近20a来黑河中游张掖盆地地下水动态变化

在研究黑河中游张掖盆地水文地质条件及对区内地下水进行动态分区的基础上, 总结了区内1981-2001年地下水水位、储量的时空变化规律. 结果表明: 1)盆地内部沿冲洪积扇自上而下的 4 个区域内由于赋存条件的差异, 地下水多年动态类型分异显著. 其中, 冲洪积扇中上部 20 世纪 80 年代的10 a内地下水储量累积减少56.47×10⁶m³, 90年代地下水储量累积减少150.83×10⁶m³; 冲洪积扇下部80年代储量减少11.80×10⁶m³, 90年代减少77.50×10⁶m³; 细土平原 20 a 内储量累积减少0.56×10⁶m³; 临高河谷平原近20 a内储量增加了 1.78×10⁶m³; 进入 90 年代后, 各区域变化幅度均有不同程度增加. 2)各区域内地下水年内动态类型复杂, 存在显著的季节差异, 在进入 90 年代后年内动态变化也均有不同程度的增强.     

黑河下游额济纳绿洲土地生产潜力的动态变化及影响因素分析

在通过Visual MODFLOW软件模拟地下水位的基础上, 采用GIS技术进行栅格运算, 把影响土地生产潜力的各个因子作为"修正"系数, 运用逆向因子修正法分析黑河下游土地生产潜力的变化.在计算不同影响因素组合条件下土地生产潜力的同时, 结合不同的分水方案, 对各影响因素进行分析.结果表明: 在狼心山来水量为7.5×10⁸m³·a^-1时, 区域的水分有效系数整体增加, 植被覆盖度增大, 土地生产潜力大幅度提高, 能有效改善当地的生态环境.与现状相比, 在来水量为2.5×10⁸m³·a^-1时, 东河下游的水分有效系数出现降低的情形; 在来水量为5.0×10⁸m³·a^-1和7.5×10⁸m³·a^-1 时, 其水分有效系数均显著增加. 通过对影响因素的剖析有利于预警当地荒漠化发展的趋势, 进一步建立土地沙漠化的判别指标体系, 从而为黑河流域的土地生产服务.     

黑河中游地区湿草地蒸散量试验研究

干旱区湿草地蒸散量的估算对区域草地生态环境建设、草场的科学管理和湿地保护等具有重要的意义.但目前为止,对湿草地蒸散的观测和研究非常少.以气象观测资料为基础,采用不同的方法估算了黑河中游湿草地的参考作物蒸散量(ET₀),并对5种方法计算结果进行了对比.结果表明,除Priestley-Taylor法外,其余几种方法计算结果十分接近,相关性好.用FAO Penman-Monteith公式计算结果对ET₀的变化作了分析:在一个完整年度内,试验地ET₀为1193.9mm,日均3.26mm·d^-1.在牧草不同生长季节,ET₀变化剧烈,非生长期、生长初期、生长中期、生长末期分别为0.92mm·d^-1、2.13mm·d^-1、5.33mm.d^-1和2.52mm·d^-1,其蒸散量分别占全年蒸散总量的7.85%、5.02%、70.90%和16.23%.ET₀在2月中下旬迅速增大,4月增大幅度最大,此后进一步增大直到7月达到最大,随后逐步减小,在11月中旬随着牧草生长期的结束降至年最低值.确定了牧草非生长期、生长初期、生长中期、生长末期的K_c分别为0.30、0.40、0.90和0.88,计算的牧草地年实际蒸散量为962.0mm,日均2.63mm·d^-1.     

2003-2011年青藏高原佩枯错相对水量变化及其对气候变化的响应

湖泊的退缩与扩张是全球气候变化的指示器.利用2003-2011年Landsat ETM数据和2003-2009年ICESat激光测高数据, 分别对青藏高原佩枯错湖泊的面积和高程变化进行了分析, 并进一步估算了湖泊2003-2009年相对水量变化.结果表明: 佩枯错面积年内变化明显, 湖泊面积冬季最小, 春季出现小峰值, 秋季达到最大; 面积年内波动明显(1.18%), 但在冬季、 春季和秋季相对稳定, 波动范围分别为0.26%、 0.1%和0.29%. 2003-2011年湖泊呈退缩趋势, 冬季、 春季和秋季面积年际变化率分别为-0.52 km²·a^-1、-0.35 km²·a^-1和-0.61 km²·a^-1; 2003-2009年间湖泊水位下降了1.17 m, 变化率为-0.05 m·a^-1; 2003-2010年, 冬季总水量减少了2.51×10⁸ m³, 春季总水量减少了1.74×10⁸m³, 秋季总水量减少了2.80×10⁸ m³, 平均相对水量变化率分别为-0.35×10⁸ m³·a^-1、-0.21×10⁸ m³·a^-1、-0.37×10⁸ m³·a^-1. 从空间上看, 湖泊退缩主要发生在东北角、 东南角和西南角.气候因素分析表明, 佩枯错湖泊退缩秋季主要是因为夏半年平均气温的升高, 冬季和春季则主要是因为冬半年降水量的减少.     

大通河流域土地利用/覆被变化的水文响应

以大通河流域为研究区域,利用1985年和2005年土地利用数据,结合SWAT分布式水文模型定量评估了流域土地利用/覆被变化的水文效应。结果表明：1985-2005年大通河流域的土地利用变化主要表现为草地向耕地、居工地转变,草地所占比例由46.7%骤降至20.9%,而耕地面积由1985年的1065.8km²增加到2005年的3243km²;相较于1985年的土地利用情景,2005年土地利用情景下的模拟的多年平均径流增加了1.92×10⁸m³,由于上中下游主要的土地利用/覆被变化不同,导致流域径流变化增加程度由西北至东南逐渐增大;大通河流域年径流的增加主要表现为汛期径流增加,讯期月平均径流增幅达到了0.40×10⁸m³·mon^-1;非汛期径流则呈不明显减小趋势,平均降幅为0.024×10⁸m³·mon^-1。合理规划大通河流域土地利用方式,提高水源区涵养能力,对流域水资源可持续发展具有重要意义。     

塔里木河流域2001年四源一干河川径流运行分析

2001年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量计266.5×10⁸m³, 比多年平均值多40.70×10⁸m³, 增加1%.源流区在进入塔里木河干流前总耗水量为220.0×10⁸m³, 与多年平均值比较多43.4×10⁸m³, 增加24.6%, 而入塔里木河水量为46.4×10⁸m³, 比多年平均4.12×10⁸m³减少1.64×10⁸m³.塔里木河干流龙头站--阿拉尔站2001年年径流量为45.72×10⁸m³, 接近多年均值46.00×10⁸m³, 属平水年.干流上游区间耗水量24.77×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的54.2%; 中游区间耗水量1.94×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的41.4%; 下游区间耗水2.025×10⁸m³(纯塔里木河水), 仅占阿拉尔站年径流量的4.4%. 2001年从开都河-孔雀河的博斯腾湖和塔里木河向下游绿色走廊的应急输水于11月16日水流到台特玛湖, 从而结束了塔里木河下游近30 a干涸的历史, 使下游绿色走廊恶化环境开始恢复.     

基于地下水陆面过程耦合模型的黑河干流中游耗水分析

耗水分析能够直接揭示水资源利用的本质, 蒸散发是流域尺度耗水的主体. 将一个典型的陆面过程模型和一个地下水模型紧密耦合, 从而在地下水模型中增加具有物理机理的蒸散发描述, 同时改进陆面过程模型中地下水的动力过程, 由此在发挥这两类模型各自优势的基础上, 构建了一个地下水-陆面过程耦合模型. 利用该模型模拟了黑河干流中游2008年逐小时的蒸散发过程. 结果表明: 黑河干流中游2008年总耗水量约为35.7×10⁸ m³, 耗水最大的地表类型是农作物为19.3×10⁸ m³、 裸地和戈壁为7.2×10⁸ m³、 草地为6.0×10⁸ m³、 稀疏植被为3.1×10⁸ m³, 其中, 不同地表类型的年蒸腾量分别为8.8×10⁸ m³、 0.02×10⁸ m³、 2.2×10⁸ m³以及0.4×10⁸ m³, 对应它们的年蒸散发强度分别为: 580 mm、 117 mm、 331 mm以及202 mm. 通过耗水平衡分析也得到2008年黑河干流中游地下水呈负平衡状态, 全年地下水超采约0.9×10⁸ m³, 其中区内地下水储量在7—11月间呈增加趋势, 其他各月呈减少趋势.     

黑河流域水资源转化特征及其变化规律

黑河流域水资源主要以冰雪水资源、 地表水资源与地下水资源的形式存在.上游祁连山区分布有现代冰川428条, 发育大小河流共计29条, 多年平均出山径流量37.83×10⁸m³·a^-1; 中下游走廊平原由松散沉积的第四系盆地组成, 接受出山河水及引灌河水的入渗补给, 是地表水资源的重复表现形式, 地下水补给量为25.637×10⁸m³·a^-1.受构造-地貌条件的制约, 自南部山区至北部盆地, 地下水与河水之间经过5个不同地带有规律的、 大数量的、 重复的转化过程, 形成完整统一的"山区地下水-出山地表水-中游盆地地下水-中游盆地地表水(泉水)-下游盆地地下水"水资源循环转化系统.     

中天山及其北麓的降水变化及其原因分析

利用中天山地带85.0°～90.0°E,42.5°～45.0°N范围内17个气象站1961-2000年的降水、气温观测数据及美国NCEP/NCAR1950-2000年再分析月平均资料进行计算和分析,结果表明:这一区域近年来降水呈现上升趋势,且冬、夏季相对显著,山区降水增幅大于山前平原地带.年代际变化表现为60-70年代降水量减少,80-90年代逐步增加.大气可降水量多年也表现为增加趋势.近50a来该地区上空的水汽输送状况显示,年平均大气水汽输入为9217.8×10⁸m³,输出水汽8625.7×10⁸m³,净收支为592.0×10⁸m³,且水汽收支主要取决于夏半年的水汽输入量,境外全年输入的水汽只有6.4%转化为降水.从50-90年代水汽净收支总体上呈减少趋势,只在90年代有略微增长.结合该地区的河流径流增加、冰川物质平衡一直处于亏损状态,说明中天山北麓近年来降水量增加的主要原因是由于该地区内部的水循环量增加和水循环速率提高.     

基于SEBS模型和Landsat 8数据的黑河下游蒸散发时空特性分析

对黑河下游地区蒸散发量的估算及其时空特性的研究,有助于进一步了解流域水循环,合理利用水资源,防止生态环境进一步恶化。利用SEBS模型估算了黑河下游额济纳绿洲2014年15天的日蒸散量,将SEBS估算的日蒸散与不同下垫面5个站点的EC实测值进行对比,其均方根误差和确定性系数分别为1.2 mm、0.85（5个站点）,0.5 mm、0.96（2个站点）,表明SEBS模型的结果是合理的,可以适用于黑河下游额济纳绿洲地区的地表蒸散量的估算。同时分析了黑河下游蒸散发的时空变化规律,结果表明,黑河下游额济纳绿洲地区,蒸散发在时间上存在明显的季节变化规律：夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季;空间上呈现明显的沿河分布的趋势。不同土地覆被类型蒸散发有相似的季节变化特征,但其季节变化幅度并不相同,规律为：水体 > 耕地 > 灌丛地 > 草地 > 裸土地 > 沙地。     

干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究——兼谈塔里木河生态需水量问题

结合对干旱区生态安全和生态需水量关键科学问题的探讨,提出干旱内陆河流域生态脆弱区的生态安全分析是以水过程研究为核心的,水文过程控制着生态过程,对流域生态系统的稳定性有着直接影响,而水资源开发利用和水循环对生态系统功能有重要影响,天然植物恢复和生长的合理地下水位的研究是确立生态需水量的基础.并实证分析和计算了维系塔里木河生态安全的生态需水量,塔里木河干流现状生态需水量为31.74×108 m3,其中,上、中、下游分别为9.95×108 m3、18.47×108 m3和3.32×108 m3.     

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.     

不同水资源情景下干旱区未来土地利用/覆盖变化模拟——以黑河中上游张掖市为例

应用回归分析方法确定对研究区土地利用/覆盖变化有重要贡献的10种驱动因子,用线性规划方法确定模型输入文件中模拟期间每年的各种土地利用类型面积.用ArcView空间分析的方法建立驱动力文件,利用SPSS13.0软件分析每种驱动力的权重(β值),建立Logistic方程,并将其作为模型输入文件.建立可利用水资源总量分别为18.0×10⁸m³,26.5×10⁸m³,35.0×10⁸m³的3种情景假设,应用CLUE-S模型模拟张掖市2001-2020年土地利用/覆盖变化变化.模拟结果显示:1)三种情景下,耕地的面积都在减少,耕地面积的减少量与可利用水资源总量呈负相关;2)林草地面积在3种情景下均增加,林草地面积的变化与可利用水资源总量呈正相关;3)在3种情景假设下,水域面积的变化都不明显;4)城镇用地面积变化与水量也呈正相关;5)未利用地面积持续减少.     

塔里木河中游滞洪区的形成及其对生态环境的影响

塔里木河位于我国新疆内陆干旱区,是我国最大的内陆河,全长1321km.近40a来,在阿克苏河、叶尔羌河、和田河、开都河 孔雀河四条源流出山口天然来水量未减少,且在20世纪90年代增加7%的情况下,由于源流区人类活动的影响和粗放型农业,补给塔里木河水量以年平均2500×10⁴m³的速率减少,加之中游区新生滞洪区耗水严重,进入下游的水量锐减.20世纪70年代以来又被大西海子水库几乎全部拦蓄,导致最下游320km河道断流近30a,地下水位下降,植被衰退,沙漠化进程加快,"绿色走廊"危在旦夕,生态环境恶化,已影响到流域人类的生存安全.     

图们江流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响

应用遥感和GIS技术,以1992年和2006年两期Landsat TM影像解译数据为基础,分析图们江流域14 a土地利用变化情况,并计算由此导致的生态系统服务价值变化。结果表明：14 a间,图们江流域土地利用发生显著的变化;旱田、水田和建筑用地增加;林地、草地、水域、湿地和未利用土地在减少;ESV由1992年的472.43×10⁸元减少到2006年的446.39×10⁸元,年均递减率达0.39%; 生态系统单项服务功能价值中,食物生产呈增加趋势,增加0.24×10⁸元,主要由耕地面积增加,以及气候调节、水源涵养、生物多样性保护等其余功能均呈减少趋势所致。因此,应须采取有效措施,维护该区生态环境健康发展。     

艾比湖面积变化及对生态环境影响

艾比湖在中更新世为鼎盛期,湖面积曾达3000 km²,贮水量700×10⁸m³,为良好的淡水湖.由于地壳运动和气候的暖干变化,湖面萎缩,到20世纪50年代初湖面积降至1070 km².自20世纪50年代以来,由于大规模的水土开发,灌区人口、灌溉面积和引水量大幅度增加,入湖水量急剧减少.从20世纪50年代至80年末,灌区人口增加了59.3×104人,灌区面积增加了16.43×104km²之多,净耗水量增加了8.13×10⁸m³左右.湖面积一度降至499 km²(1987年),湖水矿化度达100 g·L^-1左右.湖泊的萎缩,导致生态环境的劣变,表现为沙漠化程度加速,浮尘和沙暴天气增加,人畜受害,也导致野生动物的数量减少.20世纪80年代后,由于气候暖湿转型效应,降水和河川径流量有所增加.尤其是大力推广先进节水灌溉技术和退耕还林以及培育生态林等措施,使得入湖水量大幅度增加,特别是2001-2005年的5 a间,年均入湖水量达7.7×10⁸m³,比1989年增加了76%,湖水面积维持在800~950 km²左右.目前生态环境已有所恢复和改观,荒漠植被得到一定程度的修复,沙尘天气明显减少,已有野生动物出没其间.