黑河流域水-生态-经济协调发展方案及用水效益

在西北干旱地区的黑河流域,推行流域水-生态-经济协调发展模式,是从根本上高效配置流域水资源,彻底化解流域上、中、下游利益冲突,实现利益共享,保护流域生态环境,全面实施国务院黑河流域分水方案和提高用水效益的重要途径。采用系统动力学模型进行模拟调控实验,从众多实验方案中选择生成水-生态保护型发展方案(WEP)、水-经济高效型发展方案(WEH)、水-生态-经济协调型发展方案(WEE)3种有效方案。从需水总量与用水结构、空间配水结构、经济总量与经济结构、生态环境保护、投水产出效益等方面对3种有效方案进行比较分析。研究认为,WEP方案耗水总量相对较少,利于黑河流域生态环境保护,但经济发展步伐比较缓慢,不利于流域建设小康社会和全面建设节水型社会;WEH方案耗水量大,经济发展步伐快,经济效益显著,但不利于生态环境保护和黑河分水方案的实施,WEE方案耗水量介于WEP和WEH之间,经济效益和生态环境效益都比较显著,同时兼顾了黑河流域的经济发展目标和生态环境保护目标,虽然单纯从经济发展或生态保护角度分析,不是最好的方案,但从流域可持续发展和建设流域生态经济带的角度分析,却是一个最优化的方案。进而确定出WEE方案为满足国务院黑河流域分水方案要求和提高用水效益双重目标的优化方案。为了提高流域单方水产值,建议合理安排黑河流域上、中、下游的产业分工和生态建设分工;大力发展绿色节水产业和红色节水产业,加大节水型经济结构调整力度;强抓节水灌溉,建立高效节水型社会;逐步建立定额水价制度和水权贸易制度,推进水票制和用水户参与式管理模式。     

黑河流域水资源承载能力分析

黑河流域属资源性缺水地区,区域水资源难以满足当地社会经济发展和生态平衡的需要.随着西部大开发战略的逐步实施,西北干旱内陆河地区水资源的支撑作用将显得愈来愈重要.因此分析黑河流域水资源现状条件下对区域经济、社会发展的承载能力,显得极为重要.根据黑河流域具体情况,结合流域经济社会发展特点、生态环境状况,以遏制并逐步改善流域生态环境为基本前提,以流域水资源承载能力为约束.首先利用水资源承载压力指数计算了现状条件下黑河流域水资源承载压力度,得出目前黑河流域水资源承载能力属于超负荷承载.水资源将成为制约黑河流域社会经济发展和保证生态平衡的重要因素.当前必须立足于当地的水资源条件,按照以供定需的原则,合理安排生活、生产和生态用水,才能实现流域经济社会和生态环境的协调和可持续发展.然后针对超载现状,对黑河流域规划水平年（2010年）水资源承载能力作进一步的分析评价,根据相关预测资料设计了3种可能情景,利用流域评价的发展系数、协调系数、公平系数和可持续发展系数,从水资源开发利用方式、社会发展方式、经济发展模式、生态恢复程度等方面分析水资源承载能力,并计算其水资源承载压力度,同时结合水资源的可持续发展建立流域可持续发展评价指标体系,进行方案组合和各种发展模式的水资源优化配置.满足流域水资源支撑经济社会可持续发展判据的方案的承载能力指标即为该方案下的水资源可持续承载能力指标. 通过对黑河流域现状及规划水平年的水资源承载能力及可持续发展度分析评价,利用水资源可持续发展战略分析,选取出了最优发展模式,为流域的可持续发展提供了基本依据.通过寻求情景方案中水资源承载能力和可持续发展度的最佳组合,实现了经济、社会与生态的可持续发展目标.结果表明：通过努力,谋求经济和社会与水资源承载能力协调发展是有可能实现的.     

1930—2010年额济纳三角洲土地利用景观格局变化

干旱区内陆河流域下游的土地利用、景观格局对水资源调配具有重要意义.本文基于1930、1961、1990、2000、2010年土地利用数据,分析黑河流域下游额济纳三角洲土地利用和景观格局的变化.结果表明: 2010年,研究区沙漠化土地面积占总面积的73.4%,其次是草地,占20.8%.1930—2010年,土地利用变化最明显的特征是草地、农田和建设用地增加;各土地类型间转化突出表现为农田和建设用地的转入;土地利用景观破碎度和多样性增加,优势度降低,且具有明显水源依赖性和地域性差异;土地利用变化使景观趋于均匀、多样、破碎.基于其驱动因素及生态环境效应的探讨,针对人-水-生态协调问题,提出“有计划生态移民、限制农田面积、发展集约式精准农业、增加生态用水比例”的建议.     

1930—2010年额济纳三角洲土地利用景观格局变化

干旱区内陆河流域下游的土地利用、景观格局对水资源调配具有重要意义.本文基于1930、1961、1990、2000、2010年土地利用数据,分析黑河流域下游额济纳三角洲土地利用和景观格局的变化.结果表明:2010年,研究区沙漠化土地面积占总面积的73.4%,其次是草地,占20.8%.1930—2010年,土地利用变化最明显的特征是草地、农田和建设用地增加;各土地类型间转化突出表现为农田和建设用地的转入;土地利用景观破碎度和多样性增加,优势度降低,且具有明显水源依赖性和地域性差异;土地利用变化使景观趋于均匀、多样、破碎.基于其驱动因素及生态环境效应的探讨,针对人-水-生态协调问题,提出"有计划生态移民、限制农田面积、发展集约式精准农业、增加生态用水比例"的建议.     

北京城市化进程中的水资源利用区际冲突初探

随着城市化进程的快速推进,北京市对水资源的需求量和对水质要求都相应提高,在流域水资源总量有限的情况下,引起同一流域内上游地区可用水量的减少,同时,也会要求上游地区采取各种措施提高水质保护水平,这在一定程度上限制了上游地区经济发展和人民生活质量的改善,使流域下游城市与上游地区之间产生水资源利用区际冲突.本文在分析北京市水资源供需矛盾的基础上,探讨了基于水质保护和需水量增加的流域水资源利用区际冲突问题,分析认为水资源总量不足、权属不清以及没有完全实行区际补偿机制,是产生水资源利用区际冲突的根本原因.建议协调流域内各地区的经济利益,建立水资源补偿与合作机制,逐步实施水权分配制度,实行流域水资源统一管理,建立流域水资源新型管理体制,同时加快大型调水工程建设和使用,是解决水资源利用区际冲突问题的主要途径.     

基于IAD框架的国外流域生态补偿制度规则与启示

流域生态补偿是改善流域生态环境和流域水资源利用方式、推进生态文明建设的重要制度工具。制度由规则构成,流域生态补偿应该包括哪些规则以及这些规则采取何种形式会对实施补偿的最终结果产生重要影响。应用制度分析与发展（IAD）框架的规则分类讨论流域生态补偿的规则安排,旨在更加深刻地理解规则在流域生态补偿项目中发挥重要作用。介绍了作为理论基础的IAD框架应用规则,运用系统评价法对国外流域生态补偿案例的文献进行回顾,总结归纳一组成功的流域生态补偿制度所具备的特定规则,基于这组规则为我国建立可复制、可推广的流域生态补偿提供借鉴与启示,以期能将流域生态补偿的制度优势转化为流域生态资源的治理效能。     

基于选择容量价值的生态补偿标准与自然资源资产价值核算——以珠江水资源供应为例

选择容量价值是指,一项人类生存生产所必需的生态系统服务,其总量为消费该生态系统服务的消费活动所提供的选择自由度(即选择容量,optional capacity)与该消费活动所产生的经济社会价值的乘积。选择容量价值将经济发展状况和资源环境状况融合了起来,实现了经济社会发展与生态环境保护的价值统一,这对于推进保护与发展相辅相成的生态文明建设具有积极意义。为了探索以选择容量价值为指标的生态补偿标准与自然资源资产价值核算框架和核算方法,以珠江流域水资源供应为例,对跨水文单元的水资源供应流动进行了生态补偿核算,对各水文单元的水资源供应的自然资源资产价值进行了量化评估研究。研究结果显示,珠江三角洲地区的水资源供应的选择容量价值大部分(约74%)来自上游水文单元的跨区输入,而上游水文单元所提供的水资源供应的选择容量价值也在相当程度上依赖于下游水文单元的经济社会发展。基于跨区流动的水资源供应的选择容量价值,可以按照"共享共担"和"同工同酬"原则进行跨区生态补偿核算;基于各水文单元所提供的水资源供应的选择容量价值,可以对各单元内自然资源资产价值进行核定,这对于协调区域发展推进西江-珠江经济带流域生态文明建设具有重要意义。     

海南中部生态核心区流域水资源横向生态补偿方法

流域水资源生态补偿是促进流域生态环境保护、区域经济可持续发展的必要举措。本文以海南中部生态核心区的琼中黎族苗族自治县为例,综合应用遥感、GIS和SWAT水文模型等技术手段,探讨了流域水资源横向生态补偿所涉及的相关问题和解决方法。利用GIS的流域结构分析和空间叠加分析方法分别勾画、确定了琼中下游万泉河流域、昌化江流域和南渡江流域的范围及下游的相关市县,明确了生态补偿实施的主体构成。利用SWAT水文模型计算得出琼中县多年下游输水量为43.73×10~8m~3·a~(-1),万泉河流域、南渡江流域、昌化江流域输水量分别占总水量的74%、14%和12%。通过对琼中县施行的植树造林、农村环境综合整治、水源地保护等多项水环境生态保护项目投入的核算以及"两个暂停"政策下的机会成本计算,构建了基于成本核算法的琼中县水资源横向生态补偿总量计算模型,按照先流域、后市县的办法,根据下游输水量和生产用水指标构建了下游市县补偿份额分配模型并计算了下游各市县分担的横向生态补偿量。本研究可为水源地型流域水资源横向补偿的实施提供参考。     

河西走廊生态经济系统协调度评价及其空间演化

基于1985、1995、2000、2011年的Landsat TM影像解译数据,以河西走廊20个县(市、区)为基本研究单元,运用生态系统服务价值估算法,依据生态系统服务价值指数(ESV)和生态经济协调度指数(EEH),对河西走廊1985—2011年生态经济系统协调度进行评价.结果表明: 研究期间,研究区土地类型结构发生了较大变化,林草地面积减少幅度较大,建设用地和耕地面积增加较快.ESV整体呈下降趋势,研究区东、中部石羊河流域和黑河流域中游ESV变化幅度较大,经济开发方式在本时段发生过显著变化,研究区西部疏勒河流域ESV变化不大.2000年后,研究区经济增长速度明显加快,资源型城市和区域性中心城市是经济增长的热点区,整体上沿走廊中心向两侧递减.研究区生态经济关系整体上经历了“初步恶化-进一步恶化-低度协调”的演变过程,研究区东、中部的石羊河流域和黑河流域中游EEH有较大幅度的变化,生态经济经历了“冲突-进一步冲突-小幅度缓和”的过程,西部疏勒河流域EEH变化幅度较小,石羊河流域和黑河流域高强度的开发模式以及随后的流域综合治理对区域生态经济协调性产生了较大影响.
     

黄土丘陵区农业生态系统和经济系统的互动关系——以安塞县纸坊沟小流域为例

基于1938—2007年黄土丘陵区纸坊沟流域的调查资料,利用生态系统服务价值评估方法和生态足迹理论对该流域生态系统服务价值与生态足迹进行了测算,并分析了研究区农业生态系统与经济系统的互动关系.结果表明：1938—2007年,纸坊沟流域经历了3个阶段,即生态环境破坏-经济发展落后阶段（1938—1975年）、生态环境恢复-经济迅速发展阶段（1975—2000年）和生态环境保持良好-经济稳定增长阶段（2000—2007年）;该区生态经济系统的互动关系表现为“生态恶化-生态、经济相互调节、适应-生态、经济良性互动”的过程.     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

分水后黑河干流中游地区景观动态变化及驱动力

综合利用GIS、RS技术和景观生态学方法,分析了黑河干流中游地区1985～2005年,尤其是黑河干流水量统一调度实施后(即2000年以后)的景观动态变化及驱动机制.结果表明:(1)研究区景观发生了较大变化,1985～2000年,耕地、林地、城乡工矿居民用地逐渐增加,而草地、水域、未利用土地不断减少;2000～2005年耕地、城乡工矿居民用地逐渐增加,而草地、林地、水域、未利用土地不断减少.(2)在类型水平上,分水后,耕地和城乡工矿居民用地呈连片趋势发展,破碎度降低,形状更为规则,空间连接性增强;林地、草地、水域和未利用土地破碎度增加,分布更为分散,连通性和优势度降低.(3)在景观水平上,分水后,研究区景观多样性水平提高,异质性在增加,破碎化程度越来越大,景观中斑块空间连接性下降,优势度在减少,斑块类型在景观中趋于均匀分布,土地利用向着多样化和均匀化方向发展.(4)研究区景观变化的驱动力主要包括人口增长、经济社会发展,2000年以后,可利用水量的约束直接影响着研究区的景观变化.     

黑河上游天涝池流域灌丛地上生物量空间分布

祁连山自然保护区是河西地区重要的水源涵养区,而灌丛作为祁连山主要植被类型之一,对该区水源涵养功能具有举足轻重的作用。以黑河上游天涝池流域灌丛为研究对象,基于野外调查结合研究区机载Li DAR(Light Detection And Ranging)数据和Geoeye-1影像,研究灌丛地上生物量的空间分布。结果表明:样方生物量与易测因子(平均丛高和样方盖度)呈幂函数关系;机载Li DAR数据能够较精确地反演灌丛平均高度以及样方盖度;利用其反演数据获得研究区灌丛地上总生物量为141 t;单位面积最大地上生物量为691.8 g/m2;在海拔3300—3400 m高度带灌丛地上生物量最大,为40.4 t;在海拔2655—3300 m高度带,随着海拔的升高灌丛地上总生物量在增加;在海拔3400—3750 m高度带,随着海拔的升高而灌丛地上总生物量逐渐减少。     

Community structure of bacterioplankton and its relationship with environmental factors in the upper reaches of the Heihe River in Qinghai Plateau

Planktonic microorganisms play a key role in the biogeochemical processes of the aquatic system, and they may be affected by many factors. High-throughput sequencing technology was used in this study to investigate and study the bacterioplankton community of water bodies in the upper reaches of the Heihe River Basin in Qinghai Plateau. Results showed that Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes and Actinobacteria are the predominant phyla in this river section, while the main genera are Thiomonas, Acidibacillus, Acidocella, Rhodanobacter, Acidithiobacter and Gallionella, which are autochthonous in the acid-mine drainage. Additionally, total nitrogen, total phosphorus, permanganate index and pH are significantly correlated with the bacterioplankton abundance and are the main limiting factors for the spatial distribution of the bacterioplankton. PICRUSt inferred that the mainstream microbial assemblages had a higher abundance of KOs belong to metabolism of terpenoids and polyketides, while the tributary had higher abundance of KOs belong to the immune system. The relationship between bacterioplankton community composition and environmental factors in the Heihe River basin was discussed for the first time in this study, which provides a theoretical basis for the healthy, orderly development of the water environment in the Heihe River Basin.     

黑河下游地下水波动带地下水与植被动态耦合模拟

采用对数正态分布模型,基于2006年黑河下游的野外实测数据,建立了研究区胡杨和柽柳植被盖度与地下水埋深的模型,并模拟了研究区的潜在植被.结果表明：黑河下游胡杨的最适宜地下水位和平均地下水位分别为2.6和3.6 m,柽柳则分别为2.0和3.0 m;胡杨的高盖度分布区主要集中在河道两侧的区域,而柽柳则可以在研究区的大部分区域以较高的盖度生存,对于研究区当前的地下水埋深而言,柽柳应该是最适宜生存的物种之一;研究区胡杨和柽柳的潜在植被空间分布与现状分布的相似性分别为43.4%和55.6%,导致相似程度不高的主要原因为土壤中存在的石膏盐盘层阻碍了土壤水分的垂直运动.     

黑河下游分水后的植被变化初步研究

黑河下游地区近年来由于河水注入量的持续减少,使得依赖河水补给的地下水相应减少,造成区域性地下水位下降,从而出现了一系列的生态环境问题,大面积湿地消失,天然植被全面衰败,土地盐化加剧,胡杨和沙枣林面积减少,并以老林为主,红柳灌丛也减少,并且多已成为稀疏矮化的群落。各种禾草草甸严重退化,多以演替成苦豆子群落。为了恢复和重建受损的下游生态系统,2000年7月开始,实施了黑河下游应急生态输水工程,水流于2002年7月17日流进黑河尾闾端的东、西居延海,使干涸10年的居延海重新受到水的滋润。作者根据近三年黑河下游分水前后地下水位和植被等项内容的监测资料,探讨了地下水位与天然植被生长的相互关系。研究结果表明：分水使得该地区生态环境有了较大的改善,地下水位普遍抬升,胡杨林得到恢复,灌木荒漠植被得到部分恢复,禾草草甸植被得到一定程度的恢复。     

基于压力-状态-响应模型的黑河中游张掖市生态安全评价

生态系统服务的状态与生态是否安全密切相关，生态系统服务的正常发挥是实现生态安全的前提。近年来，中国西北荒漠-绿洲扩张速度加快，改变了生态系统服务的供给与传输，进而影响了区域生态安全。以典型荒漠-绿洲区域黑河中游的张掖市为例，基于压力-状态-响应模型，耦合生态系统服务理论，构建了黑河中游生态安全评价指标体系，评估了2001-2015年黑河中游生态安全演变趋势。研究结果表明黑河中游生态系统面临的资源消耗和环境污染压力越来越大，压力指数有所降低；部分地区出现植被退化、破碎化增加等现象，状态指数略有降低；在实施节水灌溉、产业转移、湿地保护等举措后，响应指数显著增加。总体来看，2001-2015年黑河中游生态安全水平呈现波动增长趋势，生态安全综合指数由0.3748增至0.5888，生态安全等级由"较不安全"达到"临界安全"状态，其中高效节水灌溉面积、生态用水量、地下水开采率等水资源相关要素是影响绿洲生态安全水平的主要因子。基于以上研究，提出了坚持生态保护优先、调整种植和产业结构、发展高效节水灌溉技术、提高公众生态保护意识等提高生态安全水平的相关对策与建议，以期为促进区域生态经济可持续发展提供支撑。     

Distribution of puimonate snails in the New River of Virginia and North Carolina, U.S.A.: interaction between alkalinity and stream drainage area

SUMMARY. The distribution and abundance of five species of pulmonate snails over 87 sites in the New River seem to be related to two variables, alkalinity and drainage area of the stream. The snails were generally found in the more alkaline streams regardless of stream drainage area and in the larger streams regardless of alkalinity. Considering only the 26 sites where at least one species of the five pulmonates occurred, rank snail abundance is significantly correlated with rank alkalinity, rank drainage area, and the alkalinity/area interaction. But the correlations between abundance and both alkalinity and drainage area drop to low levels when interaction is partialled out, while the correlation between abundance and interaction remains high upon partialling out alkalinity or area. This suggests that the apparent correlation between puimonate abundance and alkalinity is secondary and that neither alkalinity nor water chemistry variables correlated with it directly limit the distribution and abundance of pulmonates in the New River. Both alkalinity and stream drainage area may influence the abundance of pulmonate food.     

祁连山国家公园青海片区雪豹栖息地适宜性评价

雪豹是全球生物多样性保护的旗舰物种,精准评估雪豹栖息地质量可为其种群保护提供科学参考。本文选取地形、气候、植被类型和人为干扰等环境因子,采用景观连接度和MaxEnt模型两种方法,对祁连山国家公园青海片区雪豹栖息地质量进行评价。结果表明：高适宜栖息地主要分布在研究区的西部和中部,适宜面积占青海片区总面积的71.8% ~ 77.5%,两种方法预测的适宜栖息地重叠区为8 979.1 km²,占青海片区总面积的56.7%;39.8% ~ 43.3%的适宜栖息地分布在一般控制区,56.7% ~ 60.2%的适宜栖息地分布在核心保护区;疏勒河源区适宜栖息地面积最多,石羊河源区适宜栖息地面积最少,黑河源区适宜栖息地面积占比最高,约为77.1% ~ 91.8%。适宜栖息地面积整体呈现自东向西递增的趋势。一般控制区分布有较大面积的雪豹栖息地,人类活动将是一般控制区雪豹栖息地的潜在威胁。本研究对优化雪豹就地保护措施提供科学借鉴与参考。     

黑河中上游地区2000—2010年土地利用变化及水土保持服务功能

基于遥感影像数据,分析了黑河中上游地区2000年到2010年土地利用变化,在此基础上,从上游、中游以及整个区域的角度综合评价了该区域的水源涵养和土壤保持生态系统服务功能物质量变化。研究结果表明:1研究区60%以上为未利用地,2000—2010年,耕地、林地和未利用地面积大量增加,草地和水域面积减少。2耕地增加以荒漠和草地转入为主;林地转入表现为草地和荒漠造林,转出主要为林地荒漠化;草地转出主要去向为造林和荒漠化,而增加主要来源于冰雪覆盖地和荒漠;未利用地增加主要来源于草地的退化。3研究区土地利用程度较低,由东南向西北递减,2000—2010年,上游土地利用程度有所降低,中游大部分地区呈上升趋势。4由于上游山区林地面积的增加,植被覆盖下土壤的水源涵养量显著增加,土壤贮水量增加了0.764×108t。5土壤保持量由1.860×108t增加到1.899×108t,主要原因为草地转化为林地。在气候变化背景下,黑河流域应控制上游地区人工林面积,减少林地蒸腾量,以增加下游可用水量;适当控制中游地区耕地面积的扩张趋势,保证湿地、草地等自然生态系统生态用水量,维持流域山地-绿洲-荒漠系统的稳定,进而持续发挥生态系统土壤保持等功能。