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《北京大学》 2008年
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绿洲水资源利用情景模拟与绿洲生态安全

李海涛  
【摘要】: 水资源问题是绿洲问题的核心问题。故本文针对绿洲的研究是围绕水资源展开的。本文结构主要包括三部分内容:水资源利用现状分析、水资源利用情景模拟、基于能值的绿洲生态安全分析与评价。其中利用现状分析是基础,情景模拟是核心,生态安全分析与评价是水资源利用分析和模拟的进一步深入和拓展。 在水资源利用现状分析中,分别独立采用了水资源利用过程分析、水资源利用类型分析和基于虚拟水理论的水资源消费分析三种方法,对研究区的水资源利用现状进行了多方面的比较验证,以保证结论的可靠性。三种方法得出的结论均较为接近,误差不是十分显著,满足研究要求。在水资源利用情景模拟中,以风沙动力学理论为依据,提出了区域有效植被盖度的解决方案,并以此为基础,结合区域生态防护标准指数,对武威和民勤绿洲的生态需水量进行了模拟,得出较低和较高生态防护情况下的生态需水量。利用IPAT模型,设定7种情景,对水资源在社会经济系统中的利用进行了模拟分析,并以此为基础,结合生态需水,分析了武威和民勤绿洲的水资源承载情况。在绿洲生态安全分析与评价中,运用能值理论,对绿洲过程进行了分析,并以此为基础,对武威和民勤绿洲的生态安全状况进行了评价。本文的主要结论是: (1)在水资源紧缺的条件下,区域间水资源竞争取决于竞争者的空间位置、水资源需求状况、区域综合经济实力、水资源利用效率等竞争优势要素,流域水资源统筹规划在此基础上产生调节作用。 (2)由于水资源竞争力的不同,武威和民勤绿洲水资源利用现状存在显著差异:武威绿洲由于占有了石羊河流域绝大部分地表水资源,地下水超采量不是很大,生态和水资源状况显著好于民勤绿洲,但仍存在水资源不足的问题。民勤绿洲主要靠开采地下水维持现状水资源消费,经济发展受阻,生态恶化明显。新的分析表明,民勤绿洲的地下水开采量超过原先的估计,绿洲的生态稳定和发展问题比预计的可能更为严重。 (3)利用风沙动力学原理,提出了有效植被盖度的解决方案。有效植被盖度为最大变差盖度和拐点盖度之间的阈值,存在一个变动区间。有效植被盖度是确定干旱区绿洲适宜生态规模的基础,适宜的生态规模,能以尽可能少的资源投入,取得最大程度的生态防护。 (4)通过对不同情景条件下水资源利用状况的分析,发现稳定是武威绿洲的头等大事:如果维持现状发展速度,水资源消费将保持稳定;如果经济增长速度加快,水资源压力将以更高的速度增加,加强调控则可以抑制其增加,稳定水资源消费;而加强水资源消费控制对降低水资源需求量的效果并不是很显著。必须采取更加严格的节水措施以维持水资源消费的稳定。民勤绿洲无论在何种发展情景下,水资源压力均保持在较高水平。虽然不同情景下水资源消费量存在较为显著差异,但对水资源过度利用的影响不显著。只有采取非常规措施,才能缓解民勤绿洲面临的水资源危机。 (5)武威绿洲的生态安全状况呈现缓慢提升的局面,但安全状况的提升并不稳定,存在反弹趋势;民勤绿洲的生态安全状况持续快速恶化。2000年之前,武威绿洲的综合生态安全状况主要受自然要素影响;2001年之后,经济和社会发展成为影响区域生态安全的主导因素。民勤绿洲,在2000年之前,经济产出对区域生态综合安全还能起到很大的促进作用,2001年之后,这种索取已经成为威胁生态安全的主要因素。
【学位授予单位】:北京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TV211.1;X171

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