤含水量有明显影响; 2) 无降水及灌溉时, 绿洲的日均蒸散发(ET)为2.83 mm/d, 降水事件后3日蒸散发量为降水之前的 1.16倍, 灌溉事件之后2日蒸散速率为灌溉之前的1.88倍, 说明灌溉对绿洲的蒸散发影响更为显著; 3) 绿洲生长季水分收支收入项(降水和灌溉, P+I)中, 灌溉占89.7%, 水分支出项主要为深层渗漏(DP), DP/(P+I)为81%; 4) 2012年生长季绿洲灌溉需水量为213 mm, 实际灌溉量比灌溉需水量多出474 mm, 远远超出所需, 水资源浪费严重。     

2000—2015年黑河流域中上游NDVI时空变化及其与气候的关系

选择西北第二大内陆河黑河流域中上游为研究区, 以2000—2015年逐月NDVI数据、月均温和月降水数据、DEM数据和基础地理信息数据为数据源, 采用RS, GIS 和数理统计分析等方法, 从区域尺度和像元尺度揭示区域NDVI时空变化格局及其与气候的关系。结果显示: 1) 2000—2015年, 黑河流域中上游NDVI总体上呈现增长趋势, 其中夏季的增长速率最大, 明显高于春季和秋季; NDVI快速增长区主要位于中游地区黑河干流两侧的绿洲地带; NDVI显著下降区位于张掖市市辖区、酒泉市市辖区以及其他县城所在地; 2) 夏季NDVI与降水相关性较高, 而春、秋季NDVI与气温相关性较高; 夏季NDVI与夏季降水的显著相关性主要体现在远离黑河干流的大片低覆被草地、戈壁以及荒漠, 而邻近黑河的人工绿洲地带NDVI与降水没有显著相关性; 3) NDVI响应降水的时滞效应较明显, 夏季NDVI对降水的响应普遍存在1个月的时间滞后, 最长能滞后2个月。研究结果可以为区域植被恢复和生态系统管理提供参考。     

基于水文要素变化特征的浑河干流生态需水量计算

将浑河干流划分为4个区域进行生态需水量计算.根据浑河干流特点,将其生态需水分为河流基本生态需水、河流稀释自净需水、输沙需水和蒸发需水.根据浑河水文要素变化特征确定各类生态需水量的计算方法,并对各类生态需水进行类型整合.计算结果表明:北口前站全年的生态需水量为0.55×108 m3,抚顺站为9.59×108 m3,沈阳站为6.93×108 m3,邢家窝棚站为10.55×108 m3,并给出了逐月变化,以利于浑河干流水资源优化配置.结合浑河干流水文要素变化特征,对其生态需水量特征进行了分析,并提出相应建议.     

基于生态的新疆干旱灌区水资源的优化配置

针对新疆干旱灌区水资源匮乏、降雨稀少、生态环境脆弱的现实,本文建立了基于生态水资源优化配置的基本原则、优化配置模型流程图和以生态需水满足度最大为生态目标、区域经济效益最大为经济目标、各子区域人均净效益变化率的均方差最小为社会目标的多目标水资源优化配置模型,在此基础上以阿拉尔灌区为研究区,建立灌区节点图,并根据数学模型进行归一化处理,加权求得综合配置目标,采用MATLAB软件计算出该灌区水资源优化配置方案,最后得到阿拉尔灌区的供水及配水方案:灌区地表水、地下水、其他可利用水供水比例为92.1∶6.4∶1.5,生态、生产、生活配水量比例为27∶71.1∶1.9。计算结果与实际值基本吻合,表明上述优化配置模型可靠可为同类地区生态环境保护及水资源优化配置提供参考。     

塔里木河干流渭干塔河灌区管理模式浅论

渭干塔河是塔河干流中游重要的双河道输水的河流之一,在维护区域农牧业和生态方面发挥着重要作用。目前,灌区管理缺乏有效的管理模式,造成水资源短缺与浪费。加强河道水量统一调配力度,建立灌区民主协商制度,形成良好的管理运行模式。     

河西武威绿洲春小麦节水高产高效优化灌溉制定体系研究

以甘肃河西武威绿洲为对象，采用试验和调研相结合，定性与定量相结合的研究方法，探讨了该洲春小麦节水高产高效优化灌溉制度体系．主要结论是：明确了该洲春小麦高产的资源潜力和生育期水分供需及时段供求关系；明确了春小麦耗水关键期及不同生育时期对水分的亏缺反应规律；通过动态规划顺序递推、逆序决策分析，建立了操作性较强的节水高产高效优化灌溉制度体系     

地下滴灌苜蓿田间需水规律试验研究

通过对苜蓿地下滴灌田间滴灌带不同埋深、滴灌水量等因子进行控制试验,结果表明：地下滴灌苜蓿生长期日耗水强度在4．1-4．7mm／d,最大日耗水强度为9．5mm／d,生长期耗水量为623．5—685．8mm;最大耗水时段出现在6月中旬～8月中旬,耗水量为359．5～379．6mm,苜蓿第二茬耗水量为400mm左右,多于第一、三茬之和。苜蓿生长期内需滴灌水量458．3～490．8mm,滴水次数10-12次,间隔10～20d,次滴水量20～50mm,10cm埋深较35cm深埋需多滴水量50mm。根据田间试验数据确定苜蓿地下滴灌制度,为大田地下滴灌苜蓿栽培提供参考依据。     

跨流域调水及其对陆地水循环及水资源安全影响

跨流域调水是解决我国区域水资源配置的重要手段与途径,也是21世纪全球水系统计划科学前沿和我国北方水资源安全保障关注的重点问题.本文研讨了与气候变化与跨流域调水联系的陆地水系统概念,分析了与环境变化问题联系的国际发展态势.以跨长江、黄河、海河流域的南水北调中线调水区和北京受水区为典型区域,论述我国南水北调重大调水工程实施对陆地水循环影响及水资源安全保障研究关键科学问题,提出该复杂性问题研究的若干重点、研究途径与方法.     

Ecological Water Requirement Estimates for Typical Areas in the Huaihe Basin

Aquatic ecosystems require ecological water allocation to prevent from being damaged by natural disasters and undue exploitation. This paper discusses and estimates the ecological water requirements （EWRs） of typical areas in the Huaihe Basin to determine rational allocations of water resources and pro- mote regional improvements of the ecological environment. The main river course, including Hongze Lake and Nansi Lake, was selected as the study subject. Calculational methods for the river and lake EWRs were based on the reasonableness of the results and data availability. The monthly guarantee rate method was used to calculate monthly, flood period, non-flood period, and annual EWRs for the main river course and the main tributaries at two different guarantee rates. The minimum water level method was used to calculate annual EWRs for Hongze Lake and the upper and lower Nansi Lake of 1.521×10^9 m^3, 0.637×10^9 m^3, and 0.306×10^9 m^3. The results were used to evaluate the rationality of the quantity of water resources allocated to ecological uses in the Huaihe Basin during 1998-2003. The result shows that the present water resource allocations in the Huaihe Basin cannot satisfy the basic ecological requirements for some years, especially years with less precipitation.     

干旱灌区节水农业综合技术集成模式的研究

分析研究了在水资源短缺和干旱条件下大型灌区农业高效用水技术及发展模式。采用水情自动化测报系统。实现灌区信息、数据采集自动化，提出水资源合理配置与优化调度方案，研究抗冻胀防渗渠道的结构设计，田间节水灌溉技术，农业综合配套技术及相应的灌区管理技术，建立高度集成的灌区灌溉决策支持系统下的农业高效用水模式。     

灌溉水质水量对番茄影响的主成分分析

为探讨不同灌溉水质和水量对设施大棚番茄品质及产量的影响,采用主成分分析法对污水、再生水和清水3种不同水质和灌溉水量处理的番茄各项品质指标及产量进行综合评价。结果表明,所选取的4个主成分的累积贡献率达到89.70%。不同灌溉水质水量处理情况下,番茄果实中所含的维生素C、硝酸盐、可溶性蛋白差异显著,可溶性糖、产量、灌溉水利用效率差异不显著。试验所采用的3种水质和水量条件下:数据经隶属函数处理的综合评价排名结果表明,水质为再生水、灌溉定额为360 mm的灌溉条件最佳;2种数据平均排名结果表明,水质为再生水、灌溉定额为320 mm和360 mm的处理较佳。     

干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型研究

通过动态耦合运算分布式地下水模拟模型与水资源优化配置模型的技术路线,建立了干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型,该模型既可以对灌区地表水和地下水进行优化调度,又可以合理控制区域地下水位.最后将耦合模型应用到黄河流域某灌区,并对灌区2020和2030年的水资源进行了优化配置.同时对不同区域的地下水埋深进行了控制.研究成果可为干旱灌区水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考.     

Optimizing the Irrigation Scheduling Strategy and the Water Use Efficiency in Steppe and Irrigated Crop Production Ecosystems in the Northwestern China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｎｃｅｔｈｅｌａｔｅ 1970ｓａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｉｎｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔ[1- 7] ａｎｄｉｔｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｗｎｔｈａｔｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄ ｐｒｏｆｉｔａｂｌｅｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｒｅｎｅｅｄｅｄ ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｗｈｅｒｅｗａｔｅｒａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｉｓｌｉｍｉｔｅｄ .Ｉｎｎｏ…     

界河黑龙江重点监测断面水环境状况分析

选取了黑龙江流域黑河及同江两个重点断面,研究了其水环境状况,结果表明,2004—2005年,黑河江段高锰酸盐指数较高,同江江段氨氮浓度较高,地表径流将大量的有机质带入界河黑龙江是河流中高锰酸盐指数超标的主要原因．计算了2001--2005年松花江向界河黑龙江输入的高锰酸盐指数和氨氮年通量的大小,结果显示年通量的大小主要是由流量决定的．