渭干河-库车河三角洲绿洲地下水盐化特征及成因分析

在综合分析大量实测资料和参考资料的基础上,阐明了渭干河-库车河三角洲绿洲地下水不同埋深的分布面积、盐化特征、化学类型、补排量、含盐量的时空变化及成因.结果显示:(1)在绿洲平原区,地下水埋深3～6m范围最大,占总面积的39.68%;在灌区地下水埋深1～3m范围最大,占53.03%.在绿洲平原区,地下水矿化度小于1g/L范围最大,占总面积的91.98%;在灌区地下水矿化度小于1g/L的范围最大,占94.81%.从pH值来看,pH值7.5～8.0范围之间的面积最大,占总面积的90.25%.(2)冲积洪积扇北部属于淡水带,水化学类型为HCO_3-Cl-SO_4-Ca-Na;冲积洪积扇中部属于上成下淡水带,水化学类型为SO_4-Cl-Na-Mg;冲积洪积扇南部属于上成下淡水带,水化学类型为Cl-SO_4-Na-Mg.从水质上看,Ⅲ级地下水分布面积最大,占总面积的84.77%,其地下水资源量占61.89%.(3)地下水含盐量在时间尺度上,波动较大,1997、2000、2001年含盐量较高,均为3.7g/L以上,而1998、1999、2006年较低,为3.4g/L左右;在空间尺度上,研究区东部的地下水含盐量高于西部,南部高于北部,东南部高于西北部.(4)可溶性矿物的溶解、地下水水位抬升、强烈的蒸发、降水量的稀少、农业灌溉、化肥的使用是渭干河-库车河三角洲绿洲地下水含盐的主要原因.     

干旱区绿洲地下水生态水位阈值研究进展

地下水生态水位是干旱区绿洲水资源管理、地下水保护和生态环境保护的关键指标。从地下水生态水位的概念、确定方法、阈值区间等方面入手,综述了干旱区绿洲地下水生态水位研究的重要进展及未来发展建议：（1）干旱区绿洲地下水生态水位存在显著的多功能性和尺度特征;（2）生态调查统计与分析、模型计算分析和遥感统计分析是确定地下水生态水位的主要方法;（3）区域地下水埋深适合控制在2.0~4.0m,不同功能地下水埋深阈值差异显著,这种差异性主要受气候、下垫面植被、土壤、地质条件等因素影响;（4）建议加强多尺度、多维度的干旱区绿洲地下水生态水位阈值研究。     

伊犁河流域土壤盐渍化对地下水特征的响应

分析土壤盐渍化与地下水特征之间的关系对区域水土资源可持续利用具有重要意义,同时也为地下水资源管理的科学化和现代化提供技术支撑。利用136个土壤剖面的540个土壤样品及相应地下水观测数据,采用对数正态分布模型,对伊犁河流域地下水埋深、矿化度对土壤盐渍化的影响进行了研究,计算分析了防止土壤盐渍化的地下水临界深度。结果表明:研究区表层土壤含盐量随地下水矿化度的增加呈指数增加的趋势;各土层含盐量随地下水埋深的增加呈对数下降的趋势;当地下水矿化度介于1~3g/L、3~6g/L、6~10g/L与1~10g/L时,盐渍化土壤出现频率峰值所对应的地下水埋深分别为1.44 m、1.65m、1.83m与1.63m。为了防止土壤次生盐渍化,当地下水矿化度介于1~3g/L、3~6g/L、6~10g/L与1~10g/L时,地下水埋深分别控制在2.06m、2.49m、2.66m与2.24m以上。地下水矿化度越大,可在较大的地下水埋深范围内发生土壤盐渍化。对数正态分布模型分析结果与对数拟合曲线分析结果基本一致,说明研究结果是可靠的。地下水埋深2.5m可作为防止土壤盐渍化的临界地下水埋深。     

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。     

淮北市岩溶地下水防污性能评价

为有效保护和合理开发利用岩溶地下水资源,在深入了解评价区水文地质条件基础上,采用PI(保护层和渗透条件)方法,对淮北市岩溶地下水防污性能开展评价。其结果表明,地下水防污性能π值小于2的区域分布在低山丘陵区,该地区基岩埋深＜50m,属于裸渗区;π值2～3的区域主要分布在低山丘陵区、残山和山前区,基岩埋深在50～200m,属于覆盖区;平原区的π值多大于4,基岩埋深＞200m,属于埋藏区。无论是PI评价结果还是评价对象的地质条件均表明,岩溶地下水的防污性能在低山丘陵区为弱和较弱,随着远离山区,防污性能有所提高,平原区的防污性能最佳。      

浅层含水层导水系数空间变异分析——以河套平原呼和浩特市为例

水文地质参数空间变异性是影响地下水水流及溶质运移不确定性的主要因素。呼和浩特市浅层地下水导水系数空间变异研究对导水系数等值线的绘制与校正有实际意义。剔除异常值后,利用地质统计方法研究区域、N-S向、E-W向剖面的空间分布,利用GS+对其空间变异结构进行分析,得出以下结论:导水系数在区域上属于强变异程度,N-S向剖面属于强变异程度,E-W向剖面上属于中等变异程度;导水系数在区域上、N-S向剖面、E-W向剖面均近似服从对数正态分布;区域上变程为2910m,E-W向剖面变程为3729.92m,N-S向剖面变程为2478.74m。     

焉耆盆地绿洲区近50年地下水文时空变异及水盐演变

以地统计学理论和焉耆盆地绿洲区浅层地下水矿化度不同时期(1960年和2005年)的实测数据为基础,对取得的实测数据进行了半方差函数分析,结果表明:焉耆盆地绿洲区地下水矿化度和埋深在时间和空间上都存在明显的时空变异性.在空间尺度上,地下水矿化度在开都河中下游地区及其两岸灌区有增大的趋势;在时间尺度上,地下水随时间推移向盐化加重方向发展.近50年水盐动态表明焉耆盆地一直处于积盐过程,而绿洲区则处于脱盐过程,盐分都积累在博斯腾湖区,在1982年后转移至孔雀河流域.焉耆盆地地下水盐化态势表明,近年来地下水各项离子质量浓度都在积聚.绿洲区水土资源开发不仅改变了水盐分布,而且也深刻影响了地下水水体.     

新疆叶尔羌河流域地下水时空动态演变及影响因素研究

本文以新疆叶尔羌河某流域为研究区域,基于区域2个地下水监测点1987-2010年地下水监测数据,结合M-K突变分析方法对区域地下水时空动态演变及影响要素进行分析。分析结果表明:区域年地下水资源量呈现明显下降趋势;区域地下水埋深从1999-2000年出现较明显的突变点,M-K值在-0.5~1.0之间;区域地下水埋深从春夏之交的动态变化最大,秋季的埋深变化最小;区域地下水埋深空间分布降低逐步向外扩散;区域降水是地下水影响的主要因素,降水量每增加50 m,地下水可抬升0.4 m左右。     

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.     

银川平原植被生长与地下水关系研究

干旱区植被生长与地下水的关系是生态水文地质学研究的热点之一。西北内陆干旱地区降水稀少,植被的生长发育与地下水的关系极为密切,从大尺度上研究地下水变化的生态效应问题对生态环境的保护和恢复具有重要的意义。借助遥感方法,结合地下水观测数据,在区域尺度上定量地研究了中国银川平原地区地下水埋深及矿化度与植被生长的关系。结果表明:适宜植被生长的地下水埋深范围约为1~6m,当地下水位埋深为3.5m左右时,植被长势最好。而在水位埋深为3.5m左右的地区,植被生长的相对好坏又受地下水矿化度的影响。当地下水矿化度为0.9g/L时对该地区植被的生长最为有利。     

环渤海低平原水土盐分与水位埋深的空间变异及协同克立格估值

针对环渤海低平原水土盐分和水位埋深,通过选取0～20cm深度内的127个代表性土样进行土壤全盐量测定,并对130个水井的水位埋深及128个地下水样的矿化度进行测定.综合运用普通克立格(OrdinaryKriging)与协同克立格(CoKriging)方法与GIS技术研究水土盐分及水位埋深的空间分布状况.结果表明,土壤盐...     

Variations in groundwater levels and quality due to agricultural over-exploitation in an arid environment: the phreatic aquifer of the Souf oasis (Algerian Sahara)

Groundwater is a major source of supply for domestic and agricultural purposes, especially in arid and semi-arid regions. In this study, we followed the variations in water levels in the Souf oasis in the Algerian Sahara by measuring depths to groundwater across 65 points during the period from 2010 to 2015. Additionally, electrical conductivity (EC) was measured for assessing variations in groundwater salinity in the same groundwater monitoring network over the same time interval. The results from these investigations indicated that there are significant and continuous declines in the groundwater level across all study areas throughout the period of investigation. This is especially the case in the northern part of the study area where the water table declined by up to 18.2 m in Ghamra in 2015. Additionally, this study has indicated that the rate of decline of groundwater levels has increased from 0.29 m/year as an average in 2011 to 2.37 m/year in 2015, where the situation has become alarming. As a consequence of this, the depth to groundwater now exceeds 2 m over more than 77% of the study area, and only about 17% of the study area now has a water table depth that lies within the optimal depth interval for extractive uses (between 1 and 2 m). This decline in groundwater levels has been accompanied by a significant increase in the electrical conductivity values (salinity) of this water, and there is a strong correlation between these variables (R > 0.99). This alarming situation has been caused by the continuous over-exploitation and unsustainable management of this limited resource, especially by the agricultural sector. For a long time, this critical situation led to the demise of the agricultural world heritage cultivation system (Ghout) due to the increasing salinity of groundwater. Two solutions are proposed to manage the effects of groundwater depletion in the area: firstly, rationalizing groundwater use through effective groundwater allocation management measures, and secondly by implementing the reuse of treated wastewater as an alternative water source for agricultural use. This latter measure could be in two ways: either by direct use in irrigation to relieve pressure on the phreatic aquifer, or by artificial recharge of the phreatic aquifer.     

民勤绿洲天然植被生长与地下水埋深变化关系

甘肃石羊河流域民勤盆地水资源短缺,生态环境脆弱,弄清地下水埋深与天然生态植被生长的关系,是精准调控地下水开采、针对性制定生态保护政策的重要理论依据。利用民勤盆地2000—2017年LANDSAT遥感数据,计算归一化差值植被指数（NDVI）年均值,结合85眼监测井的地下水埋深实测数据,分析了植被生长与埋深的关系。结果显示:研究区植被NDVI较低,多年均值约0.1,2012年后NDVI趋于增大,反映人工造林等措施成果明显。地下水埋深总体趋于增大,2008年后增幅减缓,目前埋深西部大于20 m,东部、北部小于20 m。区内适宜植被生长的埋深范围为2.5~3.9 m,多年平均适宜生态水位约2.66 m;埋深小于4 m时,NDVI与埋深表现为高度负相关(R<-0.8),即埋深越小,NDVI越高;埋深大于4 m时,两者无明显关系。较前人成果,文章从长序列时间、盆地空间尺度分析了民勤绿洲区天然植被生长与地下水埋深的变化,得到浅埋区生态水位,进而圈定了生态治理重点靶区。     

巴丹吉林沙漠潜水蒸发的数值模拟研究

为了确定巴丹吉林沙漠潜水蒸发强度与地下水埋深的关系,基于巴丹吉林沙漠的气候背景、砂土特征和不同地下水埋深时的典型植被特点设计了54种情景,利用Hydrus-1D建立不同情景下的SPAC水分运移模型,对周期性气象条件驱动下的潜水蒸发开展数值模拟。模拟结果表明:多年平均潜水蒸发量有着随地下水埋深增大而非线性减小的趋势;不同情景的极限埋深都大于3m,在埋深等于3m时潜水蒸发量都小于最大值的5%;当地下水埋深为0.5~1.5m时,潜水蒸发量对地下水埋深的变化最为敏感;当地下水埋深为1m时,潜水蒸发量对包气带岩性的变化也很敏感;在地下水埋深小于0.5m和大于1.5m的区间,气候、岩性、地下水埋深的变化对潜水蒸发量的影响变得微弱。另外,多年平均潜水蒸发量和地下水埋深的这种非线性关系可以用一个新提出的经验公式进行较为准确的拟合,将这个研究结果用于评价巴丹吉林沙漠湖泊集中区地下水的蒸发消耗,发现潜水蒸发总量显著大于湖面蒸发总量,前者约为后者的2.5~2.6倍,必须在沙漠水分平衡的分析中加以考虑。     

玛纳斯河流域山前平原区蒸散发时空异质性分析

玛纳斯河流域气候干燥、蒸发强烈,准确估算蒸散发量对地下水资源评价及生态环境保护具有重要指导意义。以往蒸散发研究空间分辨率较低,已不能满足各水文地质分区景观格局演变引起的蒸散发细部变化研究,针对以往不足,文章基于SEBAL模型利用Landsat系列影像估算了近30年来玛纳斯河流域山前平原区蒸散发,并进一步探讨不同水文地质分区蒸散发时空分布特征及影响因素。结果表明,蒸散量空间分布按照水文地质分区呈现明显带状性,各水文地质分区日蒸散总量表现为戈壁带<荒漠带<绿洲带,时间尺度上全区蒸散总量呈上升趋势,且增大幅度逐渐变缓,各分区呈现绿洲带蒸散总量递增、戈壁带及荒漠带蒸散总量先减小后增大,各分区蒸散总量变化趋势是由各分区主地物类型蒸散量变化控制;通过对影响因素的分析可知日蒸散发量随气温的升高而升高,各地物日均蒸散发量与全区平均气温变化趋势一致;归一化植被指数与日蒸散发量在戈壁带与绿洲带呈现较好的正相关关系;地下水位埋深与日蒸散发量在绿洲带呈负相关,当地下水位埋深大于5. 5 m时,日蒸散发量趋于稳定。     

Geostatistical analysis of temporal and spatial variations in groundwater levels and quality in the Minqin oasis, Northwest China

Recognition of the temporal and spatial variations in groundwater levels and quality has become a prerequisite of formulating strategies for the sustainable development and utilization of water resources. In this study, data were obtained from 51 observation wells of depth to groundwater from 1999 to 2008 and 30 sampling wells of hydrochemical characteristics of groundwater in the Minqin oasis. The Kolomogorov–Semirnov test revealed that all data followed normal or log-normal distribution. A set of well-structured semivariograms also confirmed that the data had moderate (only for Mg²⁺ and K⁺) or strong spatial dependence. Based on spatial distribution, maps drawn using the ordinary Kriging interpolation method in different periods, the declining trend of the groundwater table was found to have been relieved since 2007, with the mean water table dropping 4.65 m from 1999 to 2008. Spatial comparison results further showed that the variations in groundwater levels in Baqu and Quanshan were more evident than those in Huqu, with mean decline rates of 0.64, 0.93, and 0.41 m/year, respectively. The mean value of total dissolved solids (TDS) was 3.34 g/L, and the groundwater in 76.2 % of the study area was brackish (TDS ≥ 1.0 g/L). From south to north, the groundwater types can be classified into three obvious zones based on the major ion distributions: SO₄ ^2?–HCO₃ ^?–Na⁺–Ca²⁺ type in Baqu, SO₄ ^2?–Na⁺–Ca²⁺ type in Quanshan, and SO₄ ^2?–C1^?–Na⁺ type in Huqu. TDS increased from the 1970 to 2005 and gradually decreased thereafter.     

滨海地基土层的空间插值分析

等值线图是研究地基土层发育分布规律的最主要方法,但是通过地质钻孔进行地基土空间插值的精度研究并不多见。本文以天津滨海新区全新统中组第Ⅰ海相层为例,对地基土层埋深及厚度进行了空间插值对比研究;采用验证法对普通克里格法、距离倒数权重法和薄板张力样条函数法的插值精度、插值效果进行了分析评价,重点探讨了空间尺度变化、钻孔数量变化对插值效果的影响,确定了滨海新区地基土层空间插值的最佳钻孔间距、钻孔数量。在2000 m×2000 m及原始数据尺度下,采用普通克里格法对不同工程地质分区内的地基土层埋深及厚度各等级分布面积进行了统计,分析了地基土层埋深和厚度的空间插值变化情况。研究结果表明:滨海新区地基土层埋深及厚度的空间插值总体以2000 m×2000 m空间尺度下的OK法插值效果最好,能准确地揭示出地基土层的空间发育分布规律。     

中国典型地区地下水位对环境的控制作用及阈值研究

研究采用理论分析和实践成果相结合、区域宏观分析与典型地区深入剖析相结合的研究方法,从地下水不合理开发利用引起的环境问题出发,选取华北地区、西北地区以及沿海地区作为典型区,分析地下水位对环境的控制作用,提出了具有针对性的地下水位控制阈值。华北平原有利于山前调蓄的地下水位埋深为10m、中东部平原浅层控制土壤盐渍化水位埋深为2~3 m、防止地裂缝的水位埋深为7 m、深层控制地面沉降水位埋深为50 m、浅埋岩溶区地下水位应控制在岩溶含水层上覆的松散岩类的底板高程(2 m)之上;西北地区控制天然植被衰败的地下水位埋深为2.0~4.5 m和人工绿洲灌溉期控制土壤盐渍化的地下水位埋深为1.2~1.5 m,非灌溉期中冻结期地下水位埋深1.3~1.5 m,冻融期为2.2~2.7 m;沿海地区防止海水入侵的地下水位阈值应控制在漏斗中心水位高程-5~-6 m,最大不超过-8 m。上述地下水位控制阈值的确定,为实施地下水总量控制和水位控制管理提供了科学依据。     

基于生态圈层结构稳定的地下水位计算与调控

干旱区绿洲灌区水资源集中开发使用,改变了地下水潜流场分布,造成了盐渍化和荒漠化并存的生态问题,严重威胁着绿洲的生态安全。以生态圈层结构理论为基础,深化研究潜水影响层概念内涵,构建干旱平原区潜水蒸发概念性模型,以黑河罗城灌区为例,从机理上揭示干旱区荒漠化与盐渍化的地下水埋深条件并进行定量计算与调控,主要成果如下:①描述了造成内陆河干旱区绿洲内部盐渍化和过渡带荒漠化的潜水蒸发运移规律,利用潜水影响层定义了盐渍化与荒漠化地下水临界埋深,并进行了定量计算,得到罗城灌区绿洲内部次生盐渍化的地下水临界埋深为1.3~1.5 m,过渡带荒漠化地下水临界埋深为8~13 m;②讨论了潜水影响层厚度定量公式中关键参数土壤当量孔径和液体表面张力在不同生态问题中的合理取值;③提出一种协同缓解干旱区盐渍化和荒漠化的地下水位调控方案,实现改善灌区内部盐渍化、控制过渡带荒漠化和水资源高效利用等多个目标。     

浅埋深地下水作用下苏打盐渍土水分动态变化特征

文章利用野外试验设施分别把地下水埋深控制在1.0,1.4,1.8,2.2和2.5m,研究在不同地下水埋深作用下苏打盐渍土土壤水分平衡和水分动态变化。同时,跟踪在地下水位不断波动条件下田间土壤水分的动态变化。结果表明:地下水埋深在1.0~2.5m时,苏打盐渍土土壤水和地下水的转化关系非常微弱,仅在长期干旱的条件下发生微量地下水毛细上升量;降雨和蒸散作用对苏打盐渍土体积含水量的影响深度不超过40cm,埋深大于1.0m的潜水对0~80cm深度苏打盐渍土体积含水量变化没有明显影响。