论内陆干旱区依赖地下水的植被生态需水量研究关键科学问题

地下水资源在内陆干旱区具有重要的植被生态功能, 依赖地下水的植被生态系统的需水量是目前流域水资源综合管理的重要组成部分.在分析地下水资源生态功能研究进展的同时, 系统阐述了内陆干旱区依赖地下水的植被生态需水量研究的几个关键科学问题: ①依赖地下水的植被生态系统的识别方法; ②地下水对植被生态系统作用机制的分析; ③地下水关键属性安全界限的确定; ④地下水系统结构分析; ⑤生态用水配置方案的确定; ⑥区域尺度地下水-天然植被系统关系的概念模型.并逐一提出了这些问题的解决方案, 能够为干旱区植被生态系统保护和恢复提供思路, 也能够为水资源开发利用与以植被生态系统保护为中心的干旱区生态文明建设提供地学支撑.      

陆生植被对河流沉积作用的影响：生物沉积作用研究的一个重要主题*

河流是大陆景观最为动态化的地貌构成单元,地质学家经过长期的研究,得出了一个引人注目的假说,即古生代中期曲流河的显著发育与陆生植被的繁盛存在紧密的联系,从而导致了在陆生植被对河流沉积作用影响方面的深入研究。尽管还存在一些不同的认识和争论,陆生植被对河流沉积作用的影响,得到了越来越多的地质事实的支持。立足于前人的研究成果,从陆生植被阶段的划分以及植物在古生代早中期关键的演变事件入手,介绍植被的起源和演化与河流沉积作用尤其是河流样式演变之间的耦合关系。厘清上述科学理念的变化和进步,将有助于河流相沉积的正确解释,从而为现代和古代河流过程的进一步研究提供重要的思考线索和研究途径。更为重要的是,在地球历史长河之中,有胚植物（陆生植物）在陆生大陆景观上的古生代繁殖是最为壮观的变化之一,由此而造成的全球变化包括：（1）由于岩石风化作用和碳储存的增强,将造成的大气圈二氧化碳含量的降低;（2）晚古生代冰川作用;（3）陆生营养物径流量的增加与海洋生物的灭绝事件之间的联系等。所以,陆生植被的起源与演化对河流沉积作用的影响,就成为生物沉积作用研究的一个重要主题。     

水资源系统中地下水系统数学模型研究

地下水系统作为水资源系统的珍上有机组成的部分,与地表水、土壤水、大气水之间有着极其密切的联系。从水资源系统出发,研究地下水与地表水、土壤水、大气水之间的内在转化关系,并将此种联系定量化耦合进地下水系统模拟模型,从而建立统一于水资源系统的地下水系统数学模型。这是械建大气、植物、包气带地下水系统（ＧＳＰＡＣ）统一体的重要组成部分。研究表明,所建模型对于准确预测地下水动态变化、提高地下水资源评价的精度和     

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。     

公主岭市西部水源地地下水系统初步研究

本文以公主岭市西部水源地为例,以地下水系统的观点,对该区进行了全面的系统化、模型化和最优化,建立了地下水系统的预报模型和管理模型,推求了各系统的资源量及水位、水质分布规律,最后得出了该区地下水最佳开采量和取水工程方案。     

基于SWAT-MODFLOW地表-地下水耦合模型的结构与应用研究

为了利用Seonggyu Park和Ryan T.Bailey的SWAT-MODFLOW耦合程序实现地表、地下不同范围模型耦合,同时探究耦合程序输出的以SWAT计算的地下水补给量和以MODFLOW网格计算的补给量之间的差异,以及耦合程序在有关地表地下水研究上的优势。本文以该耦合程序示例模型美国佐治亚州南部小河流域（LRW）为例,选取模型中SWAT划分的104号子流域为边界,用GMS10.4建立地下水流模型,最后将地下水流模型和原SWAT模型进行耦合。研究结果表明：(1)耦合程序能实现以地表分水岭自然边界为范围的SWAT模型与以子流域为边界的小范围MODFLOW模型的耦合,但由于地下水流模型网格边界和子流域边界不能完全匹配,导致MODFLOW以网格计算的地下水降雨补给量和SWAT统计的地下水降雨补给量存在差异,误差随网格变小而变小;(2)耦合后各均衡项发生了变化,河道对地下水的总补给量变为耦合前的15.25%,地下水向河道的总排泄量比耦合前多19.29%,总降雨补给比耦合前多17.07%,总蒸发量是耦合前的3.08倍。经过研究发现耦合模型能更准确的模拟地表地下水文过程,反映降水与地下水、...     

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...     

地下水系统理论研究综述

地下水系统理论是目前水文地质研究的重要指导思想和分析工具,地下水系统的研究已成为正确评价和合理开发、利用和保护区域地下水资源的基础。从一般系统的概念入手探讨了系统思想的基本观点,简要讨论和分析了地下水系统的概念,综述了地下水系统理论的发展历程和应用实例,指出地下水系统理论的应用尚未形成统一明确和易于操作的规范方法,建立一套便于掌握与操作的地下水系统理论应用规范或方法框架,应该是今后地下水系统理论和方法研究的主要任务之一。     

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。     

毛乌素沙地植被与地下水关系

以植被的种群和盖度、地下水埋深、包气带含水率、地下水矿化度和包气带含盐量等指标,研究毛乌素沙漠腹地地区植被与地下水的关系,确立了研究区优势植被沙蒿（Artemisia）、沙柳（Salix psammophila）和苔草（Carex）的适生地下水埋深、包气带含水率、地下水矿化度和包气带含盐量。研究表明：地下水埋深、包气带含水量对植被种群影响非常敏感,而地下水矿化度和包气带含盐量则为不敏感指标。另外,地下水埋深对以地下水为水分来源的植被盖度较为敏感,而总盖度为不敏感指标。     

陕北能源化工基地地下水开发的植被生态效应及对策

为了建立陕北能源基地基于生态良性循环的地下水开发利用模式,依据生态学和水文地质学原理,采用生态-水文地质调查与遥感定量分析相结合的方法,在研究陕北能源化工基地的植被生态空间分布特征、近30年来的演化趋势和影响因素的基础上,从植物类型、植物根系、植被指数与潜水埋深对比分析入手,建立了本区地下水位埋深与植被生态的依存关系,确定了影响植被生态的地下水位阈值,并开展了地下水开发的植被生态环境效应敏感性区划,提出了基于生态良性循环的地下水资源开发利用对策。     

The protection of groundwater dependent ecosystems in Otago, New Zealand

Surface waters (streams, rivers, and wetlands) are the most important groundwater dependent ecosystems (GDEs) in Otago, New Zealand. Pumping wells in the vicinity can deplete water in the GDE. In Otago, most of the surface water resources are allocated and a method, which would assist in the implementation of water management policy, is needed to acknowledge the strong hydraulic link between surface and shallow groundwater. A simplified method has been developed which derives a numerical relationship between the bore pumping rate and the distance between the bore and surface water body beyond which depletion is considered insignificant. A range of GDE depletion scenarios are examined at various combinations of hydraulic parameters to find a minimum distance for a given pumping rate, at which 90% of the modelled surface water depletion scenarios become less than a threshold GDE depletion after a specified time. A buffer zone, based on the minimum distance is placed around GDEs, and groundwater abstraction rights within the buffer are subject to stricter rules. Applicants wishing to abstract from bores within the buffer zone will need to address the environmental impact of the proposed activity on the GDE.     

基于数值模型的地下水污染预警方法研究

地下水是中国许多城市主要的供水水源,目前中国部分城市地下水已受到不同程度的污染,导致地下水资源供需矛盾日益突出。进行地下水污染预警是保护地下水资源的一个有效措施,当前国内外相关研究刚刚起步,有关预警理论、方法和技术框架仍未形成一套完善的体系。本文简述了地下水污染预警的研究现状及存在的不足,并以中国北方某铬渣场地为例,根据当地的水文地质条件,利用数学模型建立了地下水污染预警模型,给出了不同等级的地下水污染预警分区,研究结果可为当地地下水污染防治和地下水污染控制规划提供科学依据。     

国内外地下水入海通量研究现状与趋势

地下水向海排泄是海陆相互作用的重要过程,它可能是陆地污染物质和营养盐排放入海的重要通道,会对近岸的海域环境产生一定的影响。它已在国外受到相当多的重视,而我国的相关研究还很少见。文中介绍了该领域的三种主要方法:原位测量方法、模型技术和示踪技术,且探讨了其发展方向及趋势。     

Remote sensing and GIS based determination of groundwater dependent ecosystems in the Western Cape, South Africa

Finding the location of groundwater dependent ecosystems (GDEs) is important in determining the extent of restrictions that need to be placed upon the abstraction of groundwater. Remote sensing was combined with geographical information system (GIS) modelling to produce a GDE probability rating map for the Sandveld region, South Africa. Landsat TM imagery identified the areas indicating the probable presence of GDEs and GIS assisted in their delineation. Three GIS models were generated: a GIS model predicting landscape wetness potential (LWP model) based on terrain morphological features; the LWP model was modified to highlight groundwater generated landscape wetness potential (the resulting GglWP model); and a groundwater elevation model was interpolated, combining groundwater level measurements in boreholes in the region with digital elevation model data. Biomass indicators generated from Landsat were classified and combined with the GIS models, followed by field verification of riverine and wetland GDEs. The LWP model provided the most accurate results of the three models tested for GDEs in this region.

基于GIS的地下水信息管理系统分析

GIS支持下的地下水信息管理系统开发是当前水资源管理研究的热点之一，它能够根据用户的触发指令，借助基础软件和特定的功能模块，将离散的数据整合为符合用户需求的知识信息以辅助决策。通过对地下水信息的内容、组成及其特征的分析，刻画了系统内部的数据流、信息流和知识流。在分析系统用户类型及层次的基础上，抽象出系统用户一功能规约表。基于对开发原则、开发工具和开发模式的分析和讨论，给出一种可行的基于GIS的地下水信息管理系统逻辑模型。     

Geochemistry of the Rare Earth Elements in Natural Terrestrial Waters：A Review of What Is Currently Knows

The range of observed chemical compositions of natural terrestrial waters varies greatly especially when compared to the essentially constant global composition of the oceans.The concentrations of the REEs in natural terrestrial waters also exhibit more variation than what was reported in seawater,In terrestrial waters ,pH values span the range from acid up to alkaline,In addition,terrestrial waters can range from very dilute waters through to highly concentrated brines.The REE concentrations and their behavior in natural terrestrial waters reflect these compositional ranges,Chemical weathering of rocks represents the source of the REEs to natural terrestrial waters and ,consequently,the REE signature of rocks can impart their REE signature to associated waters,In addition,Because of the typical low solubilities of the REEs both surface and solution complexation can be important in fractionating REEs in aqueous solution.Both of these processes are important in all natural terrestrial waters,however,their relative importance varies as a function of the overall solution composition,In alkaline waters,for example,Solution complexation of the REEs with carbonate ions appears to control their aqueous distributions whereas in acid waters,the REE signature of the labile fraction of the REEs is readily leached from the rocks.In circumneutral pH waters,both processes appear to be important and their relative significance has not yet been determined.     

基于数值模型的地下水水位预警体系研究——以临汾盆地为例

地下水是中国许多城市主要的供水水源,对地下水的过量开采将导致地下水降落漏斗、地面沉降和地裂缝等环境地质问题.进行地下水水位预警体系的研究对于合理开发和有效利用地下水资源具有重要的现实意义,笔者以临汾盆地为例,根据当地的水文地质条件,利用数学模型建立了地下水水位预警体系,研究结果可为当地水资源的可持续利用提供科学依据.     

应用信息熵方法对地下水观测网的层次分类——以河北平原地下水观测网为例

本文主要针对目前地下水观测网存在的层次不清问题,提出了基于信息熵理论新的分类方法.文章列举了观测网层次问题的表现,原因和可能造成的后果,提出地下水观测网的层次性应该对应地下水流动系统的层次性.认为地下水观测网就是一种信号通讯网,水位信号具有可传递性、差异性以及衰减性等特征,可以运用信息熵理论中的互信息概念,定量刻画观测孔之间的信息联系,并以这种信息联系程度作为观测孔层次分类的主要依据.作者以河北平原地下水观测网为实例,研究了区域尺度和局部尺度观测网的分类,结果表明信息熵方法可以很好地解决此类问题.