塔里木河下游物种多样性与地下水位灰色关联分析

根据植被样地资料和地下水埋深观测资料, 运用灰色关联法对物种多样性与地下水埋深的关系进行了分析. 结果表明: 在塔里木河下游, 物种多样性与地下水埋深变化关系密切, Shannon-Weiner指数、 Simpson指数、 Margalef指数、 Menhinick指数、 JSW指数和JSI指数与地下水埋深之间的灰色综合关联度都在0.70以上, 其中物种多样性指数Simpson指数与地下水埋深变化的灰色综合关联度最高, 为0.866, 其关联度数值体现了地下水埋深对物种多样性变化的主导性.     

新疆塔里木河下游柽柳、芦苇对生态输水的响应

通过对塔里木河下游生态输水过程中地下水埋深变化的动态监测和天然植物生理指标的测试分析, 探讨了塔里木河下游柽柳、芦苇对生态输水的响应. 研究表明, 塔里木河下游河道输水对抬升其附近的地下水位起到了明显效果, 地下水埋深呈逐级抬升过程. 输水河道附近的地下水埋深由输水前的5～8 m抬升到了2～4 m; 植物各项生理指标对地下水位变化反应敏感, 表现出明显的梯度变化. 不同植物生长由于对地下水位要求深度不一样, 随地下水位变化而表现出不同的响应, 芦苇的反应敏感区约在150～200 m之间, 而柽柳则多在200～250 m之间. 结合野外样地的实际调查分析推测, 芦苇和柽柳的胁迫地下水位分别为3.5 m和4.0 m.     

新疆焉耆盆地绿洲水盐双梯度下天然植被多样性分异特征

通过对焉耆盆地河畔带、荒漠带、湖畔带土壤水盐及地下水位和天然植被关系的分析,研究了干旱绿洲水盐过程与分异天然植被生长和绿洲生态的影响.结果表明:绿洲天然植被生物多样性取决水盐双梯度影响,盐分不断向湖畔积聚是引起焉耆盆地湖畔生态系统生境恶化的主导因子.绿洲内部河畔带物种多样性与地下水埋深关系表明,在埋深1.5m区域,随着地下水埋深的加大,物种多样性减少;在埋深1.5～3m区域内,随着地下水埋深加大,其物种多样性在增加;而当埋深在3～4m之间时,随着地下水埋深的加大,植物多样性呈明显减少趋势;而在埋深4m区域内,多样性指数波动不大.调查表明,随着埋深的变化,地表的天然植被草本、灌木、乔木也呈现明显的分异,地下水水盐条件制约植被分布、生存和演替,各种植被类型适应不同的地下水位和盐分特征.     

滹滏平原地下水系统脆弱性最佳地下水水位埋深探讨

笔者以滹滏平原为研究区, 采用统计分析的方法, 分析了地下水防污性与地下水资源脆弱性随地下水位埋深之间的变化关系。结果表明, 当地下水位埋深增大时, 地下水防污性增强的地区, 地下水资源脆弱性也增高;通过二者之间变化关系, 认为受地下水位埋深制约及地下水位埋深对二者的不同影响, 存在使地下水系统脆弱性最佳的地下水位埋深区间;通过地下水位埋深对地下水防污性与地下水资源脆弱性影响及其制约关系, 确定滹滏平原淡水区和咸水区地下水系统脆弱性最佳地下水位埋深分别为27~30 m和15~19 m。     

西北地区地下水的地质生态环境调节作用研究

针对西北干旱区特定的生态环境条件 ,通过凝结水对沙生植物作用的分析以及地下水位埋深对植物生长和土壤盐渍化影响的分析 ,探讨了地下水对生态环境的控制作用 ,认为地下水埋深及包气带水分运动状况 ,是主要生态环境指标 ,保持合理的生态地下水位是防治植物死亡和土地荒漠化的关键 ;维持适度的地下水位埋深 ,可以控制土壤水盐运移和均衡 ,达到改良土壤和改善地质生态环境的目的。文中还探讨了塔里木河和玛纳斯河流域水资源开发利用对生态环境的影响。     

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。     

气候变化与人类活动对石家庄市藁城区地下水位埋深的影响分析

为了探寻石家庄市藁城区地下水埋深动态变化规律,以藁城区2001—2018年的年降水量、地下水人工开采量等数据为基础,对藁城区地下水位埋深进行研究。首先采用P-Ⅲ型曲线法确定降水序列的丰、平、枯年份,分析不同降水量情况下地下水位埋深变化规律;其次,利用地下水开采潜力系数法和灰色关联度法对人工开采量和地下水位埋深的关系进行研究。结果表明：1）藁城区地下水位埋深在2001—2016年逐渐增大,在2016—2018年趋于减小,2016年为转折点;在空间上藁城区地下水位埋深呈现出北部埋深小、南部埋深大的特征,北部水位埋深较同期南部水位埋深要浅5~10 m。2）降水是驱动藁城区地下水位埋深变化的重要因素,枯水年水位埋深变幅在0.8~1.5 m之间,平水年水位埋深变幅在0.3~1.2 m之间,丰水年水位埋深变幅在0.3~1.1 m之间。主灌期（3—6月）的地下水位埋深增加速率均为cm/d级,非主灌期（7—10月）的地下水位埋深减少速率均为mm/d级。3）人工开采是驱动藁城区地下水位埋深变化的主导因素,其中农业开采量占人工开采量的80%。综上认为,藁城区一直处于严重超采状态,地下水累计超采量每增加1亿m³,地下水位埋深增加0.45 m。     

喀什地区地下水埋深及其动态特征浅析

随着喀什地区对地下水资源的开发利用不断增加,建立、健全地下水监测和控制体系尤为迫切。长期监测了喀什地区平原区地下水动态埋深变化,并利用ArcGIS软件对2011年全年和2012年第一季度的监测数据进行分析,评价了喀什地区地下水位动态变化状况。结果表明,喀什地区喀什噶尔流域和叶尔羌流域地下水埋深自上游至下游逐渐变小,至平原区埋深最小,大部分区域小于5m。全年内6、7、8、9月份因地下水蒸发量和开采量较大,埋深均大于6.9m。2012年与2011年同期(第一季度)相比,喀什市及其周边地区埋深增大0.2～0.4m,可能与人工开采活动有关,两河流域下游埋深亦有所增大。     

干旱区荒漠植被丙二醛及保护酶活性对地下水位的响应

塔里木河下游的乔木、灌木、草本植被的主要建群种为胡杨、柽柳和罗布麻,对其中丙二醛(MDA)含量以及保护酶活性对地下水位的研究表明:1)MDA含量以及SOD、POD活性均呈增加趋势,而且均与地下水位呈正相关关系;2)对同一断面相同地下水位条件下胡杨、柽柳和罗布麻的SOD活性和POD活性比较,可以反映出SOD和POD作用的互补性;3)根据不同地下水位条件下胡杨、柽柳和罗布麻的MDA含量和SOD活性所反映出的适宜植物生存的合理生态水位、(严重)胁迫水位,并将其进行综合比较与分析,初步推断在塔里木河下游地下水埋深超过3.12 m时,胡杨和柽柳的生长即开始受到抑制,6 m左右的地下水位即对胡杨造成严重胁迫,≥8.83 m的地下水位则会危及胡杨的生存;而柽柳的严重胁迫地下水位以及临界地下水位分别为5 m左右和≥8.83 m.相比之下,罗布麻所能承受的胁迫地下水位比较高,超过3.12 m的地下水位即会对其生长造成严重水分胁迫,地下水位低于4.42 m则危及其生存.     

生态输水条件下塔里木河下游断面尺度地下水流数值模拟

由于中国西北地区地表水资源有限,地下水则成为重要的备用水资源,而地表水和地下水转化过程及其耦合模拟是水资源开发利用和科学评价的基础,因此,为了准确反映塔里木河下游间歇性生态输水后地下水的动态变化,以塔里木河下游英苏断面为例,基于Boussinesq方程建立了改进的地下水动力学(GH-D2)模型,模拟了塔里木河下游绿色走廊典型断面地下水对全时段(2000-2015年)间歇性生态输水的响应过程。结果表明,尽管Boussinesq方程的GH解能较好地模拟地下水位的瞬态变化,但模拟地下水位多年变化的结果并不理想,而改进的GH-D2模型考虑了间歇性生态输水对地下水位变化的滞后效应,对长时间尺度地下水位变化的模拟具有较好的效果。与GH和GH-D1模型相比,GH-D2模型模拟的地下水位值更接近于观测值,这将对塔里木河下游实施科学合理的生态输水计划以及生态恢复和重建策略提供关键的技术支撑。     

合理地下水生态水位的估算方法研究——以塔里木河下游为例

从合理地下水生态水位的定义出发,探讨了各类估算合理地下水生态水位的方法。以塔里木河下游为例,分析应急生态输水后,地下水埋深与胡杨样枝生长情况的关系,结果表明,塔里木河下游合理地下水生态水位埋深为4～6m。     

The influence of water conveyances on restoration of vegetation to the lower reaches of Tarim River

Because of long-term stream-flow cut off in the lower reaches of Tarim River, environmental degradation has become the most severe and widespread environmental problem in Tarim River basin. Nine ecological water conveyances to the lower reaches of Tarim River made ecological environment change a lot. 3S technology was used to monitor dynamic change of ecology. However, remote sensing area index cannot analyze ecological restoration degree of Tarim River precisely because the time of each water conveyance is short, the change of vegetation area is not obvious, and there exists visual interpretation error. In this paper, remote monitoring datum of high temporal resolution and high spatial resolution were used to research the relationships between normalized difference vegetation index (NDVI) and the groundwater depth, between NDVI and the surface vegetation coverage, and between the groundwater depth and the surface vegetation coverage. The growth and restoration of the vegetation in different periods were evaluated by investigative analysis of the change trend of NDVI. The conception of relative restoration degree was proposed and the response of vegetation restoration to the water conveyance was evaluated. The evaluation result suggests that: first, the response of vegetation to the water conveyance concentrates within 1,000 m of both riversides, and the range of influence becomes smaller along the lower reaches of Tarim River. Second, influenced by the groundwater recharge, the vegetation coverage shows decreasing trend with the increase of off-river distance. Third, the vegetation coverage shows decreasing trend along the watercourse influenced by the water consumption. Finally, in spatial, original scattered meadow of low coverage transforms to high coverage gradually in research region. Vegetation response to the water conveyance expands to both sides with the watercourse being the axis, and expanding scale increases continuously.     

Desert riparian vegetation and groundwater in the lower reaches of the Tarim River basin

The Green Corridor in the lower reaches of Tarim River in northwestern China has an extreme hot and dry climate. Vegetation here, consisting of arbor, shrub and grass, relies on groundwater exceedingly. However, the increasing anthropogenic activities of large-scale agricultural reclamation and unreasonable water utilization in the upper and middle reaches caused the 321-km riverway in the lower reaches to dry up completely in 1972 and resulted in the sharp decline of groundwater, followed by the ruin of desert riparian vegetation on a large scale. The Green Corridor is on the verge of shrinking. Water has a key role in maintaining ecological balance and socioeconomic development. This paper, focused on the relationship between vegetation and groundwater, discusses (1) the change of groundwater table caused by the ecological water delivery carried out in the lower reaches of Tarim River; (2) the appropriate groundwater depth meeting the vegetation’s survival; (3) the minimum ecological flux and ecological water requirement for the growth of natural vegetation. It was shown that (1) based on the analysis of the monitoring data from the groundwater level of ten times water delivery, such an extensive artificial watering takes positive effect on raising the groundwater level along the two sides of the river; (2) a groundwater table depth of 2–4 m is probably the appropriate ecological water table level for the lower reaches of the Tarim River, and 6 m is the threshold for the local vegetation; (3) at the lower Tarim River, 1.157 × 10⁸ m³ of water flow is needed for itself. The longer the duration of water releases, the greater would be the groundwater rise and the larger the range of vegetation influenced. It was found that the duration and volume of water delivery was closely related to restoration of vegetation in the lower reaches of the Tarim River. The goal of this paper is to offer scientific evidences for water delivery in the rigorous areas to maintain an ecological balance.     

塔里木河水质盐化及改善途径

塔里木河在1958年前是一条淡水河,河水的矿化度在各段及不同季节均未超过1.0g/L,现全河段各月平均矿化度除8月洪水季节<1.0g/L,其余各月都在1.0g/L以上。上游阿拉尔水文站平均每年有5个月为1～3g/L,4个月为3～5g/L,2个月超过5g/L,最高5月份达到6.3g/L.阿拉尔的淡水所占比例不足年平均径流量的35%.下游卡拉全部为微咸水。造成塔里木河水矿化度升高的原因,除气候干旱、蒸发强烈、土壤含盐量高等自然因素外,主要是灌溉、排水不合理,上游三条主要支流灌溉引水增加,使补给干流的淡水资源量由1960年前的50.0亿m3减少到1990年后的42.0亿m3;与此同时大量农田排水泄入塔里木河,每年带入盐量达467.4万t.要改善塔里木河水质,必须减少农田排水泄入,实行咸、淡分流,退耕还林;并在源流区适度开发地下水,使三源流向塔里木河输水量每年不少于46.0亿m3。     

塔里木河干流上游中、下段河床淤积和耗水对生态环境的影响

塔里木河干流上游中、下段河床一直呈淤积状态, 新渠满站1965-2007年总淤积厚度达120 cm, 平均年淤积3.0 cm. 其中: 1965-1990年25 a淤积50 cm, 年均淤积2.0 cm, 1991-2007年17 a中河床淤积加快, 总淤积70 cm, 年均淤积4.7 cm. 由于河床淤积, 河道行洪断面缩水, 洪水漫溢不断增大, 导致上游段耗水量呈不断增加趋势, 2001年起上游段己成为干流最大的耗水区. 阿克苏河、和田河和叶尔羌河3条源流出山口多年平均年输沙量为6310×10~4t, 进入塔里木河干流龙头站--阿拉尔站多年平均年输沙量为2050×10~4t, 干流上游段多年平均年泥沙淤积量为1462×10~4t, 占塔里木河阿拉尔站多年平均年输沙量的71.3%, 是干流最大的泥沙淤积区, 也是现今最大的洪水漫溢区和耗水区. 塔里木河干流上、中、 下游各水文点年输沙量呈急剧減少趋势, 泥沙淤积河道主要是上游段的沙雅二牧场至英巴扎318 km河段. 塔里木河上游段河长495 km, 多年平均区间耗水量14.48×10~8m~3, 占阿拉尔站多年径流量的31.5%;中游河长398 km, 多年平均区间耗水量24.84×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的54.0%;下游河长428 km, 多年平均区耗水量6.68×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的 14.5%. 上、 中游段多年平均区间耗水量39.32×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的85.5%. 上游耗水量从2001年起成为塔里木河干流最大的耗水区, 导致2002、 2005和2006年上、中游耗水量达到50.0×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的88%, 成为历史最大值.     

Impacts of river recharge on groundwater level and hydrochemistry in the lower reaches of Heihe River Watershed, northwestern China

Water resources have been overexploited for agricultural irrigation and industrial production in the upper and middle reaches of the Heihe River, northwestern China. Due to inadequate water resources management, the runoff entering into the lower reaches has been continuously reduced in recent years. The Heihe River is the primary recharge source for the groundwater of the lower reaches, so the decrease in runoff has caused the groundwater level to decline. As a result, a series of ecological and environmental problems has now appeared in the lower reaches, including river-flow interruptions, drying up of associated lakes, degeneration of vegetative cover and so on. In view of these issues, the National Water Diversion Project was put into practice in July 2000. It has significantly increased the quantity and frequency of flows entering into the lower reaches of the Heihe River, and has recharged the groundwater and improved the water quality to some degree along the length of the river. The water deliveries have had obvious influences on the groundwater in the lower reaches. The groundwater level increase and groundwater quality improvement have been of great benefit in restoring the ecological environment that was destroyed in past years.     

长江中下游现代河漫滩土层物理力学性质及工程地质评价

长江出三峡南津关口自宜昌而下, 由于河谷增宽, 水力梯度减小, 沉积物的颗粒由上游至下游逐渐变细、各类土层的工程地质性质也逐次变差。本文以长江中下游河谷两岸漫滩土层的物理力学性质和基本地质环境条件予以工程评价, 欲望能对长江中下游河谷两岸的各类土木工程建筑提供基础资料。     

黑河流域地下水同位素年龄及可更新能力研究

通过对黑河流域地下水的放射性同位素如氚(T)和¹⁴C的测定, 对该流域浅层和深层地下水的年龄以及其更新速率进行了估算. 结果表明: 整体上看, 从黑河流域的上游、中游至下游, 浅层和深层地下水年龄逐渐增加, 地下水更新速率也逐渐增大. 其中, 黑河上游浅层和深层地下水平均更新速率分别为1.96%·a^-1和1.76%·a^-1, 可更新能力最强; 中游浅层和深层地下水平均更新速率为1.25%·a^-1和0.68%·a^-1, 可更新能力次之; 下游浅层和深层地下水平均更新速率分别为0.74%·a^-1和0.18%·a^-1, 可更新能力最差. 黑河流域不同地带地下水由于循环条件的不同, 浅层和深层地下水年龄存在较大的差异. 其中, 中游山前平原补给条件较好, 浅层和深层地下水年龄较小; 中、下游远离河道地区浅层和深层地下水补给条件差, 显示了更老的年龄. 黑河流域埋深40 m以上的浅层地下水平均更新速率(1.13%·a^-1)高于埋深40~100 m之间的中层地下水(0.65%·a^-1)以及埋深100 m以下深层地下水(0.55%·a^-1). 因此, 在黑河流域地下水开发过程中要合理开发浅层地下水, 适当缩减开发深层地下水.     

哈尔滨荒山岩芯重矿物特征对松花江第四纪水系演化的指示

松花江水系演化研究对于理解该区域的构造-气候-地貌演化具有重要意义,但其研究相对较为薄弱,特别是对于第四纪松花江中上游流向是否存在反转,一直存在争论,也没有确切的证据。河流沉积物是河流地质过程的产物,是研究水系演化的重要地质档案。对哈尔滨荒山岩芯(深度101.11 m,底界年龄1.68~1.70 Ma)沉积物进行了古地磁、磁化率和重矿物分析,结果表明:岩芯62.3 m(0.94 Ma)深度的上、下地层的磁化率和重矿物特征存在明显不同。62.3 m以下地层的磁化率极低(甚至为0),且重矿物特征和依兰方向的河流相近;而62.3 m以上地层的磁化率突然增大,并呈现出周期性的高低变化,重矿物特征与松原方向的现代河流相似。磁化率和重矿物组合特征反映的沉积物物源变化指示了松花江中上游水系的反转。早更新世早期,松花江肇源-依兰段的水流从依兰方向向西注入松嫩湖盆;早更新世中晚期,佳依分水岭不断抬升,三江平原和松嫩平原不断下降,导致分水岭两侧河流溯源侵蚀加剧;在0.94 Ma B.P.,佳依分水岭被切穿,松花江水流发生反转,自西向东流经佳依峡谷进入三江平原。