Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 河西内陆河流域水资源与现代生态环境演变 | |
| 其他题名 | Water resources and evolution of ecological-environment in Hexi inland river basin |
| 张济世 | |
| 出版年 | 2003 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 康尔泗 |
| 学位授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 中文摘要 | 河西内陆河流域面积宽广，有限的水资源形成于祁连山区，走廊区和下游干旱荒漠区基本不产流，是径流散失区；水资源开发利用主要集中在走廊绿洲区，因而，水资源形成区与水资源利用区分离。这种特殊的水资源和开发利用条件，使得水资源成为河西经济社会发展和生态环境演变的矛盾集中的焦点所在，同时也使水资源开发利用成为流域牵一发而动全身的敏感神经。内陆河流域大面积农业绿洲的形成和长久维持，是在几千年开发利用的历史实践中自然形成的，即使目前出现了严重的生态环境问题，它也是历史与自然长期选择和检验的结果，有其历史的必然性和合理成分。现存的人工绿洲并不是完全根据人的意志所任意决定的，是在天然绿洲基础上人工扩大和维护的结果。一些远离了天然绿洲和水源地的人工绿洲，经过几百年或几千年的发展，能够保存下来，那也是符合生态环境和水资源条件而存在的。从科学哲学原理和社会实践两方面说，人类对自然界科学规律的认识总是受到人类生产实践的限制，而又随着人类社会的发展而不断丰富自己的科学认识。所以，在对待像河西内陆河流域这样一个生态环境脆弱、水资源缺乏，长期开发的历史生态环境问题积累严重、经济发展需求压力巨大的区域，不能生搬硬套现代科学原则，而要根据实际情况充分利用现代科技手段和新的技术方法，不能因循守旧，要用科学认识的发展眼光来分析和对‘待：在上述基本认识的基础上，结合多年来从事河西水文测验与水资源开发利用研究工作的实践，论文对河西水资源形成与特殊水循环条件的关系，水资源利用方式导致的水环境与生态环境恶化和退化，水资源开发利用与现代生态环境演变的关系，以及水资源、生态环境保护和可持续发展对策等方面进行了研究，并取得了以下成果：一、河流从发源区到尾间湖泊，依次穿越了高山冰雪冻土带、山区植被带、中游人工绿洲带、下游干旱荒漠草原带四个垂直地理气候带，形成具有干旱内陆河流典型特征的冰雪覆盖区一山地森林草原一绿洲一干早荒漠草原复合生态系统，呈现出西部内陆河流域典型的生态景观格局特征：生态梯度和气候梯度明显，生态系统、农业经济系统和牧业经济系统界面分明。这种特殊的地理景观格局和水资源条件决定了山区以牧业经济为主、中游以绿洲农业经济为主、下游荒漠草原区以牧业经济为主的生态经济格局。两千多年以来，上游山区水资源系统、生态系统受气候变化扰动为主，中下游水资源系统、生态系统受人类活动扰动影响突出，因而中下游地区随着人类经济活动的加强，生态退化问题日趋严重。由于特殊的水资源形成机制和分布格局，使水资源成为经济社会发展的基础，同时也是生态环境建设的主要制约因素，而且也是社会经济系统和生态系统的联系纽带。水资源的开发利用从各个方面深刻地影响着经济发展与生态环境建设，从而使水资源开发利用成为驱动现代生态环境演变的基本动力。二、河西水资源主要形成于祁连山区，平原区基本不产流，是水资源主要消耗区，水资源形成区与消耗区分离。平原区水资源绝大部分是山区水资源的重复。根据本论文对1950年至2001年水文序列的计算，河西内陆河流域出山水资源总量为72.003x108m3／a，折合径流深为17.7mm；流域不重复的地下水资源量为5.33×108m3／a，总水资源量为77.333×108m3／a。流域现有人口461×104，耕地面积为56.1×104hm2，单位国土面积水资源量仅为1.9 ×104m3／km2／a，人均水资源量为1677m3／人／a，单位耕地面积平均水资源量为13777 m3／hm3／a。三、由于特殊的地质地貌、水循环过程及水资源形成和分布特征，使得河西的水资源开发利用程度非常高，达到98.7％，远远超过了国际上公认的40％的危险警戒线。其实，自清代中叶开始的三百多年来，水资源开发利用率早就超过了40％，但是水资源短缺和生态环境恶化只出现在局部地段，范围很小。大范围严重的水资源矛盾和生态环境问题，是近50年来才出现的。四、目前国际上40％的开发利用率上限、人均1000-1700m3/a的水资源安全评价标准，不适合于河西地区，必须具体对每个区域根据生态环境状况进行评价。目前，河西地区水资源和生态环境状况处于危机的边缘，特别是石羊河流域和黑河流域下游地区，水资源已经处于安全警戒线以下，由有限的水资源支撑的脆弱生态环境，随水资源的消长而消长，也处于安全警戒线以下。五、河西水资源是经济发展与生态环境保护建设的联系纽带，不同区域水资源开发利用量的任何无序消长都会引起社会经济与生态环境的严重震荡。河西地区在两千多年的开发过程中，中游挤占下游生产和生态用水量，导致绿洲溯源迁移，而且中游绿洲也在用水激增的情况下，中心向用水便利的沿河地区和山区迁移。这种用水增加导致的绿洲迁移，并不是简单的位置搬迁。从水资源利用方式上看，是逐渐走向过分集中和低效利用。但从生态环境变化来看，这个过程是对生态环境好的地区的追逐式破坏，而被放弃的老化绿洲和过度成熟的绿洲，则成为沙漠化发生发展的源地。从社会财富积累和人文关怀的角度看，这种方式即便能够获得巨大经济效益，也是不足取的。六、河西走廊及其下游地区在长期历史开发过程中和近几十年气候剧烈变化的条件下，产生了诸多严重制约社会经济发展与生态环境建设的问题，集中表现在，（1）水资源过度开发利用，改变了中下游水资源转化机制与循环过程；（2）用水结构失衡，农业用水比例过大，经济用水挤占生态用水；（3）水利工程建设布局不合理，地下水开采井网过于密集，布局不合理；（4）地下水超采，水位持续下降；（5）水资源投入产出比低下，形成资源浪费；（6）上下游用水矛盾尖锐；（7）水资源管理水平落后；（8）山区草原退化，下游绿洲衰退、草场沙化、生态环境恶化。这些问题的总根源是：水资源数量不足，但对水资源的需求基数过大，需求增长过快。这样我们就可以把一个复杂的水资源形成与开发利用的巨大问题，归纳为水资源供需平衡与经济用水一生态环境用水结构平衡问题。七、研究表明，气候变暖对水资源和生态环境的影响非常巨大。根据黑河山区50年温度、径流、降水资料计算，气温每增加1℃，山区陆面蒸发蒸腾量增加21.5mm，相当于使莺落峡断面减少2.152×l08m3/a的出山水资源。而走廊区温度上升引起的蒸发蒸腾增加更加显著，温度每增加1℃，农田蒸发蒸腾量增加184.2mm，相当于黑河干流区每年多消耗2.979×108m3／a水资源量。按走廊区现状耕地面积和分布状况，温度每上升1℃，可使走廊区水资源消耗增加13×108/m3／a左右。另一方面，农业消耗水量的增加，进一步使生态用水量减少，从而导致生态环境进一步退化、恶化。八、历史经验表明，引起土地荒漠化的一个重要原因是人类不适当地反复开垦与放弃。开垦土地一旦放弃，很快使土地荒漠化或者使沙漠活化，危害无穷。而且，无组织的民间自主开荒对生态环境的破坏作用最大。因此，在河西退耕还林、还草，为下游退水的综合治理活动中，必须注意：切忌求大求快，务求能退出的同时还要能还得上，否则，有可能造成新的荒漠化和沙漠化。九、根据河西内陆河流域生态环境演变与水土资源开发利用的关系，把过去和未来生态环境演变过程划分为四个阶段：（1）自西汉至明清两千年来，人类为追求土地利用的最大化，造成了河流水系的巨大演变，同时导致生态环境的严重破坏，我们定义为追求土地利用的最大化时期；（2）近50年来大规模开展水利工程建设，以追求水资源的最大化开发利用。生态环境的破坏和恶化由土地开发利用型破坏，向水资源短缺型转变；（3）19905以来，社会各界普遍认同经济利益最大化发展原则。经济效益最大化发展道路导致严重的工业污染和生态环境破坏；（4）河西未来的发展道路在走水资源和经济与生态环境组合效益最优化。所谓经济与生态环境组合效益最优化，并不是经济发展与生态环境的线性妥协，而是两者相互促进、相互推动的和谐共振的经济与生态环境放大效应。十、河西内陆河流域水资源—经济—生态环境的相互作用和平衡，揭示了水资源开发利用对现代生态环境演变的驱动作用，以及如何使脆弱的生态环境演化和退化的，怎样达到水资源—经济—生态环境的平衡，存在许多思想认识上的局限和科学技术上的难题，这个问题必须分步实施。第一步：解决生态环境恶化和水资源短缺的问题，即经济用水与生态环境用水平衡的问题。在不严重影响经济发展的前提下，把经济用水比例控制在70％，生态用水比例保证在30％，这样基本可以解决目前为额济纳旗分水和局部解决地下水超采问题，同时也解决了水资源分配的地区平衡问题。第二步：在生态环境停止恶化、水资源开发利用条件得到基本改善的情况下，随着社会和经济的发展和水资源的高效利用，解决水资源总量与开发利用量的平衡问题（水资源开发利用量包括经济用水和生态环境用水量）。这个目标要求流域总水资源量中，始终要保持相当部分在天然河道和地下水储存场所不被开发利用，作为流域紧急情况下的储备资源，而且使年径流量在10×108m3／a以上的河流，能够恢复到自然条件下地表水相互联系的状态，使年径流在5×108m3／a以上的河流常年不断流。 |
| 英文摘要 | Today the worlds are facing with the conjuncture problem of water resources shortage and water quality worsens. In Hexi inland river basin, this problems was much more strictness. The water resources that produced in the high mountain area have scatted from evaporation and infiltration. But the water resources of irrigation district in desert-oasis are obtained from capturing of nature wastage. Because of the largest infiltration in desert area mountain front flood-accumulate-fan, that the water resources from mountain area has recharged the groundwater and little was wasted through evaporation and transpiration, or else it wall bigly increase the wastage because the desert area river has not deeply-cut valley. Therefore, in the northwest arid inland area, the transformation of the surface water and groundwater plays an important role in water resources utilization. The Hexi inland river basin area is a model of arid desert area, auricular in desert area, agriculture are irrigation, the surface water and groundwater's transform and development and rational utilization study for the overall arid desert area water resources development and utilization has a big function. The Hexi inland river basin covers Shiyang River and Heihe River and Shule River and Sugan lake water system. It is located in the area between Qing-Tibet plateau and the Inner Mongolia plateau. The water resources utilization ratio in the Hexi region is very high, and in Shiyang river basin it closes to that of the Israeli's water using level, and in the condition of the irrigation technology fall behind that utilization ratio is very high, which are the results of the special geologic structure and special water resources transformation type within the basin. In addition, the special transformation make the water resources utilization ratio arises sharply. The increased water utilization ratio and uncontrolled development may induce environmental problem sometimes. |
| 中文关键词 | 水资源开发利用 ; 生态环境演化 ; 水资源生态环境保护 ; 可持续发展对策 ; 河西内陆河流域 |
| 英文关键词 | Water resources utilization Water resources safety Environment evolvement Water resources and environment protection Standing development and countermeasure Hexi inland river basin |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源机构 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/286321 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张济世. 河西内陆河流域水资源与现代生态环境演变[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,2003. |
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