用同位素方法研究额济纳盆地承压含水层地下水的补给

本文通过环境同位素、温度、电导率和人工示踪等方法研究了黑河下游古日乃和额济纳盆地深部承压水的补给源 ,初步揭示了额济纳盆地承压水来自于祁连山的降水 ,是部分祁连山西端雪水直接渗入山前的深大断裂 ,在玉门宽滩山一带注入与之相交的阿尔金断裂 ,然后继续向东补给至巴丹吉林沙漠 ,并顺着古日乃断层补给到额济纳盆地。通过蒸发量计算得到的补给量为 5× 10 8m3/a。黑河流域承压水中的 T(氚 )为 17.8～ 0 .1TU ,地下水的年龄与取样孔的位置有关 ,靠近强渗漏带附近的地下水的年龄只有 2 0～ 30 a。古日乃、拐子湖的湖泊、泉、沼泽等消失的主要原因是由于 5 0 a来温度升高、蒸发量增加和下游抽水量增大的原因。该项研究对于重新认识额济纳盆地、古日乃、巴丹吉林沙漠的地下水补给与黑河下游水资源调度、开发与利用具有十分重大的意义     

内蒙额济纳绿洲环境恶化的思考

本文介绍了黑河下游额济纳绿洲的自然概况和４０年来由于人类活动（盲目性和无政府状态、兴修水利工程、植被退化、片面追求目前的经济效益、短地行为等）造出水资源减少，地下水位持续下降，居延海干涸，土地沙漠化和盐渍化，植被退化等．其中主要原因是黑河下游的地表水径流量减少，中、下游开发利用不合理所致．全流域的管理协调水资源是解决额济纳绿洲环境恶化的先决条件．进而才能落实生态平衡的技术措施．     

松嫩平原第四纪以来生态环境演化的影响因素

松嫩平原第四纪以来的生态环境发生了多次变迁,在地质历史时期受控于自然因素新构造运动和冰期气候旋回共同制约着第四纪生态环境演变的历史,新构造运动使平原隆起、拗陷、水系变迁和地貌重塑;东亚季风等气候因素在生态环境演化的过程中起着重要作用?并且新构造运动与气候演变具有准同步性。随着人类社会的发展,社会因素的影响逐步加强,已构成现代生态环境恶化的决定怀因素。     

粒度和元素证据指示的居延海1.5kaBP来环境演化

居延海是黑河的终端湖, 在最近3 000 a来已由原来面积 800 km2逐渐萎缩而最终干涸, 同时其周边环境也发生了巨大的变化.东居延海(索果诺尔)湖相沉积的粒度和元素资料研究结果表明: 明清以前湖泊的变化主要受气候变化的影响, 温暖时期, 气候偏湿, 入湖水量增多, 湖泊面积扩大, 流域化学风化作用增强; 寒冷时期, 气候偏干, 入湖水量减小, 湖泊萎缩, 流域化学风化作用减弱.明清之后特别是近40 a来, 由于黑河上中游地区大规模的土地开发及水资源利用, 入湖水量不断减小, 甚至河流断流, 最终导致了目前居延海的干涸.     

西北地区近年来内陆湖泊变化反映的气候问题

内陆湖泊是气候变化敏感的指示器,高山湖泊处于自然状态,受人类活动影响较小,能够较真实地反映气候状况,而内陆河尾闾湖变化是自然和人类活动共同作用的结果.利用NOAA/AVHRR、EOS/MODIS卫星资料和相关文献资料研究分析了祁连山哈拉湖和大、小苏干湖,黑河下游东居延海、新疆博斯腾湖、塞里木湖和艾比湖面积变化.结果表明,近年来祁连山哈拉湖面积呈逐渐扩大趋势,大、小苏干湖面积变化稳定;2002年是黑河流域降水较多的年份;2002年新疆内陆和高山湖泊面积显著增加,预示着这些地区降水增多,冰雪融化加快.内陆湖泊变化应引起人们的关注.     

松嫩平原生态地质环境变迁构造-气候旋回机制探讨

论述了松嫩平原第四纪以来生态地质环境的变迁过程并对其演化机制进行了初步探讨。新构造运动是本区生态环境变迁的主要内动力,直接影响地形起伏和地貌形态,制约水系的变迁和沉积环境的演化。东亚季风作为新构造运动的间接产物,对本区气候的波动产生重要影响。新构造运动和东亚季风共同控制着本区第四纪以来生态地质环境的演化历史。     

环境约束下塔里木河下游地区人类活动的历史演进

在参考历史文献和考古成果的基础上,结合野外考察,研究了历史时期以来塔里木河下游的环境变迁和人类活动演化过程.研究认为,历史时期下游地区人类活动受气候影响下的河流生态环境变化的制约;19世纪末以来塔里木河上游地区的水土资源开发,使得下游水量减少,造成下游生态环境急剧退化,下游人类活动虽不稳定,但总体是进步的.20世纪90年代以来,下游生态环境进一步恶化,在制度与技术进步的支持下,人类生产空间扩张迅速、效益不断提高的同时,下游河道进一步退缩,天然绿洲沙漠化持续发展,下游尾闾垦区毗连沙漠,成为抵御绿洲生态环境退化的生态经济区,人工绿洲维持发展的代价高昂.因此,下游人地关系走向良性发展的前提是全流域开发利用水资源保持在下游生态环境不退化的限度内.     

水系形成与发展的元胞自动机模型研究

河流水系的形成是在一定地质、地形、气候等条件下,水流自由发展的结果,具有自组织临界性。采用元胞自动机模型,对水系自组织形成的随机过程进行了模拟。通过改变地质、地形、气候等条件,模拟了与自然水系相吻合的多种河流水系。结合水槽实际,模拟了与水槽试验结果相似的水系形成。并通过概化形式,模拟了黄河源头东昆仑阿拉克湖地区第四纪水系演化过程,取得了良好的模拟效果。     

黑河下游水环境变化对生态环境的影响

黑河下游地区深处内陆腹地,气候极度干旱,冬春季节多大风,生态环境恶劣,黑河进入下游地区的水量是维系区内生态的主要水源。20世纪80年代以来,由于中游地区过量开采,流入下游的水量大幅减少,导致东、西居延海相继干涸,绿洲草场大面积沙化,沙尘暴肆虐,生态环境恶化。2002年以后,由于执行国务院有关黑河分水方案,东、西居延海相继恢复湖面,绿洲区生机盎然,生态环境得到恢复。黑河下游地区地下水储存量达到3000×108m3以上,水质较好。黑河沿途渗漏是地下水的主要补给来源,不同河段渗漏的水量通过古河道网络迳流、排泄,维系着额济纳绿洲和古日乃荒漠绿洲植被生态。目前,正在修建旨在防止河床渗漏的甘蒙引水渠,遗弃原有河道,将会切断地下水的补给,导致依靠地下水滋养的古日乃荒漠绿洲植被消失,形成新的规模巨大的沙尘暴源区。     

黑河下游生态调水对水资源时空变化的影响分析

分析了黑河流域地表水、地下水资源在调水前后的时空分布变化,评价了黑河生态调水引起水资源的时空变化规律。黑河在调水前进入下游的水量明显受中游用水影响,20世纪90年代后,进入黑河下游地区的水量逐年减少,导致地下水位下降,出现草场大面积沙化和沙漠化、林地面积减少等生态环境问题。自2000年开始至2003年,按照分步实施、逐步到位的原则,国家对黑河水资源实行统一管理和调度,实现国务院批准的分水方案,自2004年开始转入正常调度,下游来水量比调水前有明显增加,2000～2004年、2005～2008年正义峡断面增加下泄量分别为1.62×108m3、2.35×108m3,哨马营断面来水增加1.34×108m3、1.18×108m3,狼心山断面来水增加1.64×108m3、1.41×108m3。调水后黑河下游区域地下水位逐年回升,整个额济纳绿洲地下水位回升了0.56m,东西河上游、赛汉桃来、吉日格朗图区域地下水位分别回升了0.26m、0.05m、0.78m。使东居延海得到恢复,最大水面面积达35.7km2,西居延海得到一定的水量补给,环湖地区生态环境逐步得到恢复。     

Groundwater replenishment analysis by using natural isotopes in Ejina Basin, Northwestern China

The Ejina Basin underlying complex aquifers is located in the lower reaches of the Heihe River with an arid climate and 40 mm mean annual precipitation. As the balance of the natural ecosystem in the Ejina Basin is fragile and easily upset, it is very important to estimate and rationally use the limited groundwater resources to maintain the balance. Water samples were collected from the Heihe River and wells for chemical and isotopic measurements across the basin. The Piper diagram gives two main types of hydrochemical features. Against the background of the regional geology, combining isotope ¹⁸O, tritium, and chemical analysis with groundwater flows indicated by a shallow groundwater level contour map, different kinds of groundwater sources and ways to replenish groundwater were discovered. North of the study area are artesian wells that are replenished by the mountainous area at the boundary between China and Mongolia. Replenishment for most of the groundwater resources of the Gurinai oasis comes from the Heihe River seepage flow of the highly conductive paleochannel, not from the Badain Jaran Desert as indicated by TDS and tritium analysis. The different groundwater ages which are younger than 35 years were approximately estimated by radioactive isotope tritium (T). By such efforts, groundwater resources can be effectively evaluated with the engineering impact of the Heihe River Project.     

基于SEBS模型和Landsat 8数据的黑河下游蒸散发时空特性分析

对黑河下游地区蒸散发量的估算及其时空特性的研究,有助于进一步了解流域水循环,合理利用水资源,防止生态环境进一步恶化。利用SEBS模型估算了黑河下游额济纳绿洲2014年15天的日蒸散量,将SEBS估算的日蒸散与不同下垫面5个站点的EC实测值进行对比,其均方根误差和确定性系数分别为1.2 mm、0.85（5个站点）,0.5 mm、0.96（2个站点）,表明SEBS模型的结果是合理的,可以适用于黑河下游额济纳绿洲地区的地表蒸散量的估算。同时分析了黑河下游蒸散发的时空变化规律,结果表明,黑河下游额济纳绿洲地区,蒸散发在时间上存在明显的季节变化规律：夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季;空间上呈现明显的沿河分布的趋势。不同土地覆被类型蒸散发有相似的季节变化特征,但其季节变化幅度并不相同,规律为：水体 > 耕地 > 灌丛地 > 草地 > 裸土地 > 沙地。     

早更新世松花江水系反转

水系重建对于理解全球变化和区域响应至关重要。松花江水系演化研究极为薄弱,尤其对第四纪早期松花江水系是否发生倒转一直存在争议,且无明确证据。河流沉积物是水系演化最直观的证据。为此,选择哈尔滨荒山（HS）钻孔岩芯沉积物作为研究对象,对其进行了磁化率、古地磁和Sr?Nd同位素组成分析。结果表明,岩芯62.3 m（0.94 Ma B.P.）深度上、下地层的磁化率和Sr?Nd同位素特征存在较大差异。62.3 m以下地层磁化率极低,多次出现0值,且变幅较小。Sr?Nd同位素组成与依兰方向现代水系的Nd同位素特征相近;然而62.3 m以上地层磁化率急剧增大,并呈现周期性的高低变化。Sr?Nd同位素组成小幅度变化,表现出与松原方向现代水系相近的Nd同位素特征。表明了早更新世晚期松花江中上游（肇源—依兰河段）水系流向曾发生反转。早更新世早—中期,松花江中上游与下游尚未贯通。以佳依（佳木斯—依兰）分水岭为界,松花江下游向东流经三江平原,而松花江中上游向西流入松嫩湖盆;早更新世晚期,由于构造—气候变化的共同作用,佳依分水岭不断抬升,而三江平原和松嫩平原持续下降,导致分水岭两侧河流向源侵蚀,在0.94 Ma B.P.,佳依分水岭被切穿,松花江中上游水系被下游水系所袭夺,流向开始倒转,中上游与下游贯通,现代松花江水系逐渐建立。     

Recharge to the inter-dune lakes and Holocene climatic changes in the Badain Jaran Desert, western China

We present new estimates on evaporation and groundwater recharge in the Badain Jaran Desert, western Inner Mongolia of northwestern China, based on a modified Penman Equation suitable for lakes in China. Geochemical data and water balance calculations suggest that local rainfall makes a significant contribution to groundwater recharge and that past lake-level variations in this desert environment should reflect palaeoclimatic changes. The chronology of lake-level change, established by radiocarbon and U-series disequilibrium dating methods, indicates high lake levels and a wetter climate beginning at ca. 10 ka and lasting until the late mid-Holocene in the Badain Jaran Desert. The greatest extension of lakes in the inter-dune depressions indicates that the water availability was greatest during the mid-Holocene. Relicts of Neolithic tools and pottery of Qijia Culture (2400-1900 BC) suggest relatively intensive human activity in the Badain Jaran Desert during the early and middle Holocene, supporting our interpretation of a less harsh environment. Wetter climates during the Holocene were likely triggered by an intensified East Asian summer monsoon associated with strong insolation.     

黑河下游额济纳三角洲河道渗漏对地下水补给研究综述

干旱区河道渗漏是河道径流转化为地下水的一种主要方式. 河道渗漏系数是确定河流与地下水之间转化量的重要参数, 也是建立地下水模型的关键. 从河道渗漏运动的研究方法、 河道渗漏时空动态变化、 河道渗漏特征规律与机理以及河道渗漏模拟研究等方面入手, 综述了国内外有关河道渗漏研究方面的进展情况以及发展趋势. 同时对黑河下游额济纳三角洲地区的河道渗漏研究现状及存在的问题进行了阐述, 分析当前研究的不足. 针对黑河流域下游额济纳三角洲水系与河道特点, 提出如下建议: 从河道渗漏的时空动态变化分析入手, 开展典型渗漏观测试验、 进行河水位、 流量、 河床含水量、 地下水位的连续观测和同位素示踪试验, 测定河道渗漏与地下水运动参数; 建立河道渗漏模拟模型, 模拟和预测不同情景下河道渗漏过程. 为该地区的河道渗漏补给地下水的定量化研究提供新的思路, 为制定科学合理的水资源利用规划和维护绿洲稳定及可持续发展提供科学依据.     

The research of groundwater flow model in Ejina Basin,Northwestern China

Water resources is a primary controlling factor for economical development and ecological environmental protection in the inland river basins of arid western China. Groundwater, as the important component of total water resources, plays a dominant role in the development of western China. In recent years, with the utilization ratio of surface water raised, the groundwater recharge rate has been reduced by surface water, and groundwater was exploited on a large-scale. This has led to the decline of groundwater levels and the degradation of eco-environments in the lower reaches of Heihe watershed, especially. Therefore, the study on the groundwater-level change in recent years, as well as simulating and predicting groundwater levels changes in the future is very significant to improve the ecological environment of the Heihe River Basin, coordinate the water contradiction, and allocate the water resources. The purpose of this study is to analyze the groundwater-level variations of the Ejina region basin on a large-scale, to develop and evaluate a conceptual groundwater model in Ejina Basin; according to the experimental observation data, to establish the groundwater flow model combining MODFLOW and GIS Software; simulated the regional hydrologic regime in recent 10 years and compared with various delivery scenarios from midstream; determined which one would be the best plan for maintaining and recovering the groundwater levels and increasing the area of Ejina Oasis. Finally, this paper discusses the possible vegetation changes of Ejina Basin in the future.     

黑河中上游段河道渗漏量计算方法的试验研究

通过河道断面法对黑河中上游河段河道渗漏量进行了比测试验,结果表明:河床岩性组成、河流平面几何形态变化以及人类活动对输水方式的改变等对河道渗漏量影响显著.黑河实施全流域调水前后河道渗漏量发生显著的跳跃性变化,莺落峡至312桥区间河道渗漏量调水前为1.2543×108 m3,调水后为4.3747×108 m3,调水后较调水前河道渗漏量增加3.1203×108 m3;河道流量越小其相应损失率愈大,河道流量越大,其相应损失率愈小,由此得出各河段不同流量单位河长的损失率服从倒数函数分布.研究结果是在黑河中上游实体河道上进行上下断面流量比测试验的基础上得出的,符合该河段的实际情况,可作为黑河中游地表水、地下水转化分析、地下水流系统模拟、流域水资源重复利用、水量调度计算各种模拟模型验证河道渗漏量的基础资料.     

内蒙巴丹吉林沙漠成因的粒度分析和热发光测年新证据

巴丹吉林沙漠位于中国内蒙古自治区的西部,是中国第三大沙漠。过去通常认为该沙漠中沙丘的可能沙源来自附近的各种沉积物和岩石,包括弱水河扇的沉积物,弱固结的二叠纪页岩、白垩纪砂岩和砾岩以及戈壁阿尔泰的古老岩石。根据对风成砂的粒度观测,有证据表明在沙漠内部的风成砂沉积朝东南方向具有较弱的但又确实的变细趋势。这与沙丘横脊线的SW-NE向排列以及坡面的南东指向是一致的。因此,可以认为西北部的弱水河冲积扇是巴丹吉林沙漠风成砂的最可能的沙源。在西北部风成床沙覆盖了较老弱水河扇起源的冲积物。这种沉积物的热发光测年范围在190～100 ka BP之间。由于测量中对沉积物漂白可能不完全以及对其中平均古水含量估算均存在不确定性,同时由于对沙漠该地区风成作用开始之前堆积的沉积物进行了测年,这一数据范围代表了最大的年龄。另外三个风成砂测年结果分别接近133.66和22 ka,代表有关巴丹吉林沙漠西北部风成作用开始的最小年龄。沙漠的沙丘高度平均为200～300m,但在东南部偶尔可达450m。一些学者曾提出风成床沙覆盖了一个陡峭岛山突起的假说,来解释这些异常的空间。本次研究发现,在研究区之下是一个产状水平的白垩纪扇砾岩和砂岩的台地,可以断定在沙漠东南部呈现台地地貌,但进一步向北该台地明显延伸到这些沙丘之下。因此现在可以认为巴丹吉林沙漠中高的沙丘是不同区域气候和地貌因素相互作用的结果,而不是覆盖一个陡峭的岛山突起。对弱水河冲积扇作为巴丹吉林沙漠的主要源区的证实强调区域环境的重要性。在全新世,沿河流的绿洲植被在某种程度上阻碍了冲积扇提供沙源。现在,河西走廊的农业用水量极大地危及沿河森林,因此沿着作为天然拦沙阱的弱水河,维持足够的河水流量来保护区域性密集的沙丘植被,一定会避免具有重大威胁的沙的活动性增加。     

额济纳蒙古族民间景观格局反映的区域环境状况

以内蒙古额济纳旗为例,对当地土尔扈特蒙古族自18世纪初定牧于此开始,至20世纪之前形成的水域、植被和沙丘3大类蒙古族民间自然景观类型进行了研究.水域景观格局特征表明,相对于现代生态环境状况,在20世纪之前,额济纳冲积平原水环境较为优越,整个地区水域景观广布,地下水埋藏较浅.在植被景观格局方面,两河地区主要以胡杨-沙枣河岸林和河岸湿地为主;两湖地区主要以芦苇沼泽-芨芨草草甸和湖岸梭梭林为主;整个地区植被景观处于早期演替阶段.绿洲内部荒漠沙丘景观分布格局体现了干旱荒漠地区的景观基质特征.     

Impacts of river recharge on groundwater level and hydrochemistry in the lower reaches of Heihe River Watershed, northwestern China

Water resources have been overexploited for agricultural irrigation and industrial production in the upper and middle reaches of the Heihe River, northwestern China. Due to inadequate water resources management, the runoff entering into the lower reaches has been continuously reduced in recent years. The Heihe River is the primary recharge source for the groundwater of the lower reaches, so the decrease in runoff has caused the groundwater level to decline. As a result, a series of ecological and environmental problems has now appeared in the lower reaches, including river-flow interruptions, drying up of associated lakes, degeneration of vegetative cover and so on. In view of these issues, the National Water Diversion Project was put into practice in July 2000. It has significantly increased the quantity and frequency of flows entering into the lower reaches of the Heihe River, and has recharged the groundwater and improved the water quality to some degree along the length of the river. The water deliveries have had obvious influences on the groundwater in the lower reaches. The groundwater level increase and groundwater quality improvement have been of great benefit in restoring the ecological environment that was destroyed in past years.