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變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水草資源動態(tài)耦合效用研究 版權(quán)信息
- ISBN：9787030693471
- 條形碼：9787030693471 ; 978-7-03-069347-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水草資源動態(tài)耦合效用研究 本書特色
適讀人群 ：水文水資源、生態(tài)環(huán)境、資源科學(xué)等領(lǐng)域的科研人員、相關(guān)專業(yè)的研究生，水利工程、水土保持工程等領(lǐng)域的技術(shù)人員本書不僅有利于人們正確認(rèn)識農(nóng)牧業(yè)節(jié)水的真正內(nèi)涵，對實(shí)現(xiàn)牧區(qū)水資源高效利用與管理有十分重要的作用。
變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水草資源動態(tài)耦合效用研究 內(nèi)容簡介
本書將水資源、草地資源、灌溉農(nóng)牧業(yè)、牲畜養(yǎng)殖及草原生態(tài)環(huán)境作為統(tǒng)一整體，考慮未來氣候變化因素，以水資源和草地資源耦合承載為約束，以保護(hù)草原生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展為前提，以經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會綜合效益優(yōu)選化為目標(biāo)，建立了變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源與草地資源優(yōu)化耦合效用評價模型，為構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型高效用水模式提供科學(xué)依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)干旱牧區(qū)水資源的合理開發(fā)利用、科學(xué)管理和草原生態(tài)環(huán)境保護(hù)，以水資源和草地資源可持續(xù)利用支撐牧區(qū)經(jīng)濟(jì)社會和生態(tài)環(huán)境的持續(xù)發(fā)展。 本書可供水文水資源、生態(tài)環(huán)境、資源科學(xué)等領(lǐng)域的科研人員、相關(guān)專業(yè)的研究生參考，也可供水利工程、水土保持工程等領(lǐng)域的技術(shù)人員參考。
變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水草資源動態(tài)耦合效用研究 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 相關(guān)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài) 1
1.1.1 國外研究狀況 1
1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3
1.1.3 存在的問題 4
1.2 研究目標(biāo) 5
1.3 研究內(nèi)容 6
1.3.1 變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源與草地資源變化及模擬研究 6
1.3.2 干旱牧區(qū)水資源和草地資源耦合效用評價指標(biāo)體系及評價方法研究 6
1.3.3 變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源和草地資源優(yōu)化耦合效用評價模型研究 7
1.4 創(chuàng)新與特色之處 7
1.4.1 創(chuàng)新之處 7
1.4.2 特色之處 7
第2章 研究區(qū)概況 9
2.1 自然地理 10
2.1.1 地形地貌 10
2.1.2 土壤植被 11
2.1.3 氣候 12
2.1.4 水文地質(zhì)條件 13
2.1.5 河流水系 15
2.1.6 自然資源 18
2.2 經(jīng)濟(jì)社會 18
2.2.1 人口狀況 18
2.2.2 經(jīng)濟(jì)建設(shè) 19
第3章 研究區(qū)氣候變化特征分析 20
3.1 資料來源和分析方法 20
3.1.1 資料來源 20
3.1.2 分析方法 20
3.2 氣候變化特征 22
3.2.1 氣溫變化 22
3.2.2 降水量變化 27
3.2.3 蒸發(fā)量變化 33
第4章 研究區(qū)水資源狀況及其開發(fā)利用 40
4.1 研究區(qū)水資源及其可利用量 40
4.1.1 地表水資源及其可利用量 40
4.1.2 地下水資源及其可開采量 42
4.1.3 水資源總量及其可利用總量 48
4.2 研究區(qū)水環(huán)境狀況 49
4.2.1 水功能區(qū) 49
4.2.2 地表水水質(zhì) 50
4.2.3 地下水水質(zhì) 51
4.3 研究區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀 68
4.3.1 供水工程 68
4.3.2 供水現(xiàn)狀 69
4.3.3 用水量與用水結(jié)構(gòu) 69
4.4 研究區(qū)用水水平分析 70
4.4.1 總體用水水平 70
4.4.2 **產(chǎn)業(yè)用水水平 70
4.4.3 第二產(chǎn)業(yè)用水水平 71
4.4.4 第三產(chǎn)業(yè)用水水平 71
4.4.5 生活用水水平 71
4.4.6 城鎮(zhèn)供水管網(wǎng) 71
4.5 研究區(qū)水資源開發(fā)利用程度及潛力分析 71
4.5.1 開發(fā)利用程度 71
4.5.2 開源潛力 72
4.5.3 “三條紅線”控制指標(biāo)下的利用潛力 72
4.6 研究區(qū)水資源開發(fā)利用與管理中存在的主要問題 73
第5章 研究區(qū)草原生態(tài)狀況及其動態(tài)變化 75
5.1 研究區(qū)草原物候特征 75
5.1.1 牧草返青期 75
5.1.2 牧草飽青期 75
5.1.3 牧草枯黃期 76
5.1.4 放飼青草期 76
5.1.5 牧草產(chǎn)量與降水的關(guān)系 76
5.1.6 人工牧草對生物學(xué)積溫的要求 77
5.2 研究區(qū)草地資源及其生態(tài)狀況 78
5.2.1 天然草地資源 78
5.2.2 人工草地和飼草料地 81
5.2.3 草原生態(tài)狀況 82
5.3 研究區(qū)草原植被動態(tài)變化 83
5.3.1 達(dá)茂旗草原植被生長期動態(tài)變化特征 84
5.3.2 達(dá)茂旗草原植被1990～2015年年際動態(tài)變化特征 94
5.3.3 研究區(qū)草地生物量空間變化特征 104
5.4 研究區(qū)草原生態(tài)主要問題 107
5.4.1 研究區(qū)草原生態(tài)問題及其危害分析 107
5.4.2 研究區(qū)草原生態(tài)惡化的原因分析 109
5.5 草原生態(tài)保護(hù)措施 112
5.5.1 牧區(qū)水利工程措施 112
5.5.2 政策措施 113
5.5.3 其他措施 113
第6章 變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源變化模擬與預(yù)測 115
6.1 SWAT模型概述 115
6.1.1 水文模型發(fā)展歷程 115
6.1.2 SWAT模型的發(fā)展 117
6.1.3 模型GIS界面及其他工具 119
6.1.4 SWAT模型應(yīng)用研究 122
6.2 SWAT模型徑流模擬基本原理 126
6.2.1 產(chǎn)流過程 127
6.2.2 蒸散發(fā)計(jì)算 131
6.2.3 坡面匯流 136
6.3 模型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 136
6.3.1 陸面階段水文循環(huán)過程 137
6.3.2 河道徑流演算過程 141
6.3.3 命令控制流程與運(yùn)算結(jié)構(gòu) 142
6.3.4 模型優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn) 144
6.4 參數(shù)分析與率定 146
6.4.1 敏感性分析 147
6.4.2 參數(shù)自動率定 148
6.4.3 不確定性分析 150
6.4.4 模型參數(shù)率定過程 151
6.5 模型輸入與輸出文件 155
6.5.1 模型輸入文件 155
6.5.2 模型輸出文件 172
6.6 流域基礎(chǔ)資料與處理技術(shù) 177
6.6.1 DEM模型建立與數(shù)據(jù)提取 177
6.6.2 土壤數(shù)據(jù)庫 186
6.6.3 植被數(shù)據(jù)庫 189
6.6.4 氣象數(shù)據(jù) 190
6.6.5 水資源開發(fā)利用數(shù)據(jù) 191
6.7 模擬過程 192
6.7.1 子流域劃分 192
6.7.2 水文響應(yīng)單元劃分 193
6.7.3 模型運(yùn)行調(diào)試 193
6.8 敏感性參數(shù)分析與校核 194
6.8.1 模型徑流敏感性參數(shù)分析 194
6.8.2 模型校核與驗(yàn)證 196
6.8.3 模擬結(jié)果分析 201
6.9 未來情景預(yù)測與模擬 203
6.9.1 研究區(qū)氣候變化 203
6.9.2 研究區(qū)植被變化 204
6.9.3 情景模擬 204
第7章 變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水草資源動態(tài)耦合效用評價 206
7.1 牧區(qū)水資源、草地資源耦合效用評價指標(biāo)體系 207
7.1.1 自然資源承載主體指標(biāo) 207
7.1.2 耦合指標(biāo) 209
7.1.3 經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會客體指標(biāo) 209
7.2 評價計(jì)算的邊界問題 210
7.3 基于耦合效用*大化的灌溉水資源優(yōu)化配置模型 212
7.3.1 熵值法的基本原理 213
7.3.2 被灌溉作物的熵權(quán)系數(shù) 214
7.3.3 變化環(huán)境下灌溉水資源動態(tài)優(yōu)化配置模型 215
7.4 研究區(qū)水資源草地資源耦合效用評價 216
7.4.1 研究區(qū)未來水資源及其利用預(yù)測與分析 216
7.4.2 研究區(qū)草地資源“三元化”利用下灌溉作物種植結(jié)構(gòu) 217
7.4.3 基于耦合效用*大化的研究區(qū)水資源優(yōu)化配置 218
7.4.4 耦合效用價值量評價計(jì)算 219
第8章 結(jié)論 222
參考文獻(xiàn) 224
前言
第1章 緒論 1
1.1 相關(guān)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài) 1
1.1.1 國外研究狀況 1
1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3
1.1.3 存在的問題 4
1.2 研究目標(biāo) 5
1.3 研究內(nèi)容 6
1.3.1 變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源與草地資源變化及模擬研究 6
1.3.2 干旱牧區(qū)水資源和草地資源耦合效用評價指標(biāo)體系及評價方法研究 6
1.3.3 變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源和草地資源優(yōu)化耦合效用評價模型研究 7
1.4 創(chuàng)新與特色之處 7
1.4.1 創(chuàng)新之處 7
1.4.2 特色之處 7
第2章 研究區(qū)概況 9
2.1 自然地理 10
2.1.1 地形地貌 10
2.1.2 土壤植被 11
2.1.3 氣候 12
2.1.4 水文地質(zhì)條件 13
2.1.5 河流水系 15
2.1.6 自然資源 18
2.2 經(jīng)濟(jì)社會 18
2.2.1 人口狀況 18
2.2.2 經(jīng)濟(jì)建設(shè) 19
第3章 研究區(qū)氣候變化特征分析 20
3.1 資料來源和分析方法 20
3.1.1 資料來源 20
3.1.2 分析方法 20
3.2 氣候變化特征 22
3.2.1 氣溫變化 22
3.2.2 降水量變化 27
3.2.3 蒸發(fā)量變化 33
第4章 研究區(qū)水資源狀況及其開發(fā)利用 40
4.1 研究區(qū)水資源及其可利用量 40
4.1.1 地表水資源及其可利用量 40
4.1.2 地下水資源及其可開采量 42
4.1.3 水資源總量及其可利用總量 48
4.2 研究區(qū)水環(huán)境狀況 49
4.2.1 水功能區(qū) 49
4.2.2 地表水水質(zhì) 50
4.2.3 地下水水質(zhì) 51
4.3 研究區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀 68
4.3.1 供水工程 68
4.3.2 供水現(xiàn)狀 69
4.3.3 用水量與用水結(jié)構(gòu) 69
4.4 研究區(qū)用水水平分析 70
4.4.1 總體用水水平 70
4.4.2 **產(chǎn)業(yè)用水水平 70
4.4.3 第二產(chǎn)業(yè)用水水平 71
4.4.4 第三產(chǎn)業(yè)用水水平 71
4.4.5 生活用水水平 71
4.4.6 城鎮(zhèn)供水管網(wǎng) 71
4.5 研究區(qū)水資源開發(fā)利用程度及潛力分析 71
4.5.1 開發(fā)利用程度 71
4.5.2 開源潛力 72
4.5.3 “三條紅線”控制指標(biāo)下的利用潛力 72
4.6 研究區(qū)水資源開發(fā)利用與管理中存在的主要問題 73
第5章 研究區(qū)草原生態(tài)狀況及其動態(tài)變化 75
5.1 研究區(qū)草原物候特征 75
5.1.1 牧草返青期 75
5.1.2 牧草飽青期 75
5.1.3 牧草枯黃期 76
5.1.4 放飼青草期 76
5.1.5 牧草產(chǎn)量與降水的關(guān)系 76
5.1.6 人工牧草對生物學(xué)積溫的要求 77
5.2 研究區(qū)草地資源及其生態(tài)狀況 78
5.2.1 天然草地資源 78
5.2.2 人工草地和飼草料地 81
5.2.3 草原生態(tài)狀況 82
5.3 研究區(qū)草原植被動態(tài)變化 83
5.3.1 達(dá)茂旗草原植被生長期動態(tài)變化特征 84
5.3.2 達(dá)茂旗草原植被1990～2015年年際動態(tài)變化特征 94
5.3.3 研究區(qū)草地生物量空間變化特征 104
5.4 研究區(qū)草原生態(tài)主要問題 107
5.4.1 研究區(qū)草原生態(tài)問題及其危害分析 107
5.4.2 研究區(qū)草原生態(tài)惡化的原因分析 109
5.5 草原生態(tài)保護(hù)措施 112
5.5.1 牧區(qū)水利工程措施 112
5.5.2 政策措施 113
5.5.3 其他措施 113
第6章 變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源變化模擬與預(yù)測 115
6.1 SWAT模型概述 115
6.1.1 水文模型發(fā)展歷程 115
6.1.2 SWAT模型的發(fā)展 117
6.1.3 模型GIS界面及其他工具 119
6.1.4 SWAT模型應(yīng)用研究 122
6.2 SWAT模型徑流模擬基本原理 126
6.2.1 產(chǎn)流過程 127
6.2.2 蒸散發(fā)計(jì)算 131
6.2.3 坡面匯流 136
6.3 模型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 136
6.3.1 陸面階段水文循環(huán)過程 137
6.3.2 河道徑流演算過程 141
6.3.3 命令控制流程與運(yùn)算結(jié)構(gòu) 142
6.3.4 模型優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn) 144
6.4 參數(shù)分析與率定 146
6.4.1 敏感性分析 147
6.4.2 參數(shù)自動率定 148
6.4.3 不確定性分析 150
6.4.4 模型參數(shù)率定過程 151
6.5 模型輸入與輸出文件 155
6.5.1 模型輸入文件 155
6.5.2 模型輸出文件 172
6.6 流域基礎(chǔ)資料與處理技術(shù) 177
6.6.1 DEM模型建立與數(shù)據(jù)提取 177
6.6.2 土壤數(shù)據(jù)庫 186
6.6.3 植被數(shù)據(jù)庫 189
6.6.4 氣象數(shù)據(jù) 190
6.6.5 水資源開發(fā)利用數(shù)據(jù) 191
6.7 模擬過程 192
6.7.1 子流域劃分 192
6.7.2 水文響應(yīng)單元劃分 193
6.7.3 模型運(yùn)行調(diào)試 193
6.8 敏感性參數(shù)分析與校核 194
6.8.1 模型徑流敏感性參數(shù)分析 194
6.8.2 模型校核與驗(yàn)證 196
6.8.3 模擬結(jié)果分析 201
6.9 未來情景預(yù)測與模擬 203
6.9.1 研究區(qū)氣候變化 203
6.9.2 研究區(qū)植被變化 204
6.9.3 情景模擬 204
第7章 變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水草資源動態(tài)耦合效用評價 206
7.1 牧區(qū)水資源、草地資源耦合效用評價指標(biāo)體系 207
7.1.1 自然資源承載主體指標(biāo) 207
7.1.2 耦合指標(biāo) 209
7.1.3 經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會客體指標(biāo) 209
7.2 評價計(jì)算的邊界問題 210
7.3 基于耦合效用*大化的灌溉水資源優(yōu)化配置模型 212
7.3.1 熵值法的基本原理 213
7.3.2 被灌溉作物的熵權(quán)系數(shù) 214
7.3.3 變化環(huán)境下灌溉水資源動態(tài)優(yōu)化配置模型 215
7.4 研究區(qū)水資源草地資源耦合效用評價 216
7.4.1 研究區(qū)未來水資源及其利用預(yù)測與分析 216
7.4.2 研究區(qū)草地資源“三元化”利用下灌溉作物種植結(jié)構(gòu) 217
7.4.3 基于耦合效用*大化的研究區(qū)水資源優(yōu)化配置 218
7.4.4 耦合效用價值量評價計(jì)算 219
第8章 結(jié)論 222
參考文獻(xiàn) 224
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變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水草資源動態(tài)耦合效用研究 節(jié)選
第1章 緒 論 我國干旱牧區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古、新疆、寧夏、青海、甘肅等省區(qū)，干旱少雨、水資源貧乏、自然條件惡劣、生態(tài)環(huán)境脆弱是該區(qū)的主要自然特點(diǎn)。草原作為牧區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的主體，不僅是牧區(qū)人民生活的重要支持系統(tǒng)，還是牧區(qū)生態(tài)環(huán)境的保障系統(tǒng)。干旱牧區(qū)長期的干旱生態(tài)環(huán)境，使得草原生態(tài)系統(tǒng)與水資源系統(tǒng)的相互依存關(guān)系極為密切，水資源的開發(fā)利用稍有不慎，就會導(dǎo)致草原生態(tài)的惡化。自20世紀(jì)80年代以來，氣候變化對干旱牧區(qū)水資源及草地資源的影響加劇，加之人類對牧區(qū)水資源與草地資源的不合理開發(fā)利用，導(dǎo)致草原生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，不僅制約了牧區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，而且嚴(yán)重威脅著國家的生態(tài)安全及美麗中國的建設(shè)成效。 2011年中央一號文件明確提出“水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基”。應(yīng)穩(wěn)步發(fā)展牧區(qū)水利，努力走出一條中國特色水利現(xiàn)代化道路。2012年國發(fā)3號文件《國務(wù)院關(guān)于實(shí)行*嚴(yán)格水資源管理制度的意見》再次強(qiáng)調(diào)“水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基”。生態(tài)文明、水利先行。對于干旱牧區(qū)來說，修復(fù)牧區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)功能，切實(shí)使水資源與草地資源合理開發(fā)、高效利用，對實(shí)現(xiàn)牧區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)尤為重要。 牧區(qū)水資源與草地資源高效利用不僅指使用效率上的提高，更重要的是使用效益上的提高。目前我國學(xué)者在提高農(nóng)業(yè)水資源使用效率、生態(tài)水利基礎(chǔ)理論方面開展了相關(guān)研究，但在農(nóng)業(yè)水資源利用效益、基于自然-經(jīng)濟(jì)-社會-生態(tài)多重目標(biāo)的水資源開發(fā)利用與管理理論研究與實(shí)踐方面還很欠缺。亟待開展變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源與草地資源優(yōu)化耦合利用效益方面的研究，建立變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水資源與草地資源優(yōu)化耦合效用評價模型，為構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型高效用水模式提供前期支撐和科學(xué)依據(jù)，以水資源和草地資源長效利用機(jī)制支撐牧區(qū)經(jīng)濟(jì)社會和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。 1.1 相關(guān)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài) 1.1.1 國外研究狀況 氣候變化對水資源及其承載力影響的研究方面，1985年，世界氣象組織（World Meteorological Organization，WMO）出版了氣候變化對水文水資源影響的綜述報(bào)告，推薦了一些檢驗(yàn)和評價方法，之后又出版了水文水資源系統(tǒng)對氣候變化的敏感性分析報(bào)告。為加快研究步伐，WMO和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（United Nations Environment Programme，UNEP）共同組建成立了政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC），專門從事氣候變化的科學(xué)評估。1991年在維也納舉行了第20屆國家地理聯(lián)合（International Geographical Union，IUGG）會，水文科學(xué)組的主題是探討土壤-大氣之間相互作用的水文過程。隨著全球能量和水循環(huán)實(shí)驗(yàn)（Global Energy Water Cycle Experiment，GEWEX）、國際地圈生物圈計(jì)劃（International Geosphere Biosphere Programme，IGBP）等國際性合作計(jì)劃的實(shí)施，水文學(xué)家開始注意環(huán)境變化中土壤-植物-水的全球性研究。美國新澤西州莫里斯郡（Morris County）在懷特鎮(zhèn)（White）和門德汗姆鎮(zhèn)（Mendham）的小區(qū)域范圍內(nèi)作了水資源承載能力的研究分析，結(jié)合土地利用和環(huán)境保護(hù)提出了水資源利用閾值。2001年，在荷蘭舉行了IGBP的全球變化科學(xué)大會，全球變化與人類活動影響下的水文循環(huán)及其時空演化規(guī)律研究成為21世紀(jì)水科學(xué)研究的熱點(diǎn)。 水資源承載能力方面，主要是在社會可持續(xù)發(fā)展的框架下提出了承載能力的概念并作為水資源開發(fā)的一種宏觀限制。例如，亞洲開發(fā)銀行資助的印度尼西亞21世紀(jì)議程（Agenda 21-Indonesia）提出了“對其主要自然資源進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展展望和規(guī)劃的目標(biāo)和手段”。在其對水資源的政策和規(guī)劃制定的部分內(nèi)容中明確提出，“水污染嚴(yán)重地區(qū)必須在較為準(zhǔn)確地估量地下水及地表水量和質(zhì)的基礎(chǔ)上，從管理角度實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源承載能力協(xié)調(diào)一致發(fā)展”。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（Organization for Economic Cooperation and Development，OECD）發(fā)展援助委員會（Development Assistance Committee，DAC）提出的濕地可持續(xù)利用指導(dǎo)書中提出，對于生態(tài)脆弱地區(qū)的濕地必須考慮其對未來發(fā)展累積效應(yīng)的承載能力，并且指出工業(yè)和社區(qū)生活污水及垃圾排放到濕地的數(shù)量超過其水體承載能力，濕地功能就會被削弱。 農(nóng)業(yè)水資源利用效率與效益評價方面，Israelsen（1932）將灌溉效率（irrigation efficiency）定義為作物生長季節(jié)過程中通過作物蒸發(fā)的田間灌溉用水與實(shí)際引進(jìn)的灌溉水量的比值。Bagley（1965）指出，在描述灌溉效率的時候，如果不能正確地看待灌溉效率的邊界特征，會導(dǎo)致錯誤的結(jié)論，他還指出由于低效率而產(chǎn)生的水資源損失對于大系統(tǒng)而言并不存在。Bos（1979）界定了幾個水資源進(jìn)入和流出灌溉項(xiàng)目的流程，并且還清楚地界定了返回本流域的水資源以及可供下游使用的水資源。Willardson（1985）指出，單個田間灌溉系統(tǒng)的效率對于流域水文系統(tǒng)而言，并不是很重要，除了考慮水質(zhì)外，增加灌溉效率對流域會產(chǎn)生好的或壞的影響。Bos（1979）和Wouter（1992）都認(rèn)為，就整個流域而言，被用于灌溉的水中沒有被消耗的部分并沒有實(shí)質(zhì)性的損失，因?yàn)榻^大部分都會在下游被重新利用，高的重復(fù)利用實(shí)際上增加了總的利用效率。早期的灌溉效率研究把作物消耗水資源生產(chǎn)的產(chǎn)量也看作一種效率，隨著水平衡觀點(diǎn)的引入以及農(nóng)業(yè)水資源利用效率評價尺度的不斷拓展，這種劃分顯然具有明顯的不足。Randolph等（2003）提出，通常的灌溉效率可以劃分為灌溉水傳輸效率（灌溉水在干、支渠內(nèi)輸送效率）和田間利用效率（農(nóng)田實(shí)際利用灌溉水的效率）；他們還認(rèn)為，如果把對灌溉效率的評價由田間向灌區(qū)乃至更大尺度應(yīng)用的話，一個較高的灌溉效率的獲取可能僅僅是因?yàn)榻档土藷o益消耗部分。因此，高效率并不意味著高的生產(chǎn)力或者高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，經(jīng)濟(jì)效率往往涉及技術(shù)和配置兩個部分。如果水資源的利用同時在技術(shù)上和配置上都有效的話，它的利用肯定是高效的。農(nóng)業(yè)水資源利用經(jīng)濟(jì)效益概念的提出也促使灌溉管理的基礎(chǔ)由過去的滿足作物需水量向灌溉經(jīng)濟(jì)效益*大化轉(zhuǎn)變。Dennis（2002）在探討灌溉*優(yōu)化的本質(zhì)時，分析了水資源短缺和充足兩個條件下灌溉凈收入的*大化問題。 生態(tài)水利基礎(chǔ)理論研究方面，國外從20世紀(jì)70年代開始重視生態(tài)水利問題的研究。Zalewski（2000）對生態(tài)水利學(xué)提出如下觀點(diǎn)：為了深刻理解現(xiàn)在水利體系及河道走廊中的生態(tài)分布，必須分析、解釋歷史性的變化，以便于實(shí)際應(yīng)用；利用生態(tài)水利方法可以加強(qiáng)河道走廊的抵抗力、恢復(fù)力和緩沖力，該方法可以成為水資源持續(xù)利用研究的有效工具；生態(tài)水利學(xué)是對水利和流域尺度的生態(tài)/生物之間相互關(guān)系的研究，是實(shí)現(xiàn)水資源持續(xù)性管理的一種新方法。文中還論述了生態(tài)水利應(yīng)遵循的三個原則：在流域尺度上，以理想的超個體形式對水和生物系統(tǒng)進(jìn)行集成；明確進(jìn)化過程中自然形成的生物群體對外界壓力的抵抗力及恢復(fù)力；將生態(tài)系統(tǒng)的觀點(diǎn)作為管理工具。 1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 氣候變化對水資源及其承載力影響方面，20世紀(jì)80年代末，水資源問題已經(jīng)成為制約我國許多地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要制約因素，研究確定區(qū)域水資源開發(fā)利用與經(jīng)濟(jì)、社會、人口、環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展，成為水資源研究的熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題。陳昌毓（1995）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算河西地區(qū)現(xiàn)有水資源可支撐的綠洲、農(nóng)田面積，由此分析了現(xiàn)有綠洲穩(wěn)定性和擴(kuò)展能力。王根緒（1997）應(yīng)用單目標(biāo)規(guī)劃方法，簡單構(gòu)造了黑河流域額濟(jì)納綠洲經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和水資源利用之間的關(guān)系，計(jì)算了兩種不同的生態(tài)環(huán)境預(yù)期下的綠洲面積。賈嶸等（1998）利用多目標(biāo)分析核心模型，使用四種不同的方案（零方案、低方案、中方案、高方案）對比研究了陜西關(guān)中地區(qū)2010年、2020年的水資源承載能力，核心模型為總控模型，將各子系統(tǒng)模型中的主要關(guān)系提煉出來，根據(jù)變量之間的相互關(guān)系，對整個大系統(tǒng)內(nèi)的各種關(guān)系進(jìn)行了分析。汪黨獻(xiàn)等（2000）從區(qū)域發(fā)展的水資源特性入手，提出了定量研究區(qū)域發(fā)展的水資源承載能力的指標(biāo)體系和計(jì)算方法，對我國各省區(qū)市的水資源承載能力進(jìn)行了判斷。王浩等（2003）通過承載力的邊界條件（如各行業(yè)用水定額、農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量、生活用水定額、用水效率等）、生產(chǎn)力水平與居民消費(fèi)水平、水資源生產(chǎn)能力（包括GDP規(guī)模、光合能力、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)能力、綠洲面積以及水資源供需平衡狀況等），對西北地區(qū)水資源承載能力進(jìn)行了分析確定。郝偉罡等（2013）在國家自然科學(xué)基金委員會的資助下，開展了變化環(huán)境下干旱牧區(qū)水草資源動態(tài)耦合承載能力研究，研究了干旱牧區(qū)草地資源“三元化”利用（即對重度沙退化草地實(shí)施圍封禁牧；對中度以下沙退化可利用草地，要穩(wěn)定草原面積，在加強(qiáng)人工改良、提高牧草產(chǎn)量、優(yōu)化牧草質(zhì)量的前提下，核定合理載畜量，實(shí)施劃區(qū)輪牧和季節(jié)輪牧；對水土條件較好的局部地區(qū)，優(yōu)化配置水土資源，通過水利基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)藝措施、草業(yè)科技的應(yīng)用，形成優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的灌溉飼草料地，打牢草地畜牧業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，提高草地畜牧業(yè)抵御自然災(zāi)害的能力）的耗散機(jī)理及動態(tài)優(yōu)化理論、計(jì)算方法，定量分析了不同氣候情景下水資源和草地資源系統(tǒng)的動態(tài)耦合機(jī)制，建立了基于系統(tǒng)動力學(xué)方法水資源和草地資源動態(tài)耦合承載力模型。 農(nóng)業(yè)水資源利用效率與效益評價方面，姚崇仁（1995）開展了農(nóng)田節(jié)水灌溉節(jié)水潛力及其綜合評價的理論與應(yīng)用研究。沈振榮（2000）提出了節(jié)水新概念—真實(shí)節(jié)水的研究與應(yīng)用。劉文兆等（2001）建立了作物生產(chǎn)、水分消耗與水分利用效率間的動態(tài)聯(lián)系。師彥武等（2003）設(shè)計(jì)建立了干旱區(qū)內(nèi)陸河流域水資源開發(fā)對水土環(huán)境效益的評價指標(biāo)體系。段愛旺（2005）針對水分利用效率的內(nèi)涵及使用中需要注意的問題進(jìn)行了相關(guān)研究。 生態(tài)水利基礎(chǔ)理論研究方面，劉昌明（1999）發(fā)表了《中國21世紀(jì)水供需分析：生態(tài)水利研究》，提出了水轉(zhuǎn)化是水資源評價的基礎(chǔ)，建議在水資源供需平衡研究中，把生態(tài)水利和環(huán)境水利結(jié)合在一起，開源節(jié)流并舉，以節(jié)流為主，*終全面實(shí)現(xiàn)水資源供需平衡。左其亭和夏軍（2002）在對新疆博斯騰湖流域、伊犁河流域、額爾齊斯河流域的實(shí)際研究中，建立了陸面水量-水質(zhì)-生態(tài)耦合系統(tǒng)模型，定量分析了陸面水資源系統(tǒng)水量水質(zhì)變化及其相互關(guān)系。董哲仁（2007）提出了生態(tài)水工學(xué)—人與自然和諧工程，在健全的生態(tài)系統(tǒng)中，水體與生物群落相互依存，形成了江河湖泊的自凈能力，水工學(xué)吸收融合生態(tài)學(xué)，從而建立了生態(tài)水工學(xué)。 1.1.3 存在的問題 我國許多專家學(xué)者在農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)、提高農(nóng)業(yè)水資源使用效率方面，以及生態(tài)水利基礎(chǔ)理論方面開展了相關(guān)的研究，推動了相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。通過大量文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，以下問題亟待研究和突破。 1. 生態(tài)水利基礎(chǔ)理論體系有待豐富與完善 生態(tài)水利是一個多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科，是水文學(xué)、水資源學(xué)、水力學(xué)、地貌學(xué)、生態(tài)學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科的交叉和融合。生態(tài)水利的基礎(chǔ)理論建立在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)理論、水資源生態(tài)系統(tǒng)理論、生態(tài)水工學(xué)理論之上，但傳統(tǒng)的水資源系統(tǒng)主要作為工程技術(shù)系統(tǒng)，忽視或脫離了生態(tài)系統(tǒng)，單純?yōu)閷?shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和滿足人類需要服務(wù)。對兼顧生態(tài)、經(jīng)濟(jì)，并為自然-經(jīng)濟(jì)-社會多重目標(biāo)服務(wù)的水資源開發(fā)利用與管理方面的理論研究還不充分，特別是在氣候變化影響背景下，針對水草資源承載能力有限、生態(tài)環(huán)境脆弱的干旱草原牧區(qū)的相關(guān)研究目前尚未見到。 2. 尚欠缺實(shí)用的計(jì)算方法 以人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展為前提，應(yīng)用生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理、系統(tǒng)科學(xué)理論等分析評價干旱草原牧區(qū)水資源與草地資源優(yōu)化耦合效用，實(shí)現(xiàn)水資源的合理開發(fā)利用、科學(xué)管理和草原生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，對豐富和完善我國牧區(qū)
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