从水资源看黑河流域的生态变化及防治

在分析黑河流域水资源开发利用现状的基础上,阐明了近年来由于中游地区用水量的增加,造成下游水资源短缺,使原已很脆弱的生态环境日趋恶化,一系列生态问题不断涌现,威胁着下游绿洲的生存.提出当前黑河流域生态环境恶化是由人们不合理利用水资源所造成的,其原因是人为的,同时提出了现阶段防治下游生态环境恶化的基本措施,以供流域综合规划参考.     

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.     

基于绿洲灌区尺度的生态需水及水资源配置效率研究——黑河中游案例

以黑河中游农业绿洲灌区为研究对象, 以基础地理信息数据、土地覆被数据和绿洲灌区统计数据等为数据源, 基于Penman-Monteith公式和NDVI数据, 研究生态需水量的时空分异, 在此基础上, 结合实际引水量和单产耗水量, 分析绿洲灌区水资源配置的效率, 得到以下结果。1) 年潜在蒸散量在800~1200 mm/a之间, 每年6-8月为峰值。多年平均生态需水量在614~999 mm之间, 每年4-8月需求最大, 空间上呈现从东南向西北逐渐减少的变化趋势, 黑河干流沿岸灌区生态需水量相对较大。2) 黑河中游引水以地表水为主, 地下水为辅。2008年引水总量最大, 引水量较大的灌区主要集中在黑河干流沿岸。3) 黑河中游水资源配置总体情况较好, 黑河干流周边灌区供需比普遍大于1, 山丹县及民乐县灌区供需比小于1。近80%的灌区属于水资源配置高效或相对有效的地区, 仅4个灌区水资源配置效率低下, 1个灌区引水量严重不足, 因此适当调整部分灌区引水量, 进一步推广节水理念和技术, 是全面提高水资源配置效率的途径。研究结果对提高干旱区水资源配置水平有借鉴意义。     

黑河尾闾东居延海适宜水面面积研究

东居延海维持一定的水面面积是黑河"97"分水方案实施成功的重要标志,调水以来,黑河尾闾东居延海已实现连续13年不干涸,湖周生态环境得到了很大的改善,但在枯水年份,进入东居延海的水量有限,东居延海有可能干涸。如何在枯水年份既能保证东居延海一定的水面面积,维持东居延海基本生态功能,又能不挤占额济纳绿洲植被生态用水,实现绿洲生态用水效益的最大化是值得研究的科学问题。文中通过分析东居延海生态服务功能,计算东居延海不同水面面积情况下生态价值,构建黑河下游额济纳绿洲水资源配置模型,模拟不同来水条件下绿洲水资源配置和东居延海可入湖水量,从额济纳绿洲整体生态环境出发,提出既能实现东居延海基本生态功能,又能维持东居延海长期不干涸的适宜水面面积。通过研究得到:①东居延海生态价值随着水面面积的增加而增加,在水面面积0～18km~2变化过程中,生态价值增加显著,大于18km~2后,生态价值增加趋势明显变缓,单位面积水面面积增加所产生的生态价值不显著;②根据额济纳绿洲各生态分区的生态用水需求,通过水资源合理配置,无论黄藏寺水库是否建成运行,东居延海在连续枯水年会再次出现干涸,且最长干涸时间会达到6个月;③在东居延海维持18km~2水面面积,湖深为6m时,既能保持东居延海长年不干涸,维持基本的生态功能,,又能使绿洲生态缺水量最小,实现了水资源生态效益的最大化。     

漳卫南运河流域水生态安全指标体系构建及评价

基于PSR物理概念模型建立水生态安全指标体系,利用粗糙集和逼近于理想解法建立水生态安全评价模型.针对漳卫南运河流域中潞城市、新乡县和德州市进行水生态安全评价.结果表明:漳卫南运河上游潞河城市最好,中游新乡县其次,下游德州市最差,3个县市均属于水生态安全评价标准的极差级别.这一评价结果为漳卫南流域的水生态安全建设提供了相关的科学依据.     

黑河流域中游地区水资源问题研究

在调查和收集黑河中游地区水资源开发利用相关资料的基础上，根据黑河中游地区气候干旱，水资源匮乏，用水结构不合理，用水效率低下，水源涵养林破坏严重等一系列问题，提出水-生态-经济系统综合管理和水价-农业-工业-生活综合考虑的对策，为黑河流域综合治理提供参考资料。     

祁连山以北地区生态植被的变化规律

祁连山以北地区是我国西北地区重要的组成部分之一,近年来,人类活动的不断加剧致使祁连山以北的部分地区的生态环境急剧恶化,特别是额济纳旗地区由原来的生态屏障沦为沙尘暴的重要发源地。本项研究采用定量遥感技术,应用最新的全球植被指数(GIMMS)作为数据源,对祁连山以北地区1982-2002年间的植被指数变化幅度及变化趋势进行了研究。结果表明,黑河中游的酒泉盆地和张掖盆地,石羊河流域的武威盆地和金昌盆地,多年植被指数呈上升趋势;而黑河下游的额济纳旗,多年植被指数呈负相关,绿洲呈现萎缩趋势,并对绿洲退化的原因进行了初步分析。     

河西走廊内陆河流域极端降水特征分析

水资源是维持内陆河流域复合生态系统的重要纽带.大气降水作为流域水资源的重要来源,其时空分布及强度变化会对流域生态水文过程有着重要影响.本文以河西走廊内陆河流域19个气象站1960—2012年逐日降水资料为基础,构建了最大1d降水量、最大连续5d降水量和非常湿天降水总量等极端降水指标,通过采用多种极值概率分布模型探讨研究区极端降水指标在频次、强度和贡献率方面的变化,从而为分析极端降水对流域生态水文过程的影响提供科学依据.结果表明,基于GEV最优概率分布模型,得出研究区超过5年一遇的最大1d降水量、最大连续5d降水量、非常湿天降水总量近年来发生次数有所增加,尤其是2000年以后增加更为明显;研究区极端降水强度在2000年以后也明显增强;在极端降水量对年降水总量的贡献率方面,近年来石羊河流域总体呈现增加趋势,黑河流域上游呈现增加趋势、中游和下游以下降趋势为主,疏勒河流域上游和下游呈现增加趋势,中游则以下降趋势为主.     

玛纳斯河流域绿洲区生态安全评价

探讨了玛纳斯河流域绿洲生态安全状况的问题,试图从根本上解决该流域存在的生态安全问题.根据生态安全评价因子的选取原则构建玛纳斯河流域绿洲生态安全评价指标体系.利用生态安全综合评价法对玛纳斯河流域绿洲进行生态安全评价,并用聚类分析法对评价结果进行等级划分.结论 认为:经济活动因子和荒漠化因子共同制约着玛纳斯河流域生态安全的发展程度;玛纳斯河流域绿洲生态安全状况可以划分为一级和二级水平表明该区域大部分地区的生态安全程度相仿;十户滩-安集海盐渍化防治区的盐渍化问题十分严重,应尽快实施有效的应对措施.本研究为玛纳斯河流域的管理工作提供理论基础,且对新疆的可持续发展具有重要意义.     

新疆玛纳斯河流域水资源分布规律及基生态意义

水作为绿洲环境及其经济建设的主要限制因素,直接决定着绿洲建设的规模、方向和水平。分析和研究对水资源形成及其分布规律和生态意义,对整个流域的发展规划和战略布置都具有深远的理论和现实意义。玛纳斯河流域作为新疆干旱区典型的内陆河、上、中、下游及山地、绿洲、荒漠的生态建设和保护均取决于对该流域水资源的集约高效利用。     

黑河流域NPP对气候变化及人类活动的响应?

基于改进的CASA光能利用率模型,利用Spot VEGETATION逐旬NDVI数据,对黑河流域1998—2007年植被NPP进行了估算,在掌握10年黑河流域植被NPP变化趋势基础上,探讨不同类型植被NPP对气候变化的响应机制,定量评估2000年后黑河调水与生态保护建设工程的实施效果.结果表明:从1998—2001年间植被覆盖区域年NPP处于显著下降趋势;而2001—2007年间植被类型NPP处于显著上升趋势,2001年成为这10年间NPP趋势变化的转折点.在大规模黑河调水与生态保护建设之后(2002—2007年)的5年期间,黑河上、中、下游所有土地覆盖类型的NPP残差均大于0,表明调水与生态建设工程已经取得成效.人类活动对中游NPP平均贡献率11.5%,对上游NPP平均贡献率5.29%,对下游NPP平均贡献率3.23%.     

干旱内陆河流域景观生态的空间格局分析——以黑河流中游地区为例

干旱内陆河流域景观的空间结构受水土资源开发利用程度制约．通过划分景观分区和选取景观空间格局指标,分析研究了黑河流域中游地区景观的空间格局特征及其与人类活动及自然环境的关系,结果表明：１．土地资源开发程度高的区域,景观多样性、均匀性和破碎度值较大,景观优势度和分离度值则较小;２．研究区中部及南部耕地已成为主要景观类型．土地开发利用程度高,但中部绿洲区退化景观已具相当规模,且随沿山洪积扇区土地开发程度的提高,中下游生态环境退化趋势将加剧．     

基于土地利用变化的长江经济带生态风险研究

基于长江经济带1980、2000、2015年3期土地利用格局变化,构建生态风险指数,分析生态风险的时空变化及其对土地利用的响应特征．1980—2015年,长江经济带土地利用变化的主要表现为建设用地剧增,增加了38 454.79 km2,主要源于耕地转化;耕地、草地锐减,分别减少37 358.50、9008.57 km2．长江经济带生态风险与土地利用呈较显著的空间正相关特征,土地利用生态风险时空分异较明显:上游、下游地区以低生态风险区为主,中游地区中生态风险分布较广;上游地区生态风险集聚趋势增强,高风险集聚自相关区长期较为分散且无显著变化;中游地区2000年后生态风险集聚趋势减弱,高风险集聚自相关区集中于洞庭湖、鄱阳湖区域,其他时期较为分散;下游地区生态风险集聚趋势增强,时空变化特征明显,低风险集聚自相关区分布较广,高风险集聚自相关区较少．本文基于土地利用变化的长江经济带生态风险分析,为开展国土整治与修复、推动土地可持续利用提供了针对性、差异化的思路和建议．      

黄河流域水资源配置问题研究与优化

黄河流域是中国重要的经济地带、粮食产地、能源基地,对中国的社会经济、生态安全的持续健康发展具有重要作用。随着社会经济的发展以及气候环境的变化,黄河流域用水结构发生改变,农业用水和工业用水量减少,生活用水和生态用水量增多,且上游取水量减少,中下游取水量增多。本文通过对2000—2021年流域地表水和地下水的取、耗水量现状以及2004—2021年流域用水结构的分析,发现黄河流域水资源配置中存在水资源价格调整不到位、配置不合时宜、流域产业转型动力不足以及水资源开发利用率低等问题,并提出完善黄河流域水资源价格体系、推动流域的生态补偿、建立水资源监管机制、构建人与自然和谐共生的生态系统新格局的建议。黄河流域水资源配置问题探究与优化有助于推动流域生态保护和高质量发展,对大型流域水资源管理和调度具有重要意义,可为全球其他流域水资源的优化配置提供参考。     

Historical evolution and the effects of ecological management in Tarim Basin,China

The Tarim Basin, in northwestern China, is the largest continental basin in the world, and hosts desert landscapes as well as extensive oasis agriculture. Many horticultural products come from this basin. However, since the 1950s, frequent river flow interruptions have occurred in the lower reaches of the Tarim River. Thus, the natural ecology of the basin has undergone significant changes because of recent human economic and social activities. In particular, water resource development and utilization along with climate changes have had a significant impact on the area. To prevent further deterioration of the environment, the Central Government implemented a water conveyance project in 2000. Based on this project, Chinese scientists, together with those from overseas, have conducted extensive research on the historical evolution of the area, and the physiological and ecological responses of the natural vegetation around the Tarim Desert Highway. Progress has been made in the areas of environmental protection and ecological conservation.     

塔里木河流域下游绿洲演变对生态输水的响应

参考前人对绿洲的定义和分类方法,对塔里木河下游人工绿洲、天然绿洲进行提取,分析生态输水前后人工绿洲和天然绿洲的面积变化特征、转化过程、重心迁移情况以及扩张与退缩的空间变化。结果表明:1990—2015年,塔里木河下游绿洲总面积先下降、后上升,人工绿洲不断扩张,10 a平均增长量为46.78 km~2,天然绿洲面积不断缩减,在2000年后有所上升。生态输水前(1990—2000年),塔里木河下游来水量减少,导致大面积草地退化,天然绿洲面积减少;生态输水后(2000—2015年),部分未利用土地得到了利用,变成河渠、水库、湖泊、灌木林和高覆盖度草地,塔里木河下游生态有所恢复。下游绿洲重心先往西北,再往南方,最后又往东南方向迁移。绿洲主要向西北和东南方向扩张,1990—2000年的扩张区域主要集中于英苏上游区域;2000—2010年期间,台特玛湖地区绿洲面积增加明显;绿洲缩减区域分布广而零星。     

黑河分水后额济纳绿洲生态恢复的遥感定量测算

以2000,2003年陆地卫星遥感影像为信息源,通过遥感和GIS技术,据土壤调节植被指数和植被覆盖度结合土地覆盖/利用转移矩阵,剖析了黑河分水3年来额济纳地区土地覆盖类型的面积变化、空间变化、质量变化等特征,对分水前后额济纳绿洲生态环境状况进行了定量测算和对比.结果表明:水资源驱动下额济纳绿洲及其周边地区生态环境确有好转,各植被覆盖类型面积均有扩展,总计增长11.9%;植被覆盖度提高,盖度集中区间迁移趋向主要由[0.0,0.05]转换至[0.05,0.30],比例为13%;空间演变为绿洲外围的低覆盖度植被大量生长,绿洲三角洲枯败的荒漠河岸林植被恢复生机,大面积水域重现;河流廊道区恢复效果好于外围区域.     

1980—2015 年清水河流域水系连通变化研究

为揭示城市化发展情景下区域水系连通的变化规律, 以永定河支流清水河流域为对象, 集成遥感影像、统计资料及土地利用等数据, 运用河流连通性综合评价体系, 将基于障碍物累积影响的河流纵向连通性及基于土地破碎度的河流横向连通性相结合, 系统性地研究1980—2015年清水河流域的水系连通性变化。根据专家知识并结合清水河实际情况, 可将清水河河道阻碍物分为水库、水闸、漫水桥和河道堆积物4种类型。1980—2015年阻碍物的数量持续增长, 2000年比1980年增加10.4%, 2015年增加23.9%。1980—2015年,清水河流域纵向连通性整体上呈升高趋势, 纵向连通性差的汇水区比例由1980年的40%逐渐降低 2015年的14%。纵向连通性升高的区域集中在流域东部及中部, 西南部部分汇水区连通性加剧恶化。河流横向连通性整体上变化不明显, 其中流域西部有所下降, 东部有所好转。1980—2015年清水河流域综合连通性整体上呈升高趋势, 综合连通性差的汇水区占比在1980, 2000和 2015年分别为26%, 17%和11%。综合连通性升高的区域集中在流域东部, 而流域西南部部分区域连通性始终较差。研究结果揭示了京津冀城市化进程中流域连通性的变化规律, 可为区域防洪减灾和河流生态修复提供参考。     

黑河流域地下水电导率空间分异特征及影响因素研究

黑河流域是我国西北干旱区的第二大内陆河流域,地下水电导率γ的研究对保护流域地下水资源,减少流域生态环境的破坏具有重要的现实意义.通过对黑河流域地下水γ的空间变化及其与主要离子的关系进行分析,结果表明:1)整体上,上游浅层及深层地下水γ均较低,明显低于中下游地区,中游浅层地下水γ明显高于深层地下水,下游浅层与深层地下水γ差异不大;2)从区域上来看,中游干流地区浅层地下水γ沿流程呈增加趋势,中、下游沿河道附近浅层地下水γ高于距河道较远地区,上游及中游山前平原地区深层地下水γ较低,明显低于中游细土平原地区,下游居延海—中蒙边界地区与狼心山—额济纳旗城河道附近地区的深层地下水γ存在明显差异;3)地下水γ与各主要离子的关系表明,上游山区地下水γ主要受到Na~+、Cl~-浓度的影响,中、下游地区地下水γ主要受到Na~+、Cl~-和SO_4~(2-)浓度的影响.此外,中游距河道较远地区的深层地下水γ以及下游沿河道附近的浅层及深层地下水γ均受到了农业灌溉活动的影响.