焉耆盆地绿洲区近50年地下水文时空变异及水盐演变

以地统计学理论和焉耆盆地绿洲区浅层地下水矿化度不同时期(1960年和2005年)的实测数据为基础,对取得的实测数据进行了半方差函数分析,结果表明:焉耆盆地绿洲区地下水矿化度和埋深在时间和空间上都存在明显的时空变异性.在空间尺度上,地下水矿化度在开都河中下游地区及其两岸灌区有增大的趋势;在时间尺度上,地下水随时间推移向盐化加重方向发展.近50年水盐动态表明焉耆盆地一直处于积盐过程,而绿洲区则处于脱盐过程,盐分都积累在博斯腾湖区,在1982年后转移至孔雀河流域.焉耆盆地地下水盐化态势表明,近年来地下水各项离子质量浓度都在积聚.绿洲区水土资源开发不仅改变了水盐分布,而且也深刻影响了地下水水体.     

新疆渭干河-库车河三角洲绿洲地下水特征对天然植被的影响分析

依据实际观测资料和前人研究成果,对渭干河-库车河三角洲绿洲地下水特征对天然植被的影响进行分析.结果表明:受农业生产活动影响,研究区近10a间地下水位及水质发生了明显变化,地下水位约下降了1m左右,地下水矿化度平均降低0.54g·L-1,地下水变淡与地下水水位下降有着较好的相关性.由于地下水埋深较浅,渭干河-库车河冲积扇下部荒漠区矿化度较大,地表积盐,地下水水质成为天然植被的限制因素.由于防治土壤盐渍化,灌溉排泻地下水,在绿洲区大量开采利用地下水,以及河水对地下水补给不断减少等原因,造成三角洲下部绿洲外围荒漠区的地下水位逐渐下降,致使绿洲周边天然灌丛及草本植物的衰退.     

鱼卡—大柴旦盆地地下水生态环境效应与生态环境质量评价

干旱半干旱地区,地下水是活跃的生态因子。本文搜集遥感影像和地形图,开展水位统测、地下水取样、土壤取样等野外工作,研究鱼卡—大柴旦盆地地下水表生生态环境效应,并通过层次分析法和GIS空间分析法评价生态环境质量,得到以下结论:地下水位埋深1 m,以芦苇、苔草为优势物种的沼泽区,植被指数0.3,生态环境质量较好;地下水位埋深1~2 m,以芨芨草、盐角草为优势物种的盐生草甸区,植被指数随地下水位埋深和土壤含盐量增高而降低,生态环境质量一般;地下水位埋深2~3 m,以棱棱为优势物种的高大灌木区,植被指数随土壤含盐量的降低而升高,生态环境质量较好;地下水位埋深3 m,以驼绒藜为优势物种的矮小灌木区,植被指数不随地下水位埋深而变化,生态环境质量较差。     

柴达木盆地生态植被的地下水阈值

生态植被的地下水阈值是指植被依赖地下水生长的最大水位埋深和溶解性总固体含量（TDS）。控制地下水开采生态风险的基础是弄清生态植被与地下水的依存关系并给出地下水阈值。文章利用遥感数据集MOD13Q1和水文地质调查获得的实测数据,统计分析了柴达木盆地主要平原区生态植被与潜水的水位埋深、TDS的关系。结果表明:天然植被依赖地下水的阈值是水位埋深为5.3 m、TDS为7.5 g/L;埋深＞5.3 m地带的天然植被基本与地下水无关;埋深＜1.1 m是水生植被、湿生植被与湿生耐盐碱植被适宜生长的水位埋深区间;埋深1.4~3.5 m是耐盐植被及中生植被与旱生植被适合生长的水位埋深区间;TDS≤1.5 g/L适宜植被生长,1.5 g/L＜TDS≤5 g/L较适宜植被生长,5 g/L＜TDS≤7.5 g/L基本不适宜植被生长,TDS＞7.5 g/L不适宜植被生长。     

不同地下水补给条件下非饱和砂壤土冻结试验及模拟

为研究土壤冻融过程中不同地下水位对土壤的补给规律,在室内进行了两组不同地下水边界条件下的土柱冻结试验:A组无地下水补给,土柱高度60 cm;B组地下水维持在距土柱表层60 cm深度处。土壤在冻结过程中水分及盐分均呈向上运移趋势,稳定浅地下水补给会加剧水分及盐分向上运移,造成上层土壤盐分的聚积,影响土壤剖面的热量平衡,引起剖面温度的重新分布,从而减缓冻结锋的推进速度。运用HYDRUS-1D冻融模块对不同地下水埋深(0.5 m,1.0 m,1.5 m,2.0 m,2.5 m)情况下冻结过程中水分运移规律进行了模拟。模拟结果表明:累积补给量在埋深小于1.5 m时随埋深增加而有所增加,而当地下水埋深大于1.5 m时,累积补给量随着埋深增加而有所减小,甚至保持不变。     

不同地下水补给条件下非饱和砂壤土冻结试验及模拟

为研究土壤冻融过程中不同地下水位对土壤的补给规律,在室内进行了两组不同地下水边界条件下的土柱冻结试验: A组无地下水补给,土柱高度60cm;B组地下水维持在距土柱表层60cm深度处。土壤在冻结过程中水分及盐分均呈向上运移趋势,稳定浅地下水补给会加剧水分及盐分向上运移,造成上层土壤盐分的聚积,影响土壤剖面的热量平衡,引起剖面温度的重新分布,从而减缓冻结锋的推进速度。运用HYDRUS-1D冻融模块对不同地下水埋深（0.5m,1.0m,1.5m,2.0m,2.5m）情况下冻结过程中水分运移规律进行了模拟。模拟结果表明:累积补给量在埋深小于1.5 m时随埋深增加而有所增加,而当地下水埋深大于1.5 m时,累积补给量随着埋深增加而有所减小,甚至保持不变。     

民勤绿洲天然植被生长与地下水埋深变化关系

甘肃石羊河流域民勤盆地水资源短缺,生态环境脆弱,弄清地下水埋深与天然生态植被生长的关系,是精准调控地下水开采、针对性制定生态保护政策的重要理论依据。利用民勤盆地2000—2017年LANDSAT遥感数据,计算归一化差值植被指数（NDVI）年均值,结合85眼监测井的地下水埋深实测数据,分析了植被生长与埋深的关系。结果显示:研究区植被NDVI较低,多年均值约0.1,2012年后NDVI趋于增大,反映人工造林等措施成果明显。地下水埋深总体趋于增大,2008年后增幅减缓,目前埋深西部大于20 m,东部、北部小于20 m。区内适宜植被生长的埋深范围为2.5~3.9 m,多年平均适宜生态水位约2.66 m;埋深小于4 m时,NDVI与埋深表现为高度负相关(R<-0.8),即埋深越小,NDVI越高;埋深大于4 m时,两者无明显关系。较前人成果,文章从长序列时间、盆地空间尺度分析了民勤绿洲区天然植被生长与地下水埋深的变化,得到浅埋区生态水位,进而圈定了生态治理重点靶区。     

柴达木盆地植被对气候与地下水变化的响应研究

应用2000—2013年的MODIS NDVI数据计算了柴达木盆地的植被覆盖率,分析了其动态变化规律。结果表明:盆地内裸土和低覆盖率植被的面积随着时间的变化是逐渐减小的;而中等覆盖率、较高覆盖率和高覆盖率植被的面积都是逐年增加的;气象因素、高程、地下水位埋深及地下水矿化度是植被变化的主要影响因素。植被指数的变化与气温和降水的变化呈正相关关系,同时,植被对地下水位埋深的依赖性较为复杂:芦苇、沙蒿和红柳对水位埋深的变化较为敏感,当水位埋深小于2 m时,植被生长较好;而白刺则对地下水位埋深的依赖性较小。当地下水溶解性总固体小于3 g/L时,植被长势较好。     

中国典型地区地下水位对环境的控制作用及阈值研究

研究采用理论分析和实践成果相结合、区域宏观分析与典型地区深入剖析相结合的研究方法,从地下水不合理开发利用引起的环境问题出发,选取华北地区、西北地区以及沿海地区作为典型区,分析地下水位对环境的控制作用,提出了具有针对性的地下水位控制阈值。华北平原有利于山前调蓄的地下水位埋深为10m、中东部平原浅层控制土壤盐渍化水位埋深为2~3 m、防止地裂缝的水位埋深为7 m、深层控制地面沉降水位埋深为50 m、浅埋岩溶区地下水位应控制在岩溶含水层上覆的松散岩类的底板高程(2 m)之上;西北地区控制天然植被衰败的地下水位埋深为2.0~4.5 m和人工绿洲灌溉期控制土壤盐渍化的地下水位埋深为1.2~1.5 m,非灌溉期中冻结期地下水位埋深1.3~1.5 m,冻融期为2.2~2.7 m;沿海地区防止海水入侵的地下水位阈值应控制在漏斗中心水位高程-5~-6 m,最大不超过-8 m。上述地下水位控制阈值的确定,为实施地下水总量控制和水位控制管理提供了科学依据。     

地下水对银川平原植被生长的影响

植被是反映区域性生态环境状况的重要指标之一,而地下水对植被的生长有着重要的影响。结合MODIS-NDVI遥感数据与地下水位观测数据,从大尺度上研究了银川平原地下水与植被的关系,并结合实测的数据,利用最小二乘法拟合出地下水位埋深与NDVI变化率的关系曲线,定量分析了地下水位埋深对植被生长的影响,并对适宜植被生长的地下水位埋深进行了探讨。研究结果表明：地下水位埋深在3 m时,植被长势最好;而适宜植被生长的地下水位埋深范围是1~5 m;当地下水位埋深超过5 m时,地下水位埋深对植被的影响逐渐减弱;当水位埋深超过8 m时,地下水位埋深对植被的生长没有影响。     

黑河流域下游额济纳绿洲与水资源的关系

简要介绍了黑河流域下游额济纳绿洲自然概况,分析了黑河下游地表水、地下水近20年的变化趋势,进而对额济纳绿洲植被生长、植物种群演替、植被覆盖度以及绿洲的存亡与当地地下水埋深的关系作了剖析,并对规划年绿洲变化作了预测.指出了水资源是黑河下游额济纳经济社会可持续发展和生态环境建设的依托,如何稳定绿洲和使绿洲有适度规模发展,是生态保护的核心问题,具有重要的战略意义.     

中国西北地区额济纳绿洲植被盖度与黑河流量的滞后效应研究

干旱区植被生长与地下水的关系是生态水文地质学研究的热点之一。西北干旱地区,由于降水稀少,绿洲是当地人类生存和发展的主要依托。近年来,随着黑河流域中游地区用水量的逐年加大,下游来水量减少,使得下游额济纳绿洲的面积不断减小,湖泊干涸,沙漠化严重,生态环境恶化。由于绿洲植被的生长与水有极为密切的关系,因此,研究河流流量与绿洲植被生长之间的定量关系,对改善黑河流域生态环境、协调用水矛盾和合理配置水资源具有重要意义。将遥感数据与黑河径流量数据相结合,在区域尺度上定量研究额济纳绿洲植被生长与河流径流量的关系。结果表明,绿洲植被对黑河径流以及地下水有很强的依赖关系,而且黑河径流对额济纳绿洲的影响存在一年的滞后期,而地下水则通过这种滞后作用将两者联系起来。     

黑河流域典型景观植被带陆面过程同步观测研究

为了解内陆河流域不同尺度内与水循环及生态过程有关的水分、热量分布规律,在黑河流域上中下游选取3个典型植被景观带建立观测场,并布设环境观测系统(ENVIS)进行环境要素的同步观测.结果表明,山区森林草地灌丛复合生态区陆面是冷性湿润的下垫面,中游绿洲荒漠接触带是干性、较湿润的下垫面,下游荒漠河岸林景观带是干热性的下垫面.     

中国西部特殊地貌区地下水开发利用与生态环境功能保护研究

西北内陆流域平原区降水稀少、蒸发强烈,近50 a来各流域下游区天然绿洲面积不断萎缩。以石羊河流域、艾丁湖流域为研究区,针对下游区天然绿洲退变主因与机制问题,基于农田面积、出山地表径流量及灌溉引用水量、地下水开采量和流入下游区地表径流量调查统计、潜水埋深及包气带水理指标原位监测和地下水水位统测,以及植被类型、分布范围、覆盖度和NDVI指数等遥感解译获得的资料,应用流域水循环和水量均衡理论、时间序列分析和地学多元相关分析方法开展研究,得出如下认识:（1）近50 a来,西北内陆流域下游区天然绿洲严重退化的根源是天然水资源匮乏,主因是人口数量不断增加和上、中游区拦用出山地表径流水量大。（2）灌溉耕地不断扩大是下游区天然绿洲面积萎缩的主要驱动因素,每增加1.0 km2灌溉耕地导致石羊河流域下游、艾丁湖流域平原区的天然绿洲面积分别减少1.35~2.07 km2和1.57~3.83 km2;气候越干旱、上游出山年径流水量越少,灌溉引用出山径流水量占当年总径流量的比率越大,流入下游区地表径流水量越少,由此造成下游区天然绿洲面积减少越大。（3）西北内陆流域天然绿洲退化可控,但是由于水资源不足,制约了天然绿洲退化的可控性。在水资源匮乏背景下,现状人口数量驱动的农田用水规模难以继续调减,需要有序促进经济社会用水规模与天然绿洲修复供水规模之间的和谐程度。因此,本研究成果为西北内陆流域水资源合理开发利用和天然绿洲退化修复提供了重要科学依据。     

黑河流域山前绿洲水量转化模拟研究

利用数字高程数据、遥感解译成果、地下水和水文气象资料,建立了一个基于GIS网格的黑河中游山前绿洲地区分布式水文模型.模拟结果表明,黑河流域中游山前绿洲地带的降水几乎完全消耗于蒸散发,且大约70%的山区地表径流补给也消耗于蒸散发.蒸散发以中游森林为最多,草本植被蒸散发同植被覆盖度呈正比.天然植被覆盖度同降水量的多少呈正比,在当地气候条件下,降水是天然荒漠植被类型和分布的控制因子.     

包气带岩性结构对地下水生态功能影响特征

西北内陆流域下游区天然植被对地下水生态功能具有强烈依赖性,而包气带岩性结构对地下水生态功能具有明显影响,但是在目前的研究中,缺乏定量分析评判。以甘肃石羊河流域下游天然绿洲区为研究区,基于包气带岩性结构野外调查、室内土柱试验和Hydrus1-D数值模拟,研究包气带岩性结构与地下水耦合作用的生态效应,分析不同岩性结构包气带...     

Comprehensive evaluation on the ecological function of groundwater in the Shiyang River watershed

With an arid climate and shortage of water resources, the groundwater dependent ecosystems in the oasis–desert ecotone of the Shiyang River Watershed has been extremely damaged, and the water crisis in the oasis has become a major concern in the social and the scientific community. In this study, the degeneration characteristics of the groundwater ecological function was identified and comprehensive evaluated, based on groundwater depth data, vegetation quadrat and normalized difference vegetation index (NDVI) from Landsat program. The results showed that (1) the suitable groundwater depth for sustainable ecology in the Shiyang River Watershed is about 2-4 m; (2) the terms of degenerative, qualitative and disastrous stages of the groundwater ecological function are defined with the groundwater depths of about 5 m, 7 m and 10 m; (3) generally, the groundwater ecological function in the oasis-desert ecotone of the lower reaches of Shiyang River Watershed is weak with an area of 1 397.9 km² identified as the severe deterioration region, which accounted 74.7% of the total area. In the meantime, the percentages of the good, mild and moderate deterioration areas of groundwater ecological function are 3.5%, 5.5% and 16.3%, respectively, which were mainly distributed in the Qingtu lake area and the southeastern area of the Shoucheng town; (4) the degradation and shrinkage of natural oasis could be attributed to the dramatic groundwater decline, which is generally caused by irrational use of water and soil resources. This study could provide theoretical basis and scientific support for the decision-making in environmental management and ecological restoration of the Shiyang River Watershed.     

干旱区天然植被生态需水量计算方法

依据生态适宜性理论,建立了植物生长与地下水位关系的对数正态分布模型;基于此模型,结合遥感技术进行的生态分区和植物生理需水的现场实验数据,提出了干旱区天然植被生态需水量计算方法;应用此方法计算了黑河流域额济纳旗天然植被生态需水量,计算成果与其他成果比较相差较小。结果表明,该计算方法是合理的,可以推广应用于干旱区其他地区。