弹性波技术在探测塔里木河下游地下水位中的应用

保护塔里木河下游生态环境是塔里木河综合治理工程的重要目标。由于塔里木河下游地区人烟稀少、气候干燥、自然环境差, 因而试验研究一种方便快捷的的方法探测本地区地下水水位就显得尤其重要。介绍了使用SWS-3型工程勘探与工程检测仪在塔里木河下游地区探测地下水水位的应用效果, 并阐明了塔里木河下游地区潜水位面的变化规律。     

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.     

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。     

华北平原地下水生态环境水位研究

华北平原地下水合理生态水位的上限为防止土壤盐碱化水位。下限为地下水获得最大补给的理想水位。研究表明,华北平原防治土壤盐碱化地下水位埋深一般为2～2．5m,有利于获得最大补给的地下水位埋深在山前平原为10m左右,中东部平原为3～5m。     

塔里木河下游河道疏浚段水文地质和工程地质特征研究

塔里木河下游河道长期断流,生态环境恶化,必须实施河道疏浚工程,从根本上改善塔里木河下游的生态环境.掌握塔里木河下游河道的水文地质和工程地质特征是实施河道疏浚工程的关键,是沿线生态闸堰设置及两岸提防工程修建的基础.通过区域地质特性、水文地质条件、工程地质特征几个方面的研究,得出河道疏浚段的地层岩性、地下水类型、地下水化学类型等特征,为河道疏浚工程奠定了基础.     

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.     

基于植被结构分析法的生态植被与地下水关系研究——以鄂尔多斯盆地内蒙古能源基地为例

生态植被与地下水关系研究是干旱半干旱地区地下水合理开发利用的基础。以植被空间分布和地下水埋深为基础资料,本文尝试提出大尺度生态植被与地下水关系半定量化分析的新方法——植被结构分析法,并以鄂尔多斯盆地内蒙古能源基地为例进行了示范研究。利用植被结构图分析法,可在定量研究生态植被与地下水关系基础上,统计分析地下水开发后生态植被出现演替的临界水位,并预测生态植被的整体演化趋势。     

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。     

塔里木河下游输水优化配置模型研究

在调查塔里木河下游各子区生态用水需求的基础上,采用带约束条件的非线性优化理论建立了塔里木河下游各子区优化分配水量模型。采用Kuhn-Tucker条件,对模型进行求解,合理分配了各子区的输水水量。计算结果表明,通过向塔里木河下游河道输水3.4亿m3,可改善下游生态面积达1 490 km2。所建模型为将来的应急输水及水资源的合理配置提供了技术支持。     

环境因素对毛乌素沙地旱柳树干液流的影响分析

在干旱-半干旱地区,研究植物的耗水特征及与气象因子、地下水水位的关系对水资源合理开发利用和生态环境保护具有重要的意义。采用原位监测方法,对气象、树干液流、土壤含水率和地下水水位进行了观测,研究了毛乌素沙地广泛分布及与地下水关系密切的旱柳与气象因子、土壤含水率以及地下水水位的关系。研究表明:水汽压亏缺和潜在蒸散发是控制旱柳耗水最重要的气象因素;研究期内,土壤含水率对旱柳耗水的影响较小;旱柳的耗水与地下水具有密切的关系,随着水位埋深的增大,旱柳的耗水先增大后减小,在水位埋深1.25 m处达到最大。利用地下水的昼夜波动计算了地下水的蒸散发消耗量,发现旱柳的用水与地下水的蒸散发消耗量具有一定的相关性,表明地下水是旱柳重要的用水水源。     

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.     

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。     

西北干旱区地下水生态功能评价指标体系构建与应用

西北干旱区降水稀少、蒸发强烈,水资源紧缺,自然湖泊湿地、天然植被绿洲和土壤盐渍化程度对地下水生态水位具有强烈依赖性,因此,西北干旱区地下水生态功能评价指标体系构建成为一个重要课题.本文基于对干旱区不同类型生态状况与地下水位埋深之间关系的机制研究,构建了以浅层地下水埋藏状况为核心要素的"西北干旱区地下水生态功能评价指标体系",它由地下水对自然湿地景观维持性、天然植被绿洲维持性、农田土地质量维持性及其隶属的6项要素指标构成;在石羊河流域中、下游平原区应用结果表明,该套指标体系可为西北干旱区地下水功能评价提供参考,同时还表征石羊河流域中、下游平原区地下水生态功能脆弱,生态功能较弱和弱的分布范围占示范应用区总面积的87.86％,地下水生态功能强、较强分布范围仅占5.07％.由此可见,进一步提高西北干旱区地下水生态功能保护能力刻不容缓.     

克东县克东镇水资源合理开发利用探讨

克东县克东镇位于松嫩高平原东北部,地下水资源贫乏,由于长期集中大量的开采地下水,镇内已形成面积约12 km2左右的地下水水位下降漏斗,水位埋深已达到52.54～57.50 m,含水层顶板埋深78.6-84.0 m,地下水水位以接近含水层的顶板,地下水供需矛盾日益突出,合理开采利用水资源已迫在眉睫。目前镇内供水以开采白垩系裂隙孔隙承压水为主,     

陕北能源化工基地资源开发引起的植被生态风险

地下水和煤炭资源开发是否会破环生态环境,以及会给生态环境安全带来多大的风险,是陕北能源化工基地资源开发和生态环境保护中不可逾越的课题。以陕北能源化工基地生态环境最为脆弱的风沙滩地区为研究区,在研究地下水位埋深与植被生态关系的基础上,建立了不同地貌类型、不同潜水水位埋深对应的植被群落类型和植被指数的分布关系,利用Modflow软件建立了风沙滩地区地下水流数值模拟模型,采用蒙特卡洛方法建立了植被生态随机模型,根据地下水水位埋深与植被生态的关系实现了地下水流模型和植被生态模型的耦合求解,对地下水资源和煤炭资源开发可能引起的植被生态变化进行预测和风险评估。     

新疆塔里木河下游物种多样性变化与地下水位的关系

根据塔里木河下游9个断面40眼地下水位观测井和8个植物样地野外采集的数据，运用物种多样性指数对塔里木河下游物种多样性与地下水位变化进行了分析计算。研究表明，塔里木河下游物种多样性与地下水位变化有着密切的关系，地下水位对物种多样性的变化起着主导作用。塔里木河下游浅层地下水位埋深较大，并且表现为由上游段至下游段逐渐加深这样一个明显的递减变化。塔里木河下游物种多样性指数较低，Shannon Weiner指数和Simpon指数分别变化在1.93~0.53之间和0.82~0.35之间；随着由上游段至下游段地下水位埋深的加大，塔里木河下游植物种类减少、群落结构简单、物种多样性指数和丰富度指数呈明显降低的态势。反映了干旱区水分胁迫对生态系统的强烈影响。     

塔里木河下游生态输水后地下水变化规律研究

为准确反映塔里木河下游生态输水工程后地下水的动态变化,实现为本地区开展大规模的生态恢复和重建工作提供科学依据,在塔里木河下游沿321km河道上布设了9个监测断面和39口监测井,采用电导法定期监测地下水位近3年。结果显示:输水后地下水位在河道纵向、横向上有各自的变化规律,说明生态输水的效益是逐步显现的。因此,对本地区生态输水的综合评价应该放在几年以后再开展。同时,通过对生态输水后地下水位变化的分析,提出了调整输水规模和方式的建议。     

下辽河平原地下水生态水位与可持续开发调控研究

下辽河平原是辽宁省老工业基地的核心地区,水资源问题已经成为制约该区经济发展和生态环境改善的重要因素。地下水资源在整个供水系统中一直占有65%左右的比例,但由于地下水开采所导致的环境水文地质问题也很严重,因此开展研究区内的地下水生态水位及其调控的研究具有重要的意义。首先在研究区内降水入渗与蒸发规律的基础上,结合野外试验资料,采用情景分析的方法,设置了两种情景下地下水生态水位标准,并在第二种情景里又分为考虑地下水调蓄功能与不考虑地下水调蓄功能两种方案;然后通过对地下水实际埋深与生态水位埋深的比较,结合相应的水文地质参数,计算出各种方案下满足地下水生态水位要求的地下水调控量;最后论述了研究区内地下水资源可持续开发利用的对策措施。研究成果对于区内地下水资源的科学开采与有效保护具有一定的参考意义。     

新疆吉木萨尔县红旗农场地下水开发利用浅析

红旗农场处于流域下游,水资源贫乏。其水资源量利用在流域上游地表水引用量逐年增多造成下游来水逐年减少的趋势下,地下水已成为主要的灌溉水源。由此近年来,区内地下水埋深呈下降趋势,通过对红旗农场水源地地下水开采量和年末地下水埋深的分析得出,农场水源地具有地下水库的调蓄作用,其年末地下水埋深恢复保持在2.5 m作为地下水利用的控制指标具有合理性,这对红旗农场合理利用地下水资源极为重要。     

阜阳市现状地下水水位水量适宜性分析

为实现构建水位和水量双指标相结合的地下水水资源控制管理模式,以安徽省阜阳市为例,分析了阜阳市地下水动态特征,制定了研究区浅层下水水位水量适宜区间,并分析了现状条件下研究区地下水水位水量的适宜性。研究结果表明:研究区北部平原区浅层地下水适宜水位埋深确定为1.5~3.0m,枯水期或春季可适当调整,但建议最大埋深不宜大于3.8m,南部平原区浅层地下水适宜水位埋深可确定为1.0~3.0m,局部地区根据具体要求可做适当调整;现状条件下,阜阳市浅层地下水水位埋深基本位于制定的适宜水位埋深区间内,间接反映出,在现有开采井布局、作物种植结构和灌溉制度前提下,该区浅层地下水开采量较适宜,同时间接验证了制定的地下水适宜水位埋深的合理性。