基于生态水文最优性理论的河西内陆河流域植被覆盖模拟

在生态恢复过程中,生态系统中植被所处状态对于生态平衡是否可持续至关重要,本研究以河西内陆河流域2000-2020年生长季气象和植被数据为基础,应用Eagleson生态水文最优性理论,模拟流域内生态水文平衡状态下的最优植被覆盖度Meq,植被覆盖度恢复阈值与当前现状植被覆盖度的差值即为植被恢复潜力。结果表明:1)模拟的多年平均最优植被覆盖度Meq与多年生长季平均实际植被覆盖度M的变化一致,但过渡更加平稳,呈现从东南向西北递减的趋势,流域内多年生长季平均实际植被覆盖度为0.163,模拟的多年平均最优植被覆盖度为0.166。2)流域内平均恢复潜力为0.003,植被覆盖度仍具有恢复潜力的面积占比为62.76%,分布在流域北部地区,3个流域内平均植被恢复潜力为石羊河流域>黑河流域>疏勒河流域。3)河西内陆河流域植被恢复潜力与区域干旱指数密切相关。森林的平均植被恢复潜力随着干旱等级增加呈减小的变化特征;而灌木植被覆盖度超过恢复潜力的程度随干旱指数增加呈先加剧后减轻的变化特征。

河西内陆河流域生态屏障建设综合评价与提升策略研究

生态屏障建设是推进人与自然和谐共生的中国式现代化的重要手段,内陆河流域生态屏障建设评价对于总结生态屏障建设成效与问题及落实中国式现代化建设战略任务具有重要意义。基于社会—生态耦合视角,在构建生态屏障建设评价指标体系基础上,运用综合指数法,对2015—2020年河西内陆河流域生态屏障建设状况进行了动态综合评价,并据此提出提升策略。结果表明:(1)河西内陆河流域生态屏障建设综合指数呈小幅上升态势,生态屏障建设处于发展提升阶段,流域生态安全多处于一般和较差状态;(2)流域生态屏障建设成效空间上整体呈现出自西往东逐渐下降的趋势,其中张掖市生态屏障建设成效明显,生态屏障建设综合指数稳步提升。基于上述研究,建议从社会—生态系统整体性出发,将生态屏障建设融入流域建设全过程,在生态产业、生态文化和生态社会等方面进行整体谋划和系统安排,统筹推进流域生态屏障建设转型提升。

甘肃省河西内陆河实测出山径流量变化及其影响因素分析

甘肃省河西内陆河流域水资源极其短缺,流域内中西部和东部水系出山径流变化存在一定差异,研究出山径流量的变化情况及不同因素的贡献率,对保障区域水资源可持续开发利用具有重要意义。基于1956-2021年出山径流及主要产流区降水、气温资料,采用多种趋势和突变检验法、累积量斜率变化率法,结合径流补给特征,解析三大水系出山径流变化及其对降水、气温变化的响应情况,结果表明:(1)石羊河水系多年平均出山径流量13.60亿m^(3),历年呈不显著减少趋势,降水呈不显著增加趋势,气温显著升高使蒸发量增加,致使径流呈减少趋势;(2)黑河水系多年平均出山径流量由突变点2006年前的30.62亿m^(3)增加为突变点后的35.60亿m^(3),降水对径流变化的贡献率为16.7%,气温显著升高,对径流变化的影响增强;(3)疏勒河水系多年平均出山径流量由突变点1998年前的14.22亿m^(3)增加为突变点后的17.93亿m^(3),降水和气温对径流变化的影响相当,贡献率分别为30.4%、30.2%。河西内陆河三大水系径流补给特征、气候条件存在一定差异,致使径流对不同驱动因素的响应情况也不一致。

河西内陆河灌区农田循环生产技术农户采纳意愿影响因素分析

基于河西内陆河灌区463户农户调查数据,采用排序选择Logit模型分析农户个人、家庭特征对农田循环生产技术农户采纳意愿的影响,结果显示,户主性别、身份和家庭人口因素对农户采纳意愿影响不显著,户主文化程度和种植规模对农户采纳意愿有显著正向影响,户主年龄和家庭收入水平对农户采纳意愿有显著负向影响。提出加强可持续发展理念宣传教育,为循环生产技术推广提供内在驱动力;发展农村职业教育和农民培训,提升农户农业技术接受能力;推进农村土地适度规模经营,为循环生产技术推广奠定基础;促进产业深度融合,为循环生产技术推广拓展发展空间。

河西内陆河流域冰川融水近期变化

基于第一次中国冰川编目数据库,以国家气象台站的月降水与月气温资料为驱动数据,利用度日模型重建了河西内陆河流域各水系1961～2006年冰川物质平衡和融水径流序列,并与短期观测资料的对比验证表明,模型具有较高的可信度。河西内陆河流域1961～2006年平均冰川物质平衡为-49.5 mm/a,从东段石羊河流域到西段疏勒河、党河流域,物质平衡由强烈的负平衡向微弱的负平衡状态过渡。整个河西内陆河流域1961～2006年平均冰川融水径流量为10.2亿m3,冰川融水补给比重为14.1%。各流域冰川融水补给比重差异较大,西段的疏勒河、党河融水补给比重超过30%;北大河流域为22.9%;黑河流域各支流的融水补给比重在5%～15%之间;东段的石羊河流域融水补给率不到10%。46年冰川融水径流与其补给率均呈显著的增加趋势。

冰川变化及其影响的公众感知与适应措施分析——以甘肃河西内陆河流域为例

以河西地区三大内陆河流域(石羊河、黑河、疏勒河)为案例研究区,通过社会调查方式,从总体、再分别通过农户与政府部门人员两个部分,分析了公众对冰川变化及其可能影响的感知,剖析了公众感知的流域差异性与原因,对比分析了三大河流域公众对政府部门已实施应对水资源紧缺对策措施的效果与认可程度.结果表明:超过65%的受访者认为冰川减少了,从社会学的角度佐证了冰川明显消融萎缩的科学监测事实.三大河流域公众对冰川变化对流域水资源、农业生产、生态影响的感知存在空间差异性,这种差异性归因于三大河流域的地理位置、冰川分布与变化的空间差异性.在冰川变化背景下,公众对政府部门已实施应对水资源紧缺的对策措施的效果与接受程度不同.三大河流域公众均认可种植业结构调整与加大宣传力度提高公众节水意识这两项措施,且认为实施效果好;发展设施农业措施的实施效果好,已得到石羊河和疏勒河流域老百姓的认可与接受;石羊河和黑河流域的公众认为实施推广节水技术措施的效果好;退耕还林还草措施在黑河流域实施普遍且效果好;水票制措施在疏勒河流域实施的最好,黑河一般,疏勒河较差.

祁连山与河西内陆河流域绿洲的大气水循环特征研究

祁连山和河西走廊地区为西风带、青藏高原季风、东南季风三个大气环流系统的耦合区,其内陆河流域的大气水循环特征受大气环流影响比较显著.根据已公布文献提供的资料,分析了祁连山区年平均降水与海拔和大气环流影响系统之间的关系,研究了祁连山发育的内陆河流域的绿洲水平空间尺度的分布特征,探讨了海拔和绿洲植被密集度对绿洲地表蒸发力的影响,揭示了绿洲单位面积耗水量与绿洲灌溉率之间的关系.最后,讨论了内陆河流域绿洲的特点以及开发和保护的思路.

河西内陆河流域山区近50余年来气温变化的多尺度特征和突变分析

基于青藏高原东北部边缘祁连山区及附近有关气象站1960—2011年的气温观测数据,利用线性倾向分析、滑动平均法、Mann-Kendall法等方法,对甘肃河西内陆河流域石羊河、黑河、疏勒河三大水系上游祁连山区气温系列的多尺度变化特征与突变进行了分析。结果表明,近50余年来,该区域气温变化与青藏高原整体的气温变化基本一致,但又有着鲜明的区域差异。具体表现为:三大水系上游山区气温的年代际、年际、各个季节的变化总体上均呈现显著的上升态势,但受区域地理环境的影响,各水系上游山区气温上升的幅度有所不同,气温的气候倾向率总体上呈现出由东向西逐渐增加的趋势。位于祁连山区东部的石羊河上游山区年平均气温突变发生时间在1980年代中期前后,位于祁连山区中、西部的黑河、疏勒河水系上游山区年平均气温发生突变的时间为1990年代后期。但东部的石羊河上游山区气温跳跃幅度较小,中、西部的黑河、疏勒河水系上游山区,尤其是西部的疏勒河水系上游山区气温跳跃幅度较大。2000年代是近50余年来河西内陆河三大水系上游山区最暖的10 a。与年平均气温和其他各季节气温相比,各水系山区冬季(11月至次年2月)气温升幅最大,黑河、疏勒河山区春季气温升幅最小,石羊河山区夏季气温升幅最小。

河西内陆河地区径流模型概述

径流模拟是河西内陆河地区水文研究中最基本、最重要的一个环节,也是研究其它水文问题的基础.目前广泛应用在河西地区的径流模拟模型大致分为系统理论模型、概念模型和分布式模型三类.但是这些模型各自有哪些特点,应用中应注意哪些问题,却缺少宏观的认识.总结了这三类模型在河西内流河区应用的代表性研究成果,并结合当前所应用模型存在的问题,探讨了研究区未来水文模型可能的发展方向.

甘肃河西内陆河流域社会化水资源稀缺评价

水资源稀缺是我国经济社会发展所面临的严重制约因素,水资源稀缺评价是水资源管理中最基础性的工作。借助Karshenas模型对资源利用同经济发展之间的关系进行了诠释;在界定水资源管理阶段的基础上,引入社会适应性能力概念,着重论述了其内在结构及其度量指标,从而将水资源稀缺问题拓展到了社会经济领域,强调社会资源在水资源稀缺评价中的作用。同时,建立社会化水资源稀缺指数,并以甘肃省河西内陆河流域五市为例进行了实证研究,结果表明:嘉峪关市由于相对较高的社会适应性能力,其社会化水资源稀缺程度指数的相对排序得到改善;而武威市则因相对较低的社会适应性能力,社会化水资源稀缺指数的排序有所降低;金昌市和张掖市尽管社会化水资源稀缺指数的相对排序没有变化,但由于考虑了社会适应性能力,水资源稀缺程度得到有效的缓解。社会化水资源稀缺指数更能如实反映水资源状况,社会适应性能力是一种重要的资源,对缓解水资源紧缺程度具有重要的作用。

河西内陆河流域土地利用对地表水资源影响研究

土地利用对水资源的影响,直接导致水资源空间和时间分布格局发生变化,从而对流域生态、环境以及经济发展等多方面产生深刻影响。采用多期TM等卫星影像解译土地利用/覆被变化要素,应用斑块破碎度和分段比重百分比指标等方法,研究河西内陆河流域土地利用/覆被变化;应用河川径流的溯源性和零地表水资源尺度等理论,研究土地利用对地表水资源格局的影响。结果表明:土地利用驱使地表水资源格局产生剧烈变异,地表水资源整体向河源溯进;疏勒河水资源受耕地面积扩张等影响中下游径流变化产生紊乱;黑河耕地面积10万hm2成为水资源格局变化的极值,地表水资源损耗量出现逐步减少的趋势;石羊河耕地面积的扩张对地表水资源的影响力不断减小,转化为对地下水影响的加剧。

1960-2012年河西内陆河上游山区降水量变化及其区域性差异分析

基于我国河西内陆河流域有关水文、气象台站的观测数据,对1960年代以来河西走廊的石羊河、黑河、疏勒河三大内陆河水系上游山区降水变化特征、趋势及区域时空变化差异进行了分析.结果表明:受全球变暖的影响,石羊河、黑河、疏勒河流域上游的降水量年代际、年际及季节性的变化总体上呈增加的态势,但不同区域降水增幅存在着一定的差异.其中,1960年代,位于祁连山东部的石羊河水系上游山区、中部的黑河水系上游山区及西部的疏勒河水系上游山区普遍少雨;1970年代,石羊河山区降水偏多并持续至今,黑河、疏勒河水系上游山区则降水偏少;1980年代,三大水系上游山区均多雨;1990年代的黑河、疏勒河山区和2000年代的三大水系上游山区均多雨;2010年以来,黑河山区降水偏少,石羊河与疏勒河山区降水均偏多.相对而言,位于祁连山西部山区的疏勒河水系上游年降水量与夏季降水量的增长较为显著.

河西内陆河流域水资源转化分析

分析河西内陆河流域的水循环二元结构,揭示了各自水量转化特点及相互联系;对山区消耗水量,走廊盆地人工绿洲建设引起的地表水与地下水转化的变化和消耗水量的增加,以及内陆河下游水分亏缺问题作了评价.提出了理解流域水循环整体概念,评价山前平原水资源消耗的影响,在流域水资源开发利用中改善水资源转化.

甘肃河西走廊内陆河流域节水战略选择——地表水与地下水联合管理

过去20多年甘肃河西走廊内陆河流域的水资源管理经历了各类制度改革,不同程度地推动了地表水和地下水的联合管理。但是,由于机构设置及其权限制约以及改革目标差异,河西走廊地区的3个内陆河流域水资源管理效率差异化越来越显著,与石羊河流域相比,黑河和疏勒河流域的监管制度和管理办法并未完全跳出多头管理体制的窠臼,地表水和地下水没有形成有效的联合管理。通过梳理3个流域的水资源管理机构设置和管理模式,总结农业灌溉用水监管的经验教训,对比分析地表水和地下水联合管理措施在实践操作中的利弊,进一步探讨流域联合管理的实践意义和实现路径,寻求普遍适用于内陆河流域水资源的管理办法,保障内陆河流域节水战略的顺利实施。近10 a的实践经验表明:地表水和地下水联合管理是内陆河流域提高水资源利用效率、促进水资源可持续利用最为有效的路径,更是实现区域生态环境绿色发展的必由之路。

甘肃河西地区内陆河流域荒漠化的水资源问题

河西地区内陆河流域荒漠化的水资源问题,根本的原因在于水资源短缺而导致的生态环境脆弱和水资源的过度开发利用.如果上、中游地区水资源的利用超过了水资源量的限度,则流到下游的径流量减沙,地下水位下降;而下游地区为了弥补水资源的不足,便大量开采地下水,致使地下水严重超采,从而导致植被退化和荒漠化.在分析上述问题的基础上,以石羊河为例,说明内陆河流域的荒漠化防治要求实行以农业节水为中心,建立节水型社会的流域综合治理,实现水资源、土地资源、经济、社会和生态环境协调和可持续发展.

河西内陆河流域生态环境综合治理研究

河西内陆河流域由于自然因素和人为因素造成的生态环境脆弱和恶化使土地荒漠化有进一步加剧的趋势,探讨了该区生态环境综合治理的必要性和治理思路,并针对其成因提出了相应的对策:一是生物措施与工程措施相结合;二是“带、片、网”三位一体;三是生态与经济相结合;四是沙产业开发;五是沙化草场治理和节水抗旱等。

径流量Z指数与Palmer指数对河西干旱的监测

利用河西内陆河水文代表站1959—2004年逐月径流量资料、内陆河流域灌溉区1949—2001年耕地面积及代表站1961—2005年的气象资料,通过对径流量进行正态化处理来确定径流量Z指数,并以径流量Z指数作为径流干旱指数,对旱涝等级进行划分;考虑径流量Z指数的旱涝等级与农业灌溉用水实际情况之间的关系,给出了径流量Z指数的灌溉指标。将径流量转化为降水量,改进Palmer旱度模式,且在作改进后,又将潜在蒸散量的计算法由利用桑斯威特公式改为利用彭曼公式。结果表明:将径流量考虑到Palmer干旱指数中并改变蒸散量的算法,使得该指数对河西灌溉区干旱情况的监测均有所改善。对照河西地区的干旱事件,径流量Z指数监测到的干旱情况,比Palmer干旱指数改进前、后监测到的干旱情况效果更佳。径流量Z指数能更真实地反映河西灌溉区干旱状况。

河西内陆河流域的水循环分析

通过对我国西北内陆区水循环分析,剖析了河西内陆河流域的水循环特点,即在山区形成水资源、在平原散失水资源和在人工绿洲区产生二元结构;揭示了流域内的水资源以水循环为纽带,相互转化并互相联系;并对山区消耗水量,走廊、盆地、人工绿洲建设引起的地表水与地下水转化的变化和消耗水量的增加,以及内陆河下游水分亏缺问题作了分析评价;并提出了要传递流域水循环整体概念、评价山区与平原绿洲之间的局地水循环、实现在西部开发中实施内陆河流域综合治理的良性循环等问题的讨论。

河西内陆河流量对高原加热场强度的响应

选用莺落峡1944-2004年和疏勒河1953-1999年的流量资料,分析了近50年河西内陆河流量的持续性、周期性、年际变化及其对青藏高原地面加热场强度异常的响应。结果表明:河西走廊中、西部的水资源具有很好的持续性,特别是在秋、冬季节。河西走廊中、西部的水资源与前期青藏高原地面加热场强度存在较好的相关关系。前期(4月份)的环流特征可预报后期5月份流量。多水年新疆脊弱,东亚槽浅,降水偏多,流量加大;反之亦然。径流预报实质上可作为西北地区的干旱预报。

水贫困指数在河西走廊三大内陆河流域的应用

水贫困指数提供了一种简单、易行的水资源评价方法,它通过资源、途径、能力、利用和环境5个方面来定量评价区域水资源的相对水平。运用主客观组合赋权法确定各分指标的权重,对河西走廊三大内陆河流域的水贫困指数进行了研究。结果表明:黑河流域、疏勒河流域、石羊河流域的水贫困指数分别为39.4、66.0、36.6,评价结果与客观情况基本相符。