Threshold of suitable irrigation scale in Zhangye Basin based on oasis stability evaluation

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00191

Journal of Desert Research ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1): 83-94.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00191

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Threshold of suitable irrigation scale in Zhangye Basin based on oasis stability evaluation

Wanghan He¹^,²(), Linshan Yang¹(), Xingyi Zou¹^,², Jingru Wang¹^,², Tiaoxue Lu¹^,², Honghua Xia¹^,²

^1.State Key Laboratory of Ecological Safety and Sustainable Development in Arid Lands，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

Received:2025-05-21 Revised:2025-07-08 Online:2026-01-20 Published:2026-03-09
Contact: Linshan Yang

Abstract

Abstract:

As a typical irrigated oasis in the arid regions， the stability and suitable irrigation scale of Zhangye Basin are critical to regional ecological security. Based on multi-source underlying surface data， hydrometeorological records， and socioeconomic statistics from 2000 to 2020， this study quantitatively evaluated oasis stability and optimized irrigation scale using a modified water-heat balance model and multi-scenario analysis. The results indicate：（1） During the study period， the oasis area expanded by 452.8 km² during the study period， primarily due to the conversion of unused land to cropland and construction land. （2） The modified oasis stability evaluation model considers the actual evapotranspiration consumption of vegetation more than the traditional model， and the evaluation results are more in line with reality. The overall stability of the Zhangye oasis generally exhibited sub-stable to stable （0.736）， the current irrigation scale significantly exceeded the suitable irrigation scale of the oasis. Although the overloaded area has continuously decreased， the water stress remains prominent. （3） The multi-scenario setting indicates that social and economic demands will occupy agricultural water use， while ecological conservation imposes stricter water requirements. Balancing water-saving efficiency and development intensity can optimize the oasis stability of the oasis while maintaining irrigation capacity. This study demonstrates that "determining land use based on water availability" provides scientific support for efficient water allocation in arid oasis regions， with significant implications for promoting economic development， social stability， and eco-environmental sustainability.

Key words: oasis stability, water-heat balance, suitable irrigation scale, water-saving irrigation

CLC Number:

S274

Wanghan He, Linshan Yang, Xingyi Zou, Jingru Wang, Tiaoxue Lu, Honghua Xia. Threshold of suitable irrigation scale in Zhangye Basin based on oasis stability evaluation[J]. Journal of Desert Research, 2026, 46(1): 83-94.

Figures/Tables 11

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评价	H₀	绿洲规模评价	可正常维持的生态景观
超稳定	>1.00	绿洲面积可以扩大	湖泊、大面积湿地和森林
稳定	0.75~1.00	绿洲面积在有可靠措施时可谨慎扩大	森林草原或草原
亚稳定	0.50~0.75	绿洲需要较高的投入才能保持稳定	干草原和疏树草原
不稳定	<0.50	必须缩小绿洲规模以保持局部稳定	干草原

评价	H₀	绿洲规模评价	可正常维持的生态景观
超稳定	>1.00	绿洲面积可以扩大	湖泊、大面积湿地和森林
稳定	0.75~1.00	绿洲面积在有可靠措施时可谨慎扩大	森林草原或草原
亚稳定	0.50~0.75	绿洲需要较高的投入才能保持稳定	干草原和疏树草原
不稳定	<0.50	必须缩小绿洲规模以保持局部稳定	干草原

用水情景	水资源总量	畜牧用水量	生活用水量	工业用水量	生态用水量	降雨量	植被用水量
经济发展优先情景	12.813	0.174	0.618	1.522	0.276	4.168	14.391
生态发展优先情景	12.813	0.174	0.618	1.268	0.331	4.168	14.590
经济发展兼顾生态保护情景	12.813	0.174	0.618	1.395	0.303	4.168	14.491

用水情景	水资源总量	畜牧用水量	生活用水量	工业用水量	生态用水量	降雨量	植被用水量
经济发展优先情景	12.813	0.174	0.618	1.522	0.276	4.168	14.391
生态发展优先情景	12.813	0.174	0.618	1.268	0.331	4.168	14.590
经济发展兼顾生态保护情景	12.813	0.174	0.618	1.395	0.303	4.168	14.491

土地利用类型	2000年		2005年		2010年		2015年		2020年
土地利用类型	面积/km²	比例/%	面积/km²	比例/%	面积/km²	比例/%	面积/km²	比例/%	面积/km²	比例/%
耕地	1 821.2	31.11	1 974.1	33.72	2 105.7	35.97	2 148.0	36.69	2 182.7	37.29
林地	107.4	1.83	92.9	1.59	81.2	1.39	79.6	1.36	79.8	1.36
草地	740.5	12.65	722.8	12.35	700.0	11.96	688.9	11.77	748.9	12.79
水域	184.6	3.15	188.9	3.23	189.2	3.23	195.5	3.34	209.9	3.59
建设用地	165.1	2.82	173.6	2.96	183.6	3.14	209.0	3.57	250.4	4.28
未利用地	2 835.6	48.44	2 702.2	46.16	2 594.5	44.32	2 533.5	43.28	2 383.2	40.71

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