黄河源区区域地下水位下降及其生态环境地质问题

为研究黄河源区区域地下水位下降与生态环境恶化之间的关系,本文基于野外实测的泉口下移、扇前缘泄出带下移与泄出带低位沼泽湿地萎缩以及局地历次地下水位统测资料,认为引起区域地下水位下降的原因以自然因素为主;人为因素为次,且表现为间接干扰。存在的主要生态环境地质问题主要是加剧了荒漠化和引起黄河源区黄河断流。     

黄河首曲草地气候变化及生态效应

利用黄河首曲草地气候资料和生态观测资料,分析了黄河首曲草地气候变化特征及其生态效应.结果表明:黄河首曲大部分区域降水量年际变化呈下降趋势,存在2～4 a、6～7 a和10～11 a的年周期振荡特征.气温年际变化呈上升趋势,增温速度均大于全国增温速度.1983年之前气温距平以偏冷为主,1984年之后持续偏暖.草地年干燥指数变化呈显著上升趋势,20世纪80年代末至2004年明显趋于干旱化.气候变化是草地生态退化的自然诱发因素,而超载过牧,滥采乱挖,人为破坏,生物链失衡等环境蠕变是造成生态退化的人为因素,二者共同作用导致黄河首曲草地水资源锐减、生物多样性减少及生态退化.     

黄河源区多年冻土退化及其环境反映

基于黄河源区多年冻土退化引起的生态环境地质问题与效应的实际资料, 明确了多年冻土的生态环境功能和多年冻土退化引起的危害. 提出多年冻土退化使赋存于高寒草地和维系高寒草地生长发育的多年冻土表部的冻结层地下水水位持续下降或消失, 从而引发和加剧了高寒草地的"三化"(草地退化、沙漠化和盐渍化)和水环境变异, 是导致黄河源区占主导地位的高寒草甸失水向沙漠化草地和"黑土滩"型次生裸地退化的主要地质原因.     

石羊河流域中下游近40a地下水位动态特征分析

石羊河流域位于河西走廊东部,是中国西北最发达的经济区域,也是甘肃省内水资源最紧张、用水矛盾最尖锐、生态环境不断恶化的地区之一。依据河西走廊石羊河流域中下游64个观测点1977~2015年地下水位观测点时间序列观测资料,在深入阐述研究区地下水位季节性及多年动态特征、类型和平面分布规律的基础上,利用Kendall秩次相关系数和Hurst指数分别分析了研究区地下水位的趋势性和持续性特征。根据计算数据,分析了研究区域地下水位下降的原因。结果表明:石羊河流域平原地带绿洲区和绿洲区外围地下水位的趋势性和持续性各不相同,地下水位的年均值与月均值都通过了显著性检验,呈不断的下降趋势,绿洲区地下水位下降幅度、下降趋势大于绿洲区外围,并具有较强的持续性,且绿洲区地下水位下降的持续性比绿洲区外围更强。     

黄河下游平原地质环境退化及与地下水开采关系研究

自20世纪50年代末以来,黄河下游平原地质环境不断退化,产生了地面沉降、地裂缝、海咸水入侵、咸水界面下移等环境地质问题。这些问题的产生是由近60年来该区地下水过量开采所致。至21世纪,黄河下游平原地下水总开采量由不足20×10~8 m~3/a增至近52×10~8 m~3/a,超出地下水可利用资源量42×10~8m~3/a。通过大量数据分析,笔者认为黄河下游平原地质环境退化与地下水长期超量开采和不合理的开采布局有关。地下水长期超量开采和不合理的开采布局,使地下水位持续下降,地下水位降落漏斗持续扩展,环境地质问题频发,地质环境不断恶化。有效遏止地质环境的进一步退化,需从合理开发利用地下水入手,修复和涵养平原地区地下水系统。     

黄河源区新构造运动对生态环境恶化的影响

基于黄河源区1:25万生态环境地质调查新获得的大量实际资料,通过分析和研究发现,黄河源区早更新世-中更新世处于走滑伸展的大陆动力学背景,在整体隆升中,形成断块山与拉分盆地,湖泊广布;晚更新世,大陆动力学机制过渡为挤压收缩,在整体抬升中,断块山显著崛起,湖盆萎缩、变形;全新世,大陆动力学环境反转为走滑挤压,持续隆升,黄河扩展源头到达本区,扎陵湖、鄂陵湖外泄,闭流盆地水环境转向开放.近代,特别是20世纪70年代以来,新构造活化与寒冻风化岩屑坡扩大、沙质荒漠化蔓延、湖泊和沼泽湿地萎缩、区域地下水位下降、源区黄河频繁断流、生态环境日益恶化响应关系密切.因此,新构造运动在黄河源区生态环境恶化中起主导作用,而其他因素则起到促进与加速的作用.     

黄河源区新构造运动对生态环境恶化的影响

基于黄河源区1:25万生态环境地质调查新获得的大量实际资料,通过分析和研究发现,黄河源区早更新世-中更新世处于走滑伸展的大陆动力学背景,在整体隆升中,形成断块山与拉分盆地,湖泊广布;晚更新世,大陆动力学机制过渡为挤压收缩,在整体抬升中,断块山显著崛起,湖盆萎缩、变形;全新世,大陆动力学环境反转为走滑挤压,持续隆升,黄河扩展源头到达本区,扎陵湖、鄂陵湖外泄,闭流盆地水环境转向开放.近代,特别是20世纪70年代以来,新构造活化与寒冻风化岩屑坡扩大、沙质荒漠化蔓延、湖泊和沼泽湿地萎缩、区域地下水位下降、源区黄河频繁断流、生态环境日益恶化响应关系密切.因此,新构造运动在黄河源区生态环境恶化中起主导作用,而其他因素则起到促进与加速的作用.     

新疆奇台绿洲地下水与生态景观关系研究

文章应用3S技术完成对研究区各种生态景观面积数据的统计、地下水位空间动态模拟、野外实地调查及图片库的构建.结合灰色系统模型及多项式回归法,拟合出各种地表生态景观与平均地下潜水位之间的数学模型,将地下水与地表生态景观在时间与空间上予以结合.通过模型计算得出:自1983年起奇台县平均地下潜水位不断下降,24年间共降低了13.42m.随着地下潜水位的下降,奇台县的低草、中草和高草呈下降趋势,面积分别下降了32016.84hm2,8169.04hm2和8854.89hm2,下降的面积分别占区域总面积的27.44%,7.00%和7.59%,其中低草面积下降最多,从模型预测结果看除中草外,低草、高草面积还将进一步下降.荒漠及盐碱地面积波动中上升,面积分别上升了13651.19hm2和3878.52hm2,上升的面积分别占区域总面积的11.70%和3.32%,预测结果进一步证明其面积还将增加.农田面积共增加9112.04hm2,占区域总面积的7.81%,但预测结果表明,2006年和2007年农田面积出现下降趋势,如果不解决地下潜水位持续下降的问题,未来农田面积将会减少.计算结果表明该区域地下水位下降使得区域生态总体趋于退化.     

西安地区地下水位下降及其环境负效应

地下水与环境关系密切,地下水位持续下降必然会对环境产生巨大影响.文章通过西安市多年地下水位动态资料,分析了区域潜水及城郊自备井集中开采区承压水水位持续下降状况,阐述了地下水位持续下降对生态环境、农业生产环境及城市地质环境所产生的负效应.     

近50年来我国北方典型区域地下水演化特征

文章在总结中国北方地下水最新调查成果的基础上,选择西北内陆盆地、华北平原和松嫩平原为典型区,对近50年来区域地下水系统的演变特征及其影响因素进行探讨。研究发现: 我国北方盆地和平原地下水系统演化具有渐变性和突变性特征,但在不同地区存在着差异,区域地下水系统已经变得脆弱,地下水资源可持续利用向不利的方向发展。地下水补给演变表现为山前平原地带的补给能力减弱,河道补给减弱或消失,中下游农业区地下水补给强度增大,总补给量呈现减小的趋势;  其中,西北内陆盆地下水补给的减少与上游水资源利用过度、渠系防渗程度提高有关;  而华北平原和松嫩平原地下水总补给量的减少与降雨量的减少和山区河流拦蓄水量的增加有关。伴随着补给模式的改变,地下水流场演变表现为普遍出现持续性的区域地下水位下降,西北干旱区表现为山前平原地下水位快速下降、泉流量减少、溢出带下移;  华北平原和松嫩平原表现为溢出带消失、水位降落漏斗形成并发展,区域地下水流被截断,形成以降落漏斗为中心的局部水流系统。地下水化学场变化主要表现为水化学类型变化、矿化度增大,污染组分增加。自西北内陆盆地至华北平原、松嫩平原,水化学变化强度明显增加,以华北平原和松嫩平原最为明显。本文在这些认识的基础上提出了应对气候变化与人类活动双重影响下地下水演变的适应性对策,为地下水资源可持续利用提供了理论依据。     

青藏高原热喀斯特湖与多年冻土的相互作用

为深入理解热喀斯特湖与多年冻土间的相互作用, 本文以青藏高原北麓河盆地典型热喀斯特湖区域为例, 构建考虑热传导和热对流过程的水-冰-热耦合模型, 对热喀斯特湖作用下的多年冻土退化特征及热喀斯特湖的水均衡进行模拟,计算地质环境和气候变暖对热喀斯特湖水均衡和冻土的影响。研究结果表明: 热喀斯特湖周围冻土逐步退化并形成贯穿融区, 导致地下水循环模式发生改变;在地表温度作用下, 形成的活动层厚度为3.35 m;热喀斯特湖在整个模拟时段内表现为负均衡, 其排泄量在285~388 a间显著增加;地层渗透性能决定了热喀斯特湖和生态环境的发展方向;气候变暖加速多年冻土向季节冻土转变。研究结果可为进一步认识寒旱区生态水文过程提供科学依据。     

黄河源区冻土对植被的影响

黄河源区由于近年来气候变化的影响,打破了高寒植被与冻土环境之间稳定的适应性关系,由此引发了一系列生态环境退化的现象.在黄河源区多年野外工作的基础上,定量分析了冻土与植被之间的关系.研究表明:多年冻土埋深通过影响浅层土壤含水量影响植被生长的,多年冻土的埋深与浅层土壤含水率和植被的覆盖率具有良好的相关性规律.冻土埋深<2 m时,冻土埋深决定浅层土壤含水率,成为影响植被的生长主要因素;埋深>2 m时,冻结层上水水位低、补给量少,冻结层上水水量小,毛细上升高度不能达到植被根系分布的浅层土壤中,植被生长环境干旱化,多数植被生长受限制,这时只有少量根系发达的耐旱植被存活,覆盖率小,一般不超过35%.因此,2 m的多年冻土埋深为“生态冻土埋深”.近20 a来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化,形成深埋的或少冰的冻土等现象;部分地带完全融化消失,连续多年冻土变成不连续冻土或岛状冻土.多年冻土退化后,土壤含水量减少,导致植被物种更替、“黑土滩”等退化现象.     

Study on Environmental and Hydrological Effects of Thermokarst Lakes in Permafrost Regions of the Qinghai-Tibet Plateau

Thermokarst lake is the most visible morphologic landscape developing during the process of permafrost degradation, and it is still an international hot topic in permafrost research. The climate warming, and the consequent degradation of the permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau aggravate thermokarst lake development. The permafrost is normally considered as an aquiclude, and the permafrost degradation, especially when the permafrost is completely thawed by a thermokarst lake, might influence regional ground water. Therefore, a research program focusing on environmental and hydrological effects of thermokarst lakes in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau was started and supported by the National Natural Science Foundation of China. The work proposed by the application includes: To analysis the spatial and temporal distribution rule of thermokarst lakes in the Qinghai-Tibet Engineering Corridor (QTEC) under the climate change and engineering activities, and to evaluate the ecological environment effects through remote sensing and field investigation; to reveal the main factors influencing a typical thermokarst lake and its hydrothermal condition, and to elucidate the conversion relationship between the thermokarst lake and the groundwater with hydrological and isotope tracer tests; to make an analysis of the influences of different lake stage and size on regional permafrost, hydrological conditions and ecological environment through numerical simulation and statistical modelling, considering the relationships between the thermokarst lake and the ground water level. The research results will help to accurately assess regional permafrost ecological environment evolution and trend prediction, and to reasonably understand the impact factors of the permafrost hydrological evolution and its response mechanism to the ecological environment in the river source regions of the Qinghai-Tibet Plateau. In this paper, the research status analysis, the main research contents, research objectives and prospects were introduced so as to provide some references for related researchers and engineers.     

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.     

基于遥感的毛乌素沙地红碱淖面积变化趋势及其影响因素分析

红碱淖是毛乌素沙地最大的内陆湖泊,是集旅游、渔业和生态湿地于一体的功能区。近年来,红碱淖面积萎缩,影响了其综合功能的发挥。为了查明红碱淖面积的变化趋势及其影响因素,在收集前人资料和研究成果的基础上,借助MODIS遥感数据反演了湖面面积,建立了2000年以来红碱淖面积的时间序列。在分析红碱淖面积的变化特征和影响因素后发现,早期红碱淖面积变化主要受气象因素的影响,湖泊面积呈周期性有规律的变化;后期在自然因素的基础上叠加了上游截流、地下水开采等人为因素的影响,湖泊面积在周期性变化的基础上总体呈现出萎缩的趋势。     

青藏高原多年冻土区地下水及其变化

青藏高原的高海拔多年冻土的分布格局及其动态变化、季节冻结融化作用与地下水的补给、径流和排泄关系密切,对各种尺度的水文地质环境具有控制或重要影响。作为一个隔水层或弱透水层,冻土层在地下水形成、演化、运移和水动力过程方面具有抑制作用,从而对地下水的分布、动态和水循环产生重要影响。而且,冻土可通过其中的水分迁移、冰分凝和地下冰结构重组等方式,形成和改变地下冰储量及地下水动静储量,调节水文地质循环。气候变暖显著和人类活动日益增加,冻土退化显著,已经普遍影响到了高原冻土生态水文地质环境,并引发了一系列水文（地质）、生态和环境问题,亟待系统、长期和细致的观测、试验和模型研究。     

论青藏铁路修筑中的冻土环境保护问题

本文通过研究已建青藏公路修筑过程中寒区冻土环境和生态环境的破坏特征，分析总结了寒区环境破坏对公路工程的影响。青藏公路工程修建活动极大地改变了冻土环境，使得多年冻土退化，上限加深，诱发了一系列冻胀、融沉、热融滑塌等冻融灾害，使得生态环境原本就很脆弱的寒区环境更加恶化，如植被退化、荒漠化等，同时，冻土环境的破坏也使得工程环境恶化，直接影响青藏公路正常交通运输。因此，在即将进行的青藏铁路修筑工程中，必须深入研究其对冻土环境的影响，对冻土环境问题和环境保护应予以足够的重视。     

长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析

近40 a来长江源区气候变化剧烈,是青藏高原增温最为显著的地区之一,高寒生态系统与冻土环境不断退化.采用多因素逐次甄别方法与半经验理论方法相结合,基于多年冻土的不同植被覆盖降水-径流观测场观测试验结果,分析了长江源区气候-植被-冻土耦合系统中各要素变化对河川径流的不同影响.结果表明:近40 a来长江源区河川径流呈持续递减趋势,年均径流量减少了15.2%,频率>20%的径流量均显著减少,而>550 m³·s^-1的稀遇洪水流量发生频率增加;气候变化与高寒草甸覆盖变化对源区径流变化的影响较大,分别占5.8%和5.5%;气候与植被覆盖变化对径流的显著影响是与冻土耦合作用的结果,但冻土环境与冰川变化对径流的贡献尚不能准确评价.高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统对于源区河川径流的形成与稳定起到关键作用,这两类生态系统的显著退化是驱动河川径流过程中变差增大、降水-径流系数减少以及洪水频率增加的主要原因.保护源区高寒草甸与独特的高寒湿地生态,对于维护源区水涵养功能和流域水安全意义重大.     

长江源北麓河流域多年冻土区热融湖塘形成对高寒草甸土壤环境的影响

通过对长江源北麓河流域多年冻土区热融湖塘及湖塘影响周边条件下高寒草甸土壤理化性质的比较研究,结果表明:热融湖塘的形成对高寒草甸土壤环境产生了明显影响,热融湖塘形成对土壤质地、含水量、容重以及土壤养分等产生强烈改变,尤其表层土壤;土壤机质(SOM)、全氮(N)等化学物质和其他养分成分在不同退化的土壤中都有所改变.有机质和...