南水北调对自然环境影响的初步研究

本文主要讨论了从长江向黄淮海平原调水对自然环境的影响。研究水分循环和水资源的变化及与之有关的物质循环的关系,是研究跨流域调水对自然环境影响的核心问题。调水对环境影响的过程,大体可归结为如下的模式:调水→改变原有的水文情势→自然环境的变化→社会经济的变化。任何调水工程对环境的影响,均可按地理分区方法分为水量输出区、输水通过区和水量输入区。南水北调对水量输出区的影响主要在枯水期发生在输水点附近及其下游。输水通过区主要使输水渠两侧和蓄水体周围环境受到影响。大量长江水调入黄准海平原,在一定程度上将引起黄淮海平原生态系统的变化。     

塔里木河下游生态输水对地表水体面积变化的影响

以河湖为主体的塔里木河下游地表水体的面积受到输水工程的影响,在区域水循环、调节水平衡中扮演着重要角色.基于近20 a塔里木河下游Landsat 5、Landsat 7和Landsat 8影像资料和生态输水数据,综合采用Google Earth Engine(GEE)计算平台和多元统计分析方法,对地表水体面积变化及其对生...     

近20 a塔里木河下游输水对生态环境的影响

塔里木河下游是新疆生态环境问题比较突出的地区。为改善该地区恶化的生态环境,国家自2000年起向塔里木河下游实施了18次以生态建设和环境保护为目的的生态输水工程。近20 a来,塔里木河下游地下水位随输水次数增加呈不断上升趋势,生态植被不断修复,生态环境逐步好转。尤其是2017年实施第18次生态输水后,下输水量及其影响范围取得较大突破,引起社会高度关注。通过近20 a的断面来水监测资料,从水量、水质、地下水变化、植被恢复等方面,初步分析输水对生态环境的影响。同时,对前人研究的成果进行梳理和延展,使其对今后塔里木河下游的生态调度和科学管理起到指导作用。经分析得出以下结论：（1）虽然生态输水量基本都补给了生态植被和河道两侧的地下水,但持续性输水才是保证下游脆弱的生态环境稳定好转的根本途径。（2）输水使下游生态环境得到改善,现生态植被正在恢复,地下水位逐步抬升,地下水质明显好转。（3）采用汛期输水和间歇机动式调度,可使输水效益达到最大化。     

断流河道输水对地下水净补给量研究——以塔里木河下游为例

依据塔里木河下游断流河道2000—2006年8次生态输水期间地下水埋深监测数据,拟合了输水后地下水埋深与离河距离关系的曲线方程,进而对输水后地下水的补给量及其变化特征进行了计算和分析,探讨了生态输水的横向影响范围及其变化特点。结果表明,塔里木河下游区域输水后地下水总净补给量为7.82487亿m3,占总下泄水量的35.63％。8次输水过程中,除第2次输水和第6次输水外,其余各次输水期间,地下水净补给量都呈下降趋势。对输水后横向影响范围的分析表明,横向影响范围与输水量大小和持续时间密切相关。随着输水的进行,横向影响范围呈明显扩大趋势,纵向上各断面的横向影响范围的变化表现出了局部波动,整体变化与距离输水源头远近呈弱相关性的特点。     

东居延海湿地恢复进程研究

利用比值阈值法解译2000-2015年东居延海Landsat影像,获取逐月湿地、挺水植物及裸水水域面积,分析生态输水以来东居延海湿地恢复进程。研究表明:(1)2002年生态输水进入干涸的东居延海,之后湿地面积迅速扩大,2015年湿地面积达54 km~2,较2002年扩大了近1倍;2009年前湿地面积快速增长,湿地组成以水体为主(占比94%);2010年后湿地面积增速减缓,变化稳定,维持在55 km~2左右,挺水植物面积已达9 km2(占比15%)。(2)湿地面积年内变化呈明显季节性特征,2002-2003年湿地季节性有水;2004年以后湿地常年有水,10-11月湿地面积最大,7-8月湿地面积最小而挺水植物面积最大。(3)东居延海湿地面积及其变化特征与入湖水量和时间密切相关,适宜的生态输水调度是东居延海湿地健康的重要保障。     

塔里木河下游断流河道输水后潜水埋深变化规律研究

通过对塔里木河下游断流河道2000-2006年8次生态输水期间9个地下水监测断面40口监测井潜水埋深变化监测数据的分析,探讨了生态输水以来潜水埋深变化的规律.结果表明:在8次输水的影响下,潜水埋深总体有显著抬升.运用SPSS统计软件对监测数据进行的回归分析表明,近年来塔里木河下游地区潜水埋深抬升是生态输水作用的直接结果,且抬升幅度与输水持续时间和输水量大小成显著正相关关系,横向和纵向上还表现出潜水埋深抬升幅度随距输水源距离改变而变化的正相关关系.塔里木河下游地区地表水是地下水的主要补给来源,且地表水补给地下水主要是以线型渗漏补给,这是输水以来潜水埋深变化呈现上述规律性的主要原因.输水对潜水埋深的影响具有累积性和滞后性,随着输水的继续进行,潜水埋深变化的规律性会越来越明显.     

系统分析在东线引江水量平衡中的应用

本文根据自然地理地带性规律指标与水量平衡原理,提出了统一需水与环境要求的跨流域调水水量分配的系统分析模型,并以南水北调一期工程为例,展示了地理系统分析的具体应用。     

基于水库调蓄的黄河干流水体交换周期的量化研究

针对黄河流域存在的水危机,探讨水体交换周期的内涵和意义,分析水体蓄变情况下水体交换周期的变化特征,在此基础上建立基于水量调度和河段配水的黄河干流水体交换周期的量化模型,并计算了不同时间尺度下黄河水体交换周期。研究结果表明,水体交换周期可以从不同时间尺度上把握水资源的可更新能力,精确地确定区域水资源总量,指导水库的调蓄计划,为建立可持续利用的水资源供水系统及其管理提供科学依据。     

基于生态恢复的阿克苏河流域生态输水调度优化研究

生态输水调度是生态保护和恢复最有效的措施之一,实施生态输水对恢复干旱半干旱地区天然生态系统、维护绿洲生态系统健康具有重要意义。结合阿克苏河流域生态输水现状,在识别自然植被重点区和估算生态需水的基础上,建立了基于生态恢复目标的流域生态输水调度优化框架。首先采用高分系列影像识别自然植被信息,建立阿克苏河流域2015—2020年自然植被数据集,逐像元统计自然植被出现频次确定了艾希曼湖湿地区、第一师边缘胡杨林区、五团边缘胡杨林区3个自然植被重点区,面积达1257.69 km2;借助面积定额法和水量平衡法估算3个自然植被重点区的生态输水量分别为1.53×10⁸m³、2.73×10⁸m³、1.14×108m³;确定了流域生态输水的最佳时间为5—9月,单次或2次进行生态输水,建议单次生态输水量大于0.2×10⁸m³且输水天数大于10 d;渠系网络分析显示3个自然植被重点区设置的8个输水口可以作为今后生态输水路径的参考。研究结果对阿克苏河流域生态输水...     

南水北调对长江口盐水入侵影响的预测

本文简单地介绍了长江口地区盐水入侵情况,洪季长江上游径流量大,盐水入侵区在长江口外,对工农业生产没有什么影响.枯季,特别在干旱年份,长江口盐水入侵较为严重,在最不利的情况下,整个南支河段可为3‰左右的盐度所控制.文中根据实测资料的统计分析,预测了枯水年、平水年和丰水年南水北调对上海市吴淞口氯度变化的影响;还采用一维近似计算和相关分析法两个途径,预测南水北调后长江口5‰盐水入侵长度的变化情况.最后指出,洪季调水对长江口盐水入侵影响甚微,枯季调水,则需持慎重态度.长江口北支是盐水入侵的第二个自然污染源,如果堵塞北支,则可完全抵销南水北调所带来的对长江口盐水入侵的影响.     

长白山天池水循环条件分析与水量平衡计算

长白山天池区是松花江、鸭绿江、图们江的发源地,也是全国著名的旅游胜地。研究结合天池区地形地貌条件以及特殊的地质岩性和环状-放射状断裂构造特征,分析了天池水循环条件和水动力特征,明确了环状断裂构造的水力“消峰”作用和放射状断裂的导水作用,论证了天池补给区的地下水分水岭外扩的可能性。在天池区水循环与水动力条件分析的基础上,基于天池区2003—2020年气象水文监测数据,利用水均衡法对天池水量平衡进行了计算分析,结果显示,天池区的降水条件可以维持天池的水量平衡,距离环天池地表分水岭外侧高程850～2 200 m范围内的大气降水可以维持天池年排泄量3 600万m3的水量平衡,水量平衡区对应的地表高程平均高于天池水面（2 189.7 m）约125 m。     

粗木质残体(CWD)的水文生态功能——当前森林水文研究中被忽视的重要环节

目前对森林生态系统粗木质残体的研究主要着眼于数量动态、分布格局、分解速率以及生物多样性保护的作用上，而对江河上游森林生态系统中粗木质残体的水文调蓄、缓洪滞淤等功能至今还未能引起足够的重视。CWD作为森林生态系统的重要部分，茯水文生态功能的发挥主要是通过影响降水在林内的再分配以及林内微环境来实现的。森林CWD水文功能的发挥要同时受到外界环境和其本身持水性能的影响。CWD腐朽级别愈高，自然相对含水量愈高，而且愈容易吸水达到饱和。在长江上游亚高山暗针叶林生态系统中，自然状态下CWD可以蓄持约7.41mm的降水，若使CWD全部达到饱和则可以蓄持降水达9.91mm，这意味着自然状态下的CWD的有效持水量可达到2.50mm，无疑对于长江上游森林生态系统的蓄水调水、滞洪防蚀功能是一大贡献。     

塔里木河下游生态输水对沙漠化逆转的影响

塔里木河下游是我国沙漠化最严重的地区之一。由于人类不合理的资源开发, 导致320km河道断流、大面积湿地消失、地下水位大幅度下降、天然植被全面衰败, 沙漠化程度加重。作者结合塔里木河下游生态输水和近3a的实地监测资料, 分析输水前后塔里木河下游典型地区沙漠化程度的变化, 并就生态输水对塔里木河下游沙漠化逆转的影响进行了讨论。结果表明, 生态输水后, 河道附近地下水位大幅度抬升, 植被种类和盖度明显增加, 部分地区沙漠化得到逆转。从实现逆转的沙漠化土地的空间分布看, 在纵横两个方向上表现出明显的变化规律, 在纵向上表现为上游土地沙漠化逆转的强度和范围较下游大; 在横向上, 表现为距输水河道越近变化越明显的特点。考虑到输水影响范围较小, 建议对现行的输水方式和输水规模进行适当调整。     

南水北调西线一期工程调水新增水资源利用

南水北调工程是实现中国水资源南北调配、东西互济,形成水资源合理配置格局的战略性工程。南水北调西线一期工程已初步确定先行从长江上游的雅砻江调水40亿m³至黄河上游的洮河,经洮河至刘家峡水库后入黄河干流。本研究从南水北调西线调水新增水资源量入手,结合新提出的黄河干流甘肃段的新型水土格局（即“弦弧”两支主要输水路线下）,重点对新增水资源量的利用进行思考,并分析了新型水土格局下新增调水对黄河干流甘肃段、西北内陆区石羊河流域、内蒙古阿拉善地区和宁蒙灌区等受水区的影响。研究结果有利于水资源稀缺地区输调水资源可持续合理利用,可为黄河流域上游生态保护与高质量发展的战略规划实施提供参考。     

长江三峡水库兴建后库周地区辐射平衡与地面径流变化之探讨

从地球表面水量平衡,热量平衡两个基本方程出发,通过对其中一系列变量在三峡建库前后变化的分析,推导库周地区辐射平衡Ｒｇ蒸发量Ｅ,年径流量ｆ等重要水热因素将会发生的变化,从而可对整个库区环境的演变窥豹一斑。     

洞庭湖与长江水体交换能力演变及对三峡水库运行的响应

运用洞庭湖区与长江干流相关控制站1951-2010 年实测水文数据, 在分析江湖水力关系的基础上, 从不同时间尺度分析江湖水体交换能力的演变特征及其对三峡水库运行的响应。结果表明:① 7-9 月长江荆南三口对洞庭湖的补给能力较强, 1-3 月洞庭湖对长江的补给能力较强;② 江湖水体交换系数具有明显的年代际波动, 其中1951-1958 年、1959-1968 年荆南三口对湖泊的补给能力较强, 而2003-2010 年湖泊对长江的补给能力增强;③ 三峡水库运行后无论是典型年还是在水库不同调度方式运行期, 三口分泄能力减弱, 入湖水量减少, 而因四水入湖水量占绝对优势, 湖泊对长江的补给能力明显增强;④ 尽管影响江湖水体交换能力的因素极为复杂, 但从总体上讲, 除受流域降水波动影响外, 江湖水体交换能力在不同时间尺度上的演变特征及其过程均随着江湖水体交换量的变化而变化, 说明江湖水体交换能力强度与江湖水体交换量之间存在着彼此消长的关系。     

西线调水工程对水量调出区的环境影响分析

介绍了南水北调西线工程新的调水方案 ,工程所在位置及其影响所及的区域。在此基础上 ,从自然环境和社会环境两个方面 ,对南水北调西线工程水量调出区可能产生的主要环境影响问题进行了初步研究 ,包括调水对气候、动植物、水质、水库区及周边地质环境、人群健康等的影响 ,以及水库淹没对社会经济的影响等。其主要结论是 :1对库区、坝址临近地区的气温、降水影响均较小 ,由于库区水汽蒸发量增加对局地降水的贡献率约为 0 .0 0 4～ 0 .0 0 8;对干旱河谷区气候虽有影响 ,但很微弱。 2对生物会产生一定影响 ,主要表现在对渔类区系组成、种群结构等方面。对陆生生物造成一定数量的减少 ,但不会造成生物物种资源的减少。3坝址下游水质比现在有所下降 ,但由于河段所在位置人口密度低 ,污染较轻 ,对水质不会有大的影响。 4淹没损失小 ,移民少。本文可为西线调水工程对环境影响研究提供部分参考依据。     

伊犁喀什河流域丰水期氢氧稳定同位素及水化学特征

气温升高加速高山冰雪消融,造成伊犁喀什河的水文循环及水量平衡发生变化。关于该流域水汽来源、水体补给等问题的研究大都基于年际变化分析、氢氧稳定同位素的季节性对比,缺少针对丰水期、枯水期的特征分析,不利于系统探究丰水期及枯水期水体水化学控制因素或水体补给情况的个别差异。本文利用2018—2021年丰水期在新疆伊犁喀什河流域采集的不同水体水样,运用不同水体氢氧稳定同位素方程线比对及离子比值法,综合Piper三线图、Gibbs图等分析区域水体水化学、氢氧稳定同位素特征,探讨水体补给问题。结果表明：(1)研究区水体均呈弱碱性。地表水水化学类型为HCO₃-Ca型,地下水受石膏溶解影响,SO₄^2-含量增加,水化学类型为HCO₃-SO₄-Na-Ca型;(2)岩石风化作用是研究区地表水与地下水水化学性质的主要控制因素。地表水受到降水的轻微影响但不显著、井水受蒸发-浓缩作用影响;地表水离子主要来源是硅酸盐矿物或石膏,地下水离子主要来源为碳酸盐、石膏或硅酸盐矿物;(3)综合地表水与地下水水化学及不同...     

地理学视角的农业节水理论框架与水资源可持续利用

水资源亏缺是中国农业可持续发展面临的主要挑战。本文从地理学的综合性视角出发,提出区域农业耗水与生产、生态效益关系的概念模型,拓展了“土壤—作物—大气系统界面节水调控理论”,构建了节水与适水并重的农业综合节水研究体系及其理论框架。并以华北平原为例,探究了中国缺水区农业水资源可持续利用途径。基于田间水循环及节水潜力的研究表明,华北平原小麦—玉米一年两熟农田年水分净亏缺220 mm,要实现农田尺度水平衡,需改为二年三熟,甚至一年一熟;京津冀区域尺度模型模拟表明,若通过调整农业种植规模和结构来平衡区域地下水超采,则小麦产量只能满足75%的口粮需求,要实现地下水采补平衡下的粮食自给,需要外部调水来补足水资源亏缺;基于农田耗水结构的节水试验表明,与地面灌相比,地下滴灌的小麦季、玉米季蒸散分别减少88 mm、60 mm,年均可节约耗水1480 m³/hm²。因此,深度田间节水技术会对种植结构和种植制度调整的节水效应产生显著支撑,从而实现稳定农业产能和水资源可持续利用的双重目标。从地理学综合视角出发,未来应更多关注变化环境下水资源的形成、转化和利用,从水量和...     

基于国际法的跨境水分配关键指标及其特征

基于《国际淡水条约数据库》及1999 年以来相关跨境水资源利用与管理的研究成果,通过综合分析1864-2002 年49 个跨境水分配条约中的6 类28 项分水指标的区域与演进特征,判识跨境水分配的关键指标,结果表明：分水指标在实践中存在着明显的区域差异,在欧美发达地区的分水主要指标首先是维持最小水量,其次是多年平均水量,而亚非及南美洲欠发达地区则反之;少水区河流水分配的主要指标是多年平均水量和维持最小水量指标,而多水区河流则是维持最小水量和最大取用水量指标;从1864-2002 年分水条约签订的4 个历史时期上看,条约数量呈现少-多-较少-持平的变化趋势,条约的区域分布呈现出从欧美地区向亚非地区转移特征;主要分水指标从最早的维持最小水量和多年平均水量指标,演变到维持最小水量和最大取用水量指标,再到水利设施运行和多年平均水量,至最近的维持最小水量和多年平均水量指标,主要指标具有变化往复特点.综合跨境水分配条约中主要指标在不同时期及不同地区应用特征,可确定跨境水分配的关键指标为维持最小水量指标.