大尺度生态调度研究与实践

通过分析总结国内外生态调度与生态恢复研究进展、发展趋势及其特点,提出水库调度已从将"生态目标"嵌入兴利调度的简单调控过程,转变为"后坝工时代"大尺度生态调度的综合调控过程,即:全流域-大空间尺度、长系列-大时间尺度、水循环-大系统尺度。指出生态调度是生态恢复和保护最有效的措施之一,提出了干旱区内陆河流域生态保护面临的挑战和需要研究解决的关键技术。以塔里木河下游生态输水和额尔齐斯河生态调度为研究对象,通过连续20年的动态监测、资料收集、野外数据采集及实验室数据处理,对生态输水方式、生态恢复响应、生态调度策略和生态保护模式等,进行了深入研究。结果表明:①生态恢复是一个长期的过程,需对地表水、地下水、植被响应、生境条件、生物多样性等开展长期监测,以掌握其动态情况,采取更为科学有效的调控措施;②为了提高塔里木河下游生态恢复成效,研究提出在实施双通道、汊河和面状输水的同时,采用"沟汊渗灌"延伸扩大受水区范围,快速有效补给地下水,建立了基于地下水位调控的"地下水银行"及生态修复平台。③创建了额尔齐斯河"七库一干"、"三次脉冲"、漓漫灌溉等多尺度耦合的生态调度技术体系和科学化、系统化、制度化的管理体...     

大型灌区水源精准调度模式研究及应用

在淮河流域连续遭遇多年旱情的背景下,为解决淮涟灌区灌溉用水问题,对灌区水源调度管理工作进行了探索与研究,逐步形成与完善了"基于动态轮灌的实时调控"大型灌区水源精准调度模式,有效提高了灌区灌溉设计保证率,为大型灌区节水灌溉推广和水源精细化管理提供了新的思路.     

基于遥感的伊犁河下游生态耗水分析

利用遥感资料获取土地利用信息,并采用GIS的空间分析手段提取土地利用分类信息,以计算生态耗水。对伊犁河流域下游生态耗水进行分析,根据已有的地面资料和有关研究成果,计算了流域下游的现状生态耗水及农业灌溉耗水。结果显示,该地区的农业耗水量呈上升趋势,下游人工生态耗水及农业灌溉耗水所占比例过大。表明水资源开发利用不合理是造成下游生态劣变的根本原因。     

注重旱区湿地生态保护与修复的疏漫灌溉研究

针对干旱地区传统生态调度“只调不灌”造成的湿地生态补水效果欠佳、生境日益退化等实际问题,本文提出了疏漫灌溉的基本理念,明确了疏漫灌溉的定义、内涵及系统组成,搭建了疏漫灌溉系统,构建了疏漫灌溉技术体系。本文以哈巴河流域阿克齐湿地为研究区域,基于疏漫灌溉的系统组成优化了阿克齐湿地原有的工程体系;基于工程布局等要素划分了不同水平年下的三层级生态修复分区;采用Penman-Monteith公式计算了疏漫灌溉区不同地类的适宜生态需水量,采用改进的Tennant法确定了湿地的最低生态流量,最后制定了疏漫灌溉制度。研究结果表明：(1)湿地需水月份集中在4—10月份,其中6—8月份为主要生态需水期,平均生态基流为4.66 m³/s;(2)疏漫灌溉工程的布设和生态修复分区的确定改善了湿地供水条件,形成了生态分区与工程体系一一对应的靶向补水模式;(3)疏漫灌溉制度的制订可为生态工程的规划设计以及灌区引水的管理提供科学依据;(4)实施生态调度后,草地、自由水面以及沼泽面积均呈递增趋势,沙化面积减少了9.83%,湿地的水系连通性得到改善,斑块破碎化逐渐修复。研究成果可为提高旱区水资源利用效率、旱区生境的保护与修复提供技术支撑。     

微咸水灌溉对土地整治项目区水土环境的影响

为了研究不同灌溉模式对土地整治项目区土壤环境、地下水矿化度和埋深的影响,在内蒙古河套灌区选定具有代表性的红卫试验场进行了枸杞田间微咸水灌溉试验,探讨对土壤环境、地下水环境影响最小的枸杞微咸水灌溉模式。结果表明:不同轮灌模式下土壤盐分均发生表聚现象,在枸杞根系发达区淡-咸-咸灌溉模式下土壤盐分最低,对枸杞生长影响较小;地下水矿化度存在显著差异,淡-咸-咸灌溉模式下枸杞整个生育期内地下水矿化度最低,咸-咸-咸灌溉模式下最高;不同轮灌模式下地下水埋深差异不大,并且在生育期末基本回到了开春时的水平;淡-咸-咸灌溉模式对地下水环境影响较小,是适合当地土地整治采用的最优灌溉模式。     

白沙灌区灌溉模式选择探析

白沙灌区现有的灌溉模式主要有续灌和轮灌两种。因不同的干渠所控制灌溉面积不同、土质不同、旱情出现的时间不同、水费收缴的难易程度不同,所以各个干渠应根据各自的特点选择适合自己的灌溉模式。这样既能节约水资源,又能充分发挥各个干渠的最大作用。     

黑河下游地下水变化规律及共生态影响

通过对多年实测资料的系统分析,总结了黑河下游地下水变化规律;给出地下水与地表水之间的关系提出"灌溉农业型"、"稳定绿洲型"、"荒漠绿洲型"地下水埋深变化曲线的概念,这些概念对干旱区水资源配置具有重要的参考意义.依据这些规律,说明了地下水埋深变化对生态演变、水资源管理的影响,进而对额济纳绿洲演变、生态需水等重要问题,阐述了作者的观点.     

阿勒泰地区生态恢复保护水利工程措施浅谈

近年来,由于在额河、乌河上游修建了众多的引调、拦蓄水工程,导致额河、乌河下游河道无洪峰,甚至断流,致使下游河谷林、草场得不到洪水淹灌,河谷生态恶化。本文从项目方案、建设、管理、保障措施等方面阐述了生态补水工程建设,从而达到保证河谷林草场和湿地生态得到维护,保障流域内重要的动、植物资源自我繁衍的目的。     

八五二农场水稻控灌技术机理分析

依据试验资料,对八五二农场水稻节水灌溉技术进行优化研究,从水稻生理、生态节水两方面分析了控灌技术节水机理,针对性地总结出水稻各生育期实施节水控灌技术的步骤及技术要点。     

不同年型控灌中蓄稻田水分变化特征分析研究

控灌中蓄是在控制灌溉(排水)技术和蓄雨型节水灌溉技术的基础上,依据南方地区稻植期雨量多而发展起来的一种节水灌溉制度。本文从不同年型稻田各水分要素在田间的分布和变化情况入手,通过比较控灌中蓄和常规灌溉模式下有效降雨量、灌溉用水量、水稻需水量、田间耗水量、稻田排水量之间的差异,掌握不同年型水稻生育期田间水分分布和变化规律。通过对水稻不同年型田间灌溉以及对降雨的利用情况进行分析,比较水稻控灌中蓄和常规灌排模式下水稻需水量之间的差异,探索水分利用效率之间差异的根源,阐明控灌中蓄生态节水灌溉模式的节水机理,旨在为节水灌溉技术下土壤水分管理和调控提供依据。     

塔里木河下游生态输水量转化分析

塔里木河下游大西海子水库以下河段自1972年至2000年发生的持续断流是绿色走廊生态劣变的主要原因。从2000年5月至2011年11月,塔里木河下游共进行了10次生态输水。本文利用输水期间的地下水监测资料,运用水均衡法对大西海子以下河段历次输水过程中的水量转化进行了计算,量化了河道水量的转化项与塔里木河下游地下水的恢复程度,揭示了塔里木河下游河道径流一补给转化一蒸腾耗散的水文过程,文中结论可为今后进一步优化输水方案、合理配置区域水资源以及植被的有序恢复提供科学依据。     

塔里木胡杨自然保护区胡杨生态系统脆弱性及其治理措施研究

塔里木胡杨自然保护区作为世界原始胡杨生长最好、保存最完整的地方,在研究胡杨对环境约束的适应机制方面提供非常宝贵的资源。胡杨(p.euphratica)对干旱,盐碱有极强的忍耐力,因此,它是塔里木胡杨自然保护区的主要保护对象,该保护区是全国两大胡杨保护区之一,在保持整个塔里木河流域生态平衡中起到重要的作用。近年来,由于自然与人类原因,尤其是人类的不合理开发活动引起了该保护区的生态环境的退化。本文基于3S技术与野外考察,分析胡杨生态系统脆弱性影响因素及其相互作用机制。结果表明:由于干旱区特殊的环境、地形地貌条件及其人类对水、土地资源的不合理利用导致了地表水资源的减少,地下水位的下降,最后引起了胡杨生态环境的退化。最后提出了一些有益的治理措施。     

Quantitative Estimation Models and Their Application of Ecological Water Use at a Basin Scale

Ecological water use (EWU) is urgent in need in the lower reaches of Tarim River in China. Estimation of water amount for EWU is depending on some parameters and modeling. EWU is mainly consists of two parts in no runoff area in the basin, i.e. total water amount for restoration groundwater table and total stand water amount of the all river courses. The former is including water amount for restoration of groundwater table, lateral discharge and evaporation of water surface. The estimated values are 8.18 × 10⁸ m³, 0.68 × 10⁸ m³/a and 0.132 × 10⁸ m³/a respectively. Based on the groundwater depth rising 4.0 meters requiring 5 years, the total water amount for restoration groundwater table is 2.448 × 10⁸ m³/a. The latter, i.e., total stand water amount is 1.992 × 10⁸ m³/a. However, the development of water management measures could alleviate the issue and lead to sustainable EWU in the lower reaches of Tarim River.     

塔里木河流域被挤占的干流绿洲生态水权研究

未开展干流绿洲生态水权被挤占量的计量,制约了塔里木河流域干流绿洲生态水权分配与其绿洲生态环境恢复。明确被挤占的绿洲生态水权及其计量是落实塔河流域挤占干流绿洲水权主体权责、客体分配及其经济补偿的基础。为此,首先明确了挤占干流绿洲生态水权的计量原理和类型;然后进一步确定了挤占干流绿洲生态水权的计量方法和模型;在此基础上计算了挤占干流绿洲生态水权。结果表明:在塔河流域,上游源流都挤占了塔河干流绿洲的生态水权,干流绿洲的生态水权基本都被挤占;而且,挤占干流适宜绿洲生态水权高于挤占干流最低绿洲生态水权,挤占干流绿洲维持恢复生态水权高于挤占干流绿洲维持生态水权;挤占期主要在3~5月和6~9月。分析成果可为确定塔河流域挤占干流绿洲生态水权归还和经济补偿提供依据。     

应急输水对塔里木河下游生态环境影响探讨

塔里木河下游绿色走廊是塔里木盆地东部南北联系的必经之地,也是新疆与内地联系的第二条战略要道,更是与边界外商经济贸易往来的重要地区。这个素有古丝绸之路之称的通道,历史上曾是烟波浩淼、鸟兽群栖、林草繁茂、村舍相连的繁华古国。但从上世纪50年代后,塔里木河流域大规模农业开发,造成流域内水资源区域分配失调,干流来水急剧减少,地下水位下降,生态遭到严重破坏,流域内土地沙漠化和土壤盐渍化问题日益突出,成为干旱区内陆河流域生态系统退化的典型代表之一。塔里木河下游生态恶化问题已引起了全社会关注。近几年来,国家加大了对塔里木河流域生态治理力度,于2000年5月至2009年12月,先后十次实施向塔里木河下游生态应急输水,使下游生态环境和水文状况都得到了改善,生态得到了一定程度恢复。本文以十次生态输水实测资料,从输水过程中地表水与地下水的变化、地表植被的生理生态变化、天然植被群落的恢复响应程度等方面,对塔河下游生态环境影响做一探讨。     

塔里木河下游生态恢复问题及对策探讨

针对现阶段塔里木河下游生态恢复过程中存在的问题,本文在总结前人工作的基础上,提出了一些对策措施,包括:合理配置输水时间、方式,以适合塔里木河下游主要植被的生长特点,实现输水生态效益的最大化;发挥人工辅助在生态恢复过程中的巨大作用,增加土壤种子库数量,以提高生态输水的利用效率,实现生态恢复的规模化;保证一定的输水水量,以满足恢复下游地区水文循环的要求,降低土壤盐碱度,为植被提供良好的生长环境;采取教育、政策、法律相结合的方式对人们的思维和行为进行引导和约束,从而为下游地区的生态恢复提供有效保障.希望这些方法能为塔里木河下游生态恢复工作提供一些思路.     

基于氧同位素(δ18O)的塔里木河下游河水向地下水的转化研究

中国西北属于干旱区,区域内发育有很多内陆河。在内陆河流域,地表水与地下水之间的转化十分明显。为探索干旱区地表水对地下水的转化特征,以便为有效开发利用水资源和预测地下水环境变化提供理论依据,本研究以塔里木河下游为研究区,对不同河段的河水与地下水进行了取样,并利用同位素技术研究了地表水对地下水的转化比率。结果表明:在塔里木河下游地区,河水向地下水的转化明显,阿拉干断面河水向地下水转化率最高;总体而言,沿河道向下游,河水向地下水的补给量呈减少趋势;本文运用质量守恒原理,并通过定量分析,得出塔里木河下游河水向地下水的平均转化率为43.36%,这对于合理利用区域内的水资源、正确评价生态输水效益具有重要意义。     

黄河三角洲非常规水资源综合利用

针对黄河三角洲地区水资源不足、对黄河客水依靠程度高、水资源供需矛盾突出等问题,提出通过建设滨海骨干生态河道、完善灌区灌排干支渠、增设必要蓄水设施、构建生态水网等实现非常规水资源的综合利用。初步估算黄河以北非常规水资源利用量可达22 390万m3/a,黄河以南非常规水资源利用量可达14550万m3/a,这部分水经深度处理后可作为黄河三角洲自然保护区湿地补水水源或当地工农业用水水源。     

近30年来白洋淀流域平原区地下水位动态变化及原因分析

白洋淀流域平原区是华北平原的农业高产区域,灌溉用水主要靠开采地下水。近几十年来,白洋淀地下水位下降严重,在1974年-2007年。该区域地下水埋深以平均每年0．51m的速率下降,1980年以后下降速率明显加速,在2000年-2007年年均下降速率达到了0．99m。引起地下水位持续下降的主要原因是地下水超采严重,且用水高峰期遭遇枯水期,尤其体现在1980年以后年降水偏枯．同时社会经济用水量维持在高峰阶段。低效的农业用水模式及地下水超采已经严重制约了白洋淀地区水资源的可持续利用。     

新疆肯斯瓦特水利枢纽工程的作用及其影响研究

新疆肯斯瓦特水利枢纽工程是玛河灌区经济发展规划中的重要内容。本文针对工程修建后将发挥的作用和可能产生的影响,采用实地调研和实测数据分析两种研究方法,从玛河灌区水资源的演变趋势及开发利用两个方面,详细说明工程运行对灌区水资源时空分布、防洪调度、生态环境以及水生生物的影响。结果表明:该工程建设不会对灌区水资源及生态环境产生过多负面影响,反而会提高灌区水资源的利用效率。本次研究成果将为全面评估干旱地区水利工程的作用及影响提供科学依据。