西北干旱地区水资源配置及生态环境用水标准的研究提纲——由文康提议给水利部水资源司的研究计划
引 言
中国工程院2003年咨询项目《西北地区水资源配置，生态环境建设和可持续发展战略项目综合报告》中提出：“西北内陆干旱地区生态环境和社会经济系统的耗水量以各占50%为宜”。
新疆提出：生态用水量与农业用水量的比例为1:3.
这里尖锐地提出了工农业及生活用水与生态用水的标准问题。
我国西北内陆地区干旱少雨，沙漠戈壁广泛分布，生态环境严酷。但有许多高大山体相间分布，凝云致雨成为有效水资源的渊薮。
自古以来，人类逐水草而居，有了水，就有了农业，就有了绿洲，更至今日的现代化社会经济发展。然而绿洲就像大海中的孤岛，星星点点，散布于戈壁沙漠之中，其比约为十分之一，甚或百分之一。显然绿洲和沙漠的进退，水资源的合理配置及其科学利用和维护生态环境的稳定、社会经济的可持续发展，成为当今最为关注的问题。
一、研究的目的和意义
本研究课题分为宏观和微观两部分。宏观的研究以一个流域或一个闭合区域以及典型灌区调查为主体对象。其中以对绿洲的研究为重点。以建设绿洲（人工生态）与外围（天然生态）生态环境的有机结合和稳定平衡为目标。
微观研究：近期重点放在沙漠凝结水的观测研究上。同时研究干旱和半干旱地区铺砂田的种植机理——利用沙漠凝结水的另一种形式。
其目的是为利用沙漠凝结水的水资源特性，指导和改善沙漠环境的治理和维护，推进绿洲外围天然生态环境的改善和向良性发展，减少对上游水资源的依赖，进而为社会经济发展做出贡献。
二、本课题的研究基础和进一步需要研究的依据
1.关于绿洲的研究最早见于科学院大气物理研究所苏从先的论文（20世纪80年代早期），提出了“绿洲冷岛效应”的概念
1992年陈满祥在《河西水资源调查评价及合理利用研究》（为省政府农业区划委员会提供的研究报告）中根据大量的实际调查资料得出结论：只有密集型绿洲，才能产生较强的“冷岛效应”，显著地改变绿洲气候，降低气温及蒸发量，同时降低灌区单位耗水量及总耗水量。从而对提高有限的水资源利用率十分有利。同时也提出了绿洲的规模效应问题。为西部水资源科学利用和配置、宏观决策提供理论依据。
2.关于沙漠凝结水的问题
在以往地下水资源评价中，有一项是评价降水入渗补给量及凝结水的补给量的，不过两项常笼统地放在一起，凝结水不单独列项。因为这方面的资料很少，再则大家对凝结水的概念认识不清。至于沙漠凝结水的问题，多数认为微不足道，而且只限于露、雾、霜量的概念。真正关于沙漠凝结水的概念是作者第一次提出的，见《对沙漠和沙漠水问题的探索》原载《中国西部生态重建与经济协调发展学术研讨会论文集》1999年，西安。论文中明确提出沙漠中凝结水的机理，认定它是沙漠植被赖以生存的基本水分保证。因而如何充分利用沙漠凝结水的机理，指导治沙，和改善沙漠植被及荒漠生态，成为本课题最重要的任务之一。
3.关于兰州铺砂田的研究
兰州周围地区年降水量200～300mm，大部分农田由于干旱而种植困难。然而数百年来，农民创造了铺砂田的技术，使得在干旱少雨的情况下种出了有名的白兰瓜、西瓜等瓜果，使兰州成为著名的“瓜果之乡”。以往学者著文多说铺砂田有“增温保墒”的作用，作者多年观察，认为在极度干旱少雨，尤其是春夏更为缺雨，土壤中基本无墒，或墒情极差，在这种情况下根本无墒，何谈保墒。因而认定铺砂田能增产的机理在于其所产生凝结水的效应，从而使土壤增墒。这一原理与凝结水有相似之处。铺砂田在干旱半干旱地区充分挖掘水资源，是应用空气水（空气灌溉）的一个创举。
本课题的研究目的在于把朴素的感性认识，进一步提升到现代理论基础之上，进行凝结水机理研究及定量分析，为指导生产实践，在干旱半干旱地区做出贡献。
三、主要研究内容
第一子课题：关于流域水资源的配置方面的问题
1.典型流域灌区调查
（1）上游段灌区（闭合灌区）的水平平衡调查及计算。
（2）下游段灌区（扇状灌区）的水资源配置方式及其优化问题。
2.调查内容包括：
（1）灌溉水资源进出平衡关系
（2）实际灌溉面积、绿洲面积及其他土地利用情况一一引进卫星遥感技术。
（3）水量转化问题。
（4）地下水采补问题。
（5）水的利用率，耗水率等灌区及绿洲中的各项水资源利用指标。
（6）生态用水分配比例及灌区外围天然生态的改善和维护。
（7）关于不同流域灌区水资源利用模式的概括。
第二子课题：关于绿洲的研究
1.典型绿洲气候模型研究
绿洲三维空间的气候特征结构，包括温、湿、风、热量平衡、水汽通量等基本要素。
2.模型的气候效应
“冷岛效应“的具体化指标、不同绿洲的对比分析。
3.绿洲结构的优化指标：绿洲的构成——尺度、形状、内部结构密集性、水源距等。
4.优化绿洲的节约水资源效应——西部人工生态环境的优化模式。
5.外围天然生态环境与基本绿洲的关系及其相互的影响和依存。
第三子课题一一关于沙漠凝结水问题
1.建立实验站
为研究沙漠水循环，特别是凝结水的时空定量变化和应用方法，确定首先建立民勤实验站。民勤县为沙漠包围，选站拟结合民勤治沙站建立，便于利用其现有设施及以往研究成果，并进行合作。
第二步计划建立临泽实验站，以作为民勤研究成果的补充论证，站址选择为临泽治沙站。
2.主要观察项目
⑴近地面气象要素：风速、温度、湿度、辐射，近地层温度和相对湿度。
⑵土壤温度和含水量：地表以下5、15、30、45、60cm土壤温度，土壤含水量。
⑶涡旋相关测量系统，直接观测近地层大气的动量，感热和水汽通量（即蒸发蒸腾量）
3.所需仪器设备
（1）近地面大气层风、温、湿测量系统（常规观测仪器设备）
（2）地表辐射温度计。
（3）土壤含水量及温度梯度观测设备：TDR及铂电阻温度计等。
4.其他试验项目
（1）金属喇叭管凝结水试验
制作一组金属喇叭管（上为喇叭头，下为细长的管子埋入沙层中，管口接储水瓶）定期-测量凝结水量。
（2）沙丘喷洒化学凝结剂试验一一目的是实验固定沙丘的效果，实现防止沙丘流动，以保护沙生植物。
第四子课题：关于铺砂田的研究
1.建立实验站
站址选在兰州市北黄土丘陵地区忠和乡，主要研究铺砂田凝结水的时空定量变化，不同地段的差异及与未铺砂地的对比。同时了解铺砂方法，沙子组成级配，作物种植技术，经济效益。
2.主要观测项目与沙漠站相同
四、主要研究成果
1.提出沙漠凝结水研究报告
（1）主要内容包括沙漠凝结水的时空变化及定量分析，准确计算出凝结水的数量和周边地区环境的依存关系。
（2）水汽在沙漠中凝结的机理和理论研究。
（3）对我国主要沙区不同气候环境下，凝结水异同变化调查及对如何利用凝结水一一这一新发现的水资源，为改造沙漠作出贡献。
2编写铺砂田研究报告
（1）铺砂田能增产的原理研究
（2）凝结水的定量计算及其年、月、日变化规律。
（3）凝结水产生与周遭环境、砂质、砂量、新旧砂等因素的关系。
（4）过水沙田与旱砂田的对比分析。
（5）砂田特色农业经济开发问题。
3.关于流域水资源的配置方面的问题
此部分研究内容面广量大，似应另组织较大的研究队伍，投入更大的力量（财力、科技力量）去完成。
本计划暂搁置这部分内容，留待第二期计划完成。
4.关于绿洲的研究
此部分内容研究范围大，相关的人员、仪器设备都比较多，所以放在第二期计划去做。
2004年6月
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