水资源约束下的阿克苏河流域适宜绿洲规模分析

阿克苏绿洲是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,制定绿洲适宜发展规模、明确适宜耕地面积,可为实现绿洲的生态稳定与可持续管理提供科学依据。以中国西北干旱区的阿克苏河流域为研究对象,基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡法,借助典型绿洲结构模型,计算了阿克苏绿洲的适宜耕地面积。结果表明：2010-2015年阿克苏灌区的作物需水量高达740.3 mm,较20世纪60年代的539.6 mm增加了37.2%;考虑到山区来水和下泄塔里木河干流的水量要求,阿克苏绿洲的可用水量为42.6×10⁸ m³;阿克苏河流域绿洲已处于不稳定状态,耕地面积超过了水资源承载能力。计算得出绿洲适宜规模为12 430 km²,与现有水平相当。基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡算法计算的阿克苏绿洲的适宜耕地面积分别为4 674 km²和4 211 km²,需要在当前耕地水平上退耕18%至26%。     

北疆玛纳斯河流域人工绿洲演变过程及其特点

利用历史文献资料、实地调查和监测资料, 并结合遥感影像解译数据, 分析了近2 000 a来玛纳斯河流域人工绿洲的演变进程, 探讨了人工绿洲扩展过程与水资源利用的关系以及绿洲扩张的特点. 结果显示: 近2 000 a来玛纳斯河流域人工绿洲的形成和演变可以分为4个时期: 17世纪以前以牧为主时期, 流域人工绿洲仅呈星点分布在交通要道和军事据点; 17世纪以后到1949年才进入半农半牧时期, 流域人工绿洲呈小块状分布在河、泉引水方便之处; 1949年以后玛纳斯河流域人工绿洲进入了以农为主时期, 人工绿洲由小片联接成大片, 扩大成新疆第四大绿洲群; 20世纪70年代以后城市化时期, 流域绿洲的二、三产业快速崛起.根据绿洲发展演变与水资源开发程度和灌溉水平将以农为主时期细分为4个阶段, 从4个阶段不同水利条件和灌溉水平下绿洲的规模可以看出人工绿洲的演变进程是与流域水资源利用水平紧密结合的; 玛纳斯河流域绿洲扩张的特点有: 人文因素对其有很大影响, 移民屯垦在绿洲发展中起了重要作用, 近60 a来人工绿洲面积成倍扩大, 尽管水利建设支撑绿洲发展, 但仍受到流域水资源的限制.     

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。     

克里雅河流域全新世绿洲环境变迁

克里雅河流域是南疆的典型绿洲分布地区 ,本文结合孢粉分析、地层特征 ,并与年代学、地球化学工作对比 ,初步将全新世克里雅河流域绿洲演化划分为 3个主要阶段 :原始绿洲、古老绿洲和现代绿洲。原始绿洲包括古天然绿洲和原始人工绿洲 ,其形成演替主要受控于流域气候冷暖与干湿交替的影响 ,可初步分为如下阶段 :1 )全新世早期 ,该时期地层[1] 孢粉反映为温凉半干旱的荒漠草原景观 ,气候相对湿润 ;流域上游的康苏拉克中石器时代遗迹点的热释光测年为 82 6 6± 6 6 0ａＢ .Ｐ .[1] ,该地区的洪积地貌、流水沉积及沿岸积水坑底碳酸钙的相对富积[…     

桂江流域岩溶碳汇特征

为研究岩溶区碳汇动态变化特征,使用德国Merck公司生产的碱度计每月定期对桂江流域14个岩溶大泉和16条地下河出口水中HCO3-含量进行了现场测定。结果表明桂江流域枯水期(11月至次年2月)地下水中HCO3-含量平均为223.62mg/L,平水期(3月、9月)为222.11mg/L,丰水期(4月至8月)为210.19mg/L,枯水期和平水期的HCO3-平均含量比丰水期高13.43mg/L和11.92mg/L。尽管丰水期的HCO3-平均含量不及枯水期和平水期,但其平均流量最大,是平水期的2倍,枯水期的2.8倍,因此其岩溶碳汇量也最大,是平水期的4.7倍,是枯水期的2.7倍。在碳汇构成上,丰水期的岩溶碳汇量占年总碳汇量的63.13%,而平水期和枯水期只分别占年总碳汇量的13.35%和23.51%。      

鄱阳湖丰尧平尧枯水期界定标准探讨

鄱阳湖是我国最大淡水湖泊,湖泊水文节律变化显著影响着湖区生产生活、生态环境,但界定标准尚未形成统一认识。综合考虑水位变化规律、湖盆形态特点、水资源利用等特征指标,探讨鄱阳湖丰、平、枯水期界定标准。结果表明：以星子站作为鄱阳湖代表性测站,当星子站水位大于17.00 m时为丰水期,13.01～16.00 m为平水期,小于12.00 m（含12.00 m）为枯水期,16.01～17.00 m为平—丰过渡期,12.01～13.00 m为枯—平过渡期。枯水期多发生在10月下旬至次年4月上旬,发生日数平均为142 d;丰水期多发生在7月上旬至8月中旬,发生日数平均为40 d;平水期多发生在4月中旬至6月下旬、8月下旬至10月中旬,发生日数平均为117 d。     

新田县富锶地下水动态特点与成因分析

为掌握湖南省新田县富锶地下水的动态特点,在2017年1-12月对两处富锶地下水进行了一年定期采样分析。结果表明:S045下降泉Sr2+含量在丰水期、平水期、枯水期基本保持稳定,其值分别为0.27 mg·kg-1、0.25 mg·kg-1、0.26 mg·kg-1,S045下降泉Sr2+含量全年保持相对稳定的主要原因是水文地质特点决定了降雨对S045富锶下降泉Sr2+含量的稀释效应有限;ZK1机井Sr2+含量表现为丰水期>平水期>枯水期,其值分别为0.73 mg·kg-1、0.68 mg·kg-1、0.52 mg·kg-1,水循环条件的差异引起水位的变化导致高锶潜流带水与低锶浅潜流带水混合比例不同,使ZK1机井中锶含量与大气降雨具有正相关性。而离子比值法表明:S045下降泉的γ(Na+)/γ(Cl-)比值在丰水期、平水期、枯水期分别为0.78、0.44、0.49,γ(HCO3-+SO42-)/γ(Ca2++Mg2+)比值在丰水期、平水期、枯水期分别为0.99、0.98、0.96;ZK1机井的γ(Na+)/γ(Cl-)比值在丰水期、平水期、枯水期分别为75.24、71.34、126.08,γ(HCO3-+SO42-)/γ(Ca2++Mg2+)比值在丰水期、平水期、枯水期分别为37.13、30.54、44.89,这说明ZK1机井中地下水发生了阳离子交换。S045下降泉的γ(Cl-)/γ(Ca2+)比值在丰水期、平水期、枯水期平均值分别为1.09×10-2、1.06×10-2、1.05×10-2,ZK1机井的γ(Cl-)/γ(Ca2+)比值在丰水期、平水期、枯水期平均值分别为1.29、0.98、0.94,ZK1机井γ(Cl-)/γ(Ca2+)显著高于S045下降泉,表明ZK1机井水水动力条件弱于S045下降泉,这是机井中Sr2+高于下降泉的重要因素。     

西江流域化学风化过程及其CO2消耗通量

为深入评估中国南方陆地风化过程及河流物质循环过程, 通过测定西江主要干、支流丰水期及枯水期水体主要离子和锶及其同位素比值, 结合Galy模型对西江流域化学风化特征及CO2消耗通量进行计算。结果表明: (1)西江流域化学风化受人类活动的影响较小, 流域化学风化过程主要受到碳酸的控制。(2)河水阳离子的主要物质来源为硅酸盐岩和碳酸盐岩风化, 硅酸盐岩在丰水期和枯水期的阳离子物质来源摩尔占比均为0.04, 碳酸盐岩中石灰岩占比分别为0.79和0.78, 白云岩分别为0.17和0.18。(3)西江流域在丰水期和枯水期的化学风化过程具有一定的差异性, 由于硫酸参与白云岩的风化作用影响碳酸盐岩风化过程中的CO2消耗通量, 导致各个化学风化过程所涉及的CO2通量有所差别。(4)碳酸风化碳酸盐岩在丰水期和枯水期所消耗的CO2通量分别为(0.78~244.25)×106 mol/km2/yr和(0.10~49.16)×106 mol/km2/yr, 硫酸风化碳酸盐岩所产生的CO2通量分别为(0.25~42.16)×106 mol/km2/yr和(0.01~13.90)×106 mol/km2/yr, 碳酸风化硅酸盐岩所消耗CO2通量的分别为(0.05~17.83)×106 mol/km2/yr和(0.02~6.07)×106 mol/km2/yr。     

基于生态保护的宁夏天然绿洲生态需水研究

以适宜的生态目标与生态建设规模为目标,以水资源合理利用为核心,利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等技术,研究了宁夏绿洲的生态演变和生态需水问题。在分析宁夏绿洲的生态意义、生态现状及流域水资源状况后,探讨了生态演变和生态需水的相关理论,提出了宁夏绿洲生态演变研究的总思路、绿洲生态需水的概念、界定绿洲可持续发展规模,对宁夏生态需水计算提出现状思路和方法。     

和田河流域平原耗水驱动力与适宜绿洲规模分析

基于和田河流域1964—2007年的水文、气象及社会经济资料,分析了和田河流域水资源变化趋势,探讨了流域耗水量变化的驱动因素,并在此基础上运用水量平衡法和水热平衡法估算了流域适宜绿洲规模和适宜耕地面积.结果表明,1964—2007年和田河流域出山口径流呈现增幅为0.495×108m3.（10a）-1增加趋势,流域耗水量...     

新疆开都-孔雀河流域绿洲需水量与稳定性分析

水是绿洲存在和发展的核心, 干旱区绿洲稳定性与水密切相关. 根据2000-2009年资料, 采用蒸发系数法和定额法估算开都-孔雀河流域绿洲自然生态系统和社会经济系统综合需水量, 并对水资源约束条件下的绿洲稳定性进行初步探讨. 结果表明: 2000-2009年, 绿洲年均总需水量理论值约为54.80×10⁸ m³, 其中开都河绿洲总需水量约为20.55×10⁸ m³, 孔雀河绿洲总需水量约为21.90×10⁸ m³, 博斯腾湖区耗水量约为12.35×10⁸ m³, 与绿洲10 a平均供水量相比, 供需表现出极大地不平衡性. 水资源可承载绿洲面积(不含博斯腾湖)约为3139.66 km², 其中可承载灌溉地面积约为1395.41 km², 与绿洲10 a平均面积5 248 km²相比, 差别较大, 绿洲处于不稳定状态, 现状绿洲面积应适当收缩. 最后, 对博斯腾湖最低生态水位进行讨论, 初步把大湖最低水位定为海拔1 045 m, 小湖最低生态水位定为海拔1 046.5 m.     

Oasis evolution and water resource utilization of a typical area in the inland river basin of an arid area: a case study of the Manas River valley

The Manas River valley is a typical inland river basin of an arid area in central Asia, and illustrates oasis evolution and economic development in this region. Based on the historical documents, monitoring data from field surveys, and remote sensing image data, this paper illustrates the oases evolution over the last 2,000 years and analyzes the rapid expansion of the Manas River oasis in the last 60 years. We also examine the relationship between oasis evolution and water resource utilization. We discuss the characteristics and effects of oasis expansion and the proposed adjustment measures for sustainable development of the Manas River valley. The principal objectives of this paper were to analyze the relationship between oasis expansion and water resource utilization over the last 60 years, and to solve the conflict between the continuous expansion of oases and a shortage of water resources to keep development of the Manas River valley sustainable. The results indicate that (1) oasis evolution in the Manas River valley over 2,000 years can be divided into three periods: a period dominated by animal husbandry, a period of semi-farming and semi-grazing, and a farming-dominated period. During the first two periods, the oasis area was limited, water conservancy facilities were poor and water utilization levels were low. In the third period, oasis expansion over the last 60 years shows a large-scale development. (2) The farming-dominated period can be subdivided into four phases according to the scale of water projects and the level of irrigation. Different oasis scales of the four phases show that artificial oasis evolution has a close connection with water resource utilization. (3) The evolution of oases in the Manas River valley raises some environmental problems although it plays an active role in promoting sustainability. Therefore, adjustment measures for the future development of oases could be proposed from the perspective of sustainable development, such as oasis scale control, forbidding reclamation, moderating exploitation of groundwater, and transforming industrial structures.     

基于气候变化和人类活动影响的土地利用分析——以新疆阿克苏河流域绿洲为例

以1990、 2000、 2010年3期Landsat TM影像为土地利用基础数据, 结合1990年以来的社会经济资料和反映气候变化的气温、 降水数据, 对1990年以来阿克苏河流域绿洲土地利用变化进行了分析. 结果表明: 1990-2010年期间, 耕地、 建设用地以单向转入为主, 耕地对绿洲"扩张"贡献最大, 前期(1990-2000年)的贡献率为129.1%, 后期(2001-2010年)的贡献率提高到142.5%; 草地、 水域以单向转出为主, 草地对绿洲"萎缩"贡献最大, 前期的贡献率是-39.8%, 后期是-34.8%; 其次是水域, 前期对绿洲的贡献率是-1%, 后期是-9.3%; 河漫滩、 林地、 湿地在前期对绿洲的"扩张"贡献率分别是7.5%、 0.3%和5.1%, 后期对绿洲的"萎缩"贡献率分别是-2.4%、 -0.02%和-0.4%. 近20 a来流域绿洲规模整体上持续扩张. 通过分析绿洲土地利用驱动力系统可以看出, 绿洲土地利用类型变化主要受人类活动影响, 气候变化起基础性作用.     

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.     

黑河下游额济纳绿洲退化规律及其控制因素

本文针对黑河下游的额济纳绿洲，借助遥感方法利用气象卫星数据定量确定了绿洲的多年动态变化规律，通过地下水数值模拟得到地下水水位埋深分布，提出植被覆盖率的概念较好地描述了植被生长状况与地下水位埋深的定量关系，最终给出了能从宏观上研究干旱区绿洲和水资源定量关系的实用方法。     

Oasis Functional Stability Evaluation Based on Multiple Indicators, Northwest China

We produced and analyzed oasis structure information, and evaluated oasis functional stability using the multiple indicators based on Remote Sensing (RS) and Geographical Information System (GIS) in the arid region of China in 2015. The results showed that the oases area was 193,734 km2, accounting for 8.17% of the arid region of China. The spatial difference in the functional stability of oases was obvious. The Beijiang zone had the highest functional stability and was relatively stable state, and the Hexi Corridor-Alashan Plateau zone had the lowest functional stability and was relatively unstable. The functional stability is dominated by production and ecological functions, which have regional differences. Increasing oasis agricultural output, strengthening highway infrastructure construction and paying attention to education will become important ways to improve oasis functional stability. Water resources determine the ecological function, thus affecting the oasis functional stability. The results provide references for the formulation of related policies according to local conditions.     

塔里木南缘策勒绿洲地下水空间变异性与土地覆盖关系研究

基于策勒绿洲78个取样点的地下水埋深、矿化度和pH值的观测资料, 应用遥感、地理信息系统、 空间插值和地质统计学分析的方法对所取数据进行空间变异性分析.结果表明: 1)地下水埋深和pH值服从正态分布, 矿化度服从对数正态分布;2)地下水埋深、矿化度和pH值都具有强烈的空间相关性, 在步长为8 km范围之内, 地下水特征的空间变异是各向同性的, 当步长＞8 km时, 四个方向上的半变异函数发生了不同的变化;3)受盆地地形影响, 地下水埋深从南到北变浅, 东部区域埋深最浅, 最小为1.56 m;矿化度分布趋势则是从南到北逐渐增大;pH值高值区发生在绿洲东南部和中北部, pH值高的区域矿化度较低, 而pH值低的区域矿化度较高;4) 绿洲耕地主要分布于地下水位埋深为5～25 m, 且矿化度＜2.0 g·L~(-1) 的区域;林地和草地分布于绿洲边缘区, 该区域地下水埋深浅, 平均水位＜10 m, 而地下水矿化度较高, ＞2.0 g·L~(-1) .