华北平原地下水生态环境水位研究

华北平原地下水合理生态水位的上限为防止土壤盐碱化水位。下限为地下水获得最大补给的理想水位。研究表明,华北平原防治土壤盐碱化地下水位埋深一般为2～2．5m,有利于获得最大补给的地下水位埋深在山前平原为10m左右,中东部平原为3～5m。     

防治土壤盐碱化最优灌排模型

将作物临界土壤含盐量和地下水临界埋深等概念应用于防治灌区土壤盐碱化最优规划,提出了非线性规划最优灌排模型.以新疆巩留县团结灌区灌排工程为实例,求解了不同年型(P=20%、50%、75%、95%)的防治土壤盐碱化灌排优化决策,求得的灌排水量、淋洗水量、作物生长季节土壤盐分动态变化及地下水位年内调控过程等结果,与灌区实际情况拟合较好.     

新疆阿克陶县平原区盐碱地成因分析及治理措施建议

通过对阿克陶县平原区盐碱化成因及现状盐碱地治理措施分析得出,区内地下水浅埋深是盐碱化发生、存在的主要因素;现状盐碱地治理措施下的地下水排水和开采力度不足以有效降低地下水位。由此提出区内需适度增加地下水开采和排水力度,从而有效治理盐碱地危害。     

济南市玉符河岩溶含水层多水源回灌补源水量优化方案

随着济南市城区不断南扩,岩溶地下水补给受到严重影响。将地表水转化成地下水是解决济南市保泉和供水安全这一矛盾的现实途径,玉符河流域在其中发挥着关键作用。在玉符河已建成3个地下水回灌工程的基础上,确定合理的玉符河回灌放水流量和放水时间,使地表水能够有效地回灌到岩溶含水层中,减少第四系孔隙水无效补给以及地表水出境排泄显得尤为重要。本文选取济南泉域西部玉符河上游寨而头至南北大桥河段为研究区,结合水文地质条件和地层、岩性等资料,将研究区划分为4个子河段。利用Hydrus-2D对各个子河段的垂直以及侧向渗流进行数值模拟,模拟验证显示拟合效果良好后,继续对地下水位埋深最大、最小以及水位埋深处于两者之间三种情景进行模拟,得出回灌补源水量优化方案:当以约28万m3d-1的小流量放水时,地下水位埋深较大的情况下,持续放水19.5 d;在地下水位埋深较小的情况下,持续放水10.5 d;在地下水位埋深位于最大和最小之间时,持续放水12.7 d。      

气候变化与人类活动对石家庄市藁城区地下水位埋深的影响分析

为了探寻石家庄市藁城区地下水埋深动态变化规律,以藁城区2001—2018年的年降水量、地下水人工开采量等数据为基础,对藁城区地下水位埋深进行研究。首先采用P-Ⅲ型曲线法确定降水序列的丰、平、枯年份,分析不同降水量情况下地下水位埋深变化规律;其次,利用地下水开采潜力系数法和灰色关联度法对人工开采量和地下水位埋深的关系进行研究。结果表明：1）藁城区地下水位埋深在2001—2016年逐渐增大,在2016—2018年趋于减小,2016年为转折点;在空间上藁城区地下水位埋深呈现出北部埋深小、南部埋深大的特征,北部水位埋深较同期南部水位埋深要浅5~10 m。2）降水是驱动藁城区地下水位埋深变化的重要因素,枯水年水位埋深变幅在0.8~1.5 m之间,平水年水位埋深变幅在0.3~1.2 m之间,丰水年水位埋深变幅在0.3~1.1 m之间。主灌期（3—6月）的地下水位埋深增加速率均为cm/d级,非主灌期（7—10月）的地下水位埋深减少速率均为mm/d级。3）人工开采是驱动藁城区地下水位埋深变化的主导因素,其中农业开采量占人工开采量的80%。综上认为,藁城区一直处于严重超采状态,地下水累计超采量每增加1亿m³,地下水位埋深增加0.45 m。     

鱼卡—大柴旦盆地地下水生态环境效应与生态环境质量评价

干旱半干旱地区,地下水是活跃的生态因子。本文搜集遥感影像和地形图,开展水位统测、地下水取样、土壤取样等野外工作,研究鱼卡—大柴旦盆地地下水表生生态环境效应,并通过层次分析法和GIS空间分析法评价生态环境质量,得到以下结论:地下水位埋深1 m,以芦苇、苔草为优势物种的沼泽区,植被指数0.3,生态环境质量较好;地下水位埋深1~2 m,以芨芨草、盐角草为优势物种的盐生草甸区,植被指数随地下水位埋深和土壤含盐量增高而降低,生态环境质量一般;地下水位埋深2~3 m,以棱棱为优势物种的高大灌木区,植被指数随土壤含盐量的降低而升高,生态环境质量较好;地下水位埋深3 m,以驼绒藜为优势物种的矮小灌木区,植被指数不随地下水位埋深而变化,生态环境质量较差。     

南水北调中线河南省受水区浅层地下水水位演化规律

南水北调中线工程供水后对河南省受水区浅层地下水位、用水结构等产生了重要影响。首先回顾了河南省平原区以往地下水位埋深变化,并通过收集、统计2008—2018年河南省受水区浅层地下水位的监测成果,基于ArcGIS软件,针对南水北调中线供水前后河南省受水区浅层地下水位变化进行量化分区;结合降水量、地下水资源量、供水量等资料对供水前后河南省受水区用水结构变化等进行分析。结果表明:自20世纪60年代至2008年,河南省平原区浅层地下水位平均埋深整体逐渐增加;河南省受水区地下水资源量随降水量增加呈线性增加趋势;南水北调中线一期供水后,2015—2018年平均地下水供水量在地下水资源量中的占比较2008—2014年减少9.55%;受水区浅层地下水位有所回升,且主要体现在埋深 > 8~12 m范围向埋深 > 4~8 m及≤4 m范围的转变,埋深 > 12~16 m及 > 16~20 m范围在受水前后基本保持不变,埋深 > 20 m的区域范围有所减少;2008—2014年各监测点分布县区的浅层地下水位呈下降趋势,2015—2018年供水期间有2/3以上县区浅层地下水位逐渐恢复;农林渔业用水和工业用水占比在供水后均有所减小,城乡生活、环境综合用水占比增加明显。研究结果表明南水北调中线工程对河南省受水区浅层地下水位恢复及缓解供水矛盾问题等产生积极有效的影响。      

西北地区地下水的地质生态环境调节作用研究

针对西北干旱区特定的生态环境条件 ,通过凝结水对沙生植物作用的分析以及地下水位埋深对植物生长和土壤盐渍化影响的分析 ,探讨了地下水对生态环境的控制作用 ,认为地下水埋深及包气带水分运动状况 ,是主要生态环境指标 ,保持合理的生态地下水位是防治植物死亡和土地荒漠化的关键 ;维持适度的地下水位埋深 ,可以控制土壤水盐运移和均衡 ,达到改良土壤和改善地质生态环境的目的。文中还探讨了塔里木河和玛纳斯河流域水资源开发利用对生态环境的影响。     

基于包气带水分运移数值模型的黄河三角洲蒸发量研究

蒸发是重要的水循环过程,在野外试验和室内分析的基础上,建立了黄河三角洲地下水浅埋区观测试验场土壤水分运移数值模拟模型,模型中对上边界条件处理采用了考虑气象因素、地表覆盖条件和表层土壤含水量的Penman Wilson公式。利用模型对试验点1999年、2000年、2002年的蒸发量进行了数值模拟计算,计算并分析了裸地、棉花地、芦苇地不同地表植被条件下,地表蒸发量(包括棵间裸地蒸发量和植物蒸腾量)的变化规律。从时间上看,黄河三角洲7、8月是蒸发量较高的时期, 1、2月是蒸发量最低时期,一般日蒸发量在0~8 mm/d。影响地面蒸发的主要因素除气象因素外,还有植被类型和覆盖程度、地下水位埋深等因素。植被覆盖程度越高、地下水位埋深越浅,则蒸发量越大,从而导致裸地蒸发量相对较小,农田年蒸发量稍大,而芦苇地蒸发量最大。研究表明,土壤水分运移模型是估算各种复杂条件下蒸发量的有效工具。     

宁东北部 NDVI 时空变化及其影响因素

为探究宁东北部植被指数的变化及其影响因素,明确NDVI的时空变化规律及其与地下水位埋深、气温、降水量和蒸发量等水文气象因素之间的响应关系,应用MODIS NDVI数据结合同时期气象和区域地下水位埋深数据进行统计分析。结果表明：2000—2019年宁东北部植被指数整体呈现增长趋势（68.41%增长率）;区域内植被指数由东南向西北逐渐变大,西北部NDVI大于0.3的面积增加了15.63%;NDVI与气温和降水量呈正相关关系,与地下水位埋深和蒸发量呈负相关关系,在地下水位埋深为3～4 m时,植被指数达到最大。研究区植被指数变化受地下水位埋深和气候因素的共同影响,各因素对NDVI的影响程度表现为蒸发量>地下水位埋深>降水量>气温。     

咸阳试验区气候变化对地下水影响因素分析

应对气候变化,进行了咸阳试验区地下水位随降水等主要气候因素变化的关系研究。研究表明,地下水位埋深较小、开采量较小时,气候因素变化与地下水位变化的关系密切,地下水位埋深较大、开采量较大时,关联性较差。人类长期不断增加地下水开采,是导致试验区地下水位持续下降的主要原因。研究结论对制定应对气候变化的相关政策,以及缓解气候变化的具体措施等提供科学依据。     

额济纳绿洲沿河区地下水位埋深对生态输水的响应研究

通过连续3 a对额济纳绿洲沿河区的地下水位埋深监测,分析地下水位埋深在纵向、横向的响应及地下水位埋深响应强度情况,探讨生态输水后地下水位埋深动态响应的初步规律。初步结论:生态输水后地下水位埋深出现显著地变化,平均地下水位埋深由输水前的4.5m降低到3.27m,降幅为27.3%;距输水口越近,距输水河道距离越近,地下水位埋深越小,其降低幅度也越大。     

鄂尔多斯盆地海流兔河流域地表蒸散发研究

基于陆地表面能量平衡系统对鄂尔多斯盆地北部海流兔河流域2012年蒸发量进行了反演,对蒸散发量的空间分布进行了分析并讨论了地下水位埋深对蒸发量的影响。结果表明:在枯水期海流兔河流域地表蒸散发的主要影响因素是地表土壤的含水率程度,而在丰水期的主要影响因素是植被覆盖状况和地表土壤的湿润程度;根据计算,海流兔河流域2012年总蒸散发量约为8.76×108 m3。     

张掖城市湿地保护区生态需水量分析与计算

浅埋的地下水位以及泉水溢出是张掖城市湿地形成的主要原因。在充分考虑保持湿地现状的同时,顾及到湿地区内农耕区不至于因地下水位变化而产生负茴环境地质影响。将2005年8月份湿地保护区水位埋深,确定为保持湿地现状的地下水位埋深临界值。按照张掖城市湿地保护区的基本特征、表现、生态保护目标,生态需水量主要包括湿地植被蒸腾量、湿地土壤蒸发量、灌溉需水量以及景观建设需水量等。计算得生态需水量为3053．87×10^4m^3/a。湿地生态需水量的分析与计算对于制定合理的湿地保护措施具有重要意义。     

地下水对银川平原植被生长的影响

植被是反映区域性生态环境状况的重要指标之一,而地下水对植被的生长有着重要的影响。结合MODIS-NDVI遥感数据与地下水位观测数据,从大尺度上研究了银川平原地下水与植被的关系,并结合实测的数据,利用最小二乘法拟合出地下水位埋深与NDVI变化率的关系曲线,定量分析了地下水位埋深对植被生长的影响,并对适宜植被生长的地下水位埋深进行了探讨。研究结果表明：地下水位埋深在3 m时,植被长势最好;而适宜植被生长的地下水位埋深范围是1~5 m;当地下水位埋深超过5 m时,地下水位埋深对植被的影响逐渐减弱;当水位埋深超过8 m时,地下水位埋深对植被的生长没有影响。     

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。     

海流兔河流域植被分布与地形地貌及地下水位关系研究

干旱区植被与地形地貌及地下水的相互依存关系是揭示植被生态水文过程的关键。由于降水稀少,中国西北地区植被的生长发育与地貌和地下水的关系极为密切,从大尺度上研究地形地貌和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。应用遥感方法,基于地形地貌和地下水位观测数据,在流域尺度上定量地研究了中国鄂尔多斯高原海流兔河流域植被发育与地形地貌和地下水埋深的关系。结果表明：河谷、滩地、沙丘、沙地地貌的植被发育状况是依次变差的,植被在高程1 220 m左右处发育最好。地下水位埋深对植被的影响范围为1~5 m,当地下水位埋深超过5 m时,气候与土壤因素是决定植被的主要因素,地下水位的变化对植被的长生状况影响不大。     

海流兔河流域植被分布与地形地貌及地下水位关系研究

干旱区植被与地形地貌及地下水的相互依存关系是揭示植被生态水文过程的关键。由于降水稀少,中国西北地区植被的生长发育与地貌和地下水的关系极为密切,从大尺度上研究地形地貌和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。应用遥感方法,基于地形地貌和地下水位观测数据,在流域尺度上定量地研究了中国鄂尔多斯高原海流兔河流域植被发育与地形地貌和地下水埋深的关系。结果表明：河谷、滩地、沙丘、沙地地貌的植被发育状况是依次变差的,植被在高程1 220 m左右处发育最好。地下水位埋深对植被的影响范围为1~5 m,当地下水位埋深超过5 m时,气候与土壤因素是决定植被的主要因素,地下水位的变化对植被的长生状况影响不大。     

半干旱地区地表-地下水系统水热运移与裸土蒸发研究

地表-地下水系统水、热迁移转化与裸土蒸发机理研究对于水量平衡以及地表能量转化具有重要意义。以鄂尔多斯盆地风沙滩地区为研究区,基于原位蒸渗仪长期观测,结合数值模拟,选择2种地下水位初始埋深分别为80 cm（浅埋深）和290 cm（深埋深）的情景,研究了变饱和带水热迁移转化的动力学过程以及对裸土蒸发的影响。结果表明:变饱和带土壤水的运动规律受水头梯度和温度梯度的共同驱动,且在不同水位埋深条件下呈现不同的运动方式;浅埋深条件下,受水头梯度的作用,土壤的毛细上升高度能够到达地表,蒸发条件下土壤水在毛细力驱动下向上运移,土壤内部不存在零通量面,温度对水分运动的影响较小,发现当地下水位埋深小于毛细上升高度时,地下水在毛细力作用下直接贡献土壤蒸发;深埋深条件下,水头和温度是土壤水运动过程的关键因素,位于地表以下18 cm以浅土壤内部出现孤立的零通量面,阻止了土壤水的向上运移,导致蒸发量减小。当地下水位埋深大于毛细上升高度的1.6倍时,地下水不再直接参与土壤蒸发,但会间接地影响包气带的水分转化;因此模拟期间浅埋深的裸土累积蒸发量约为深埋深累积蒸发量的4倍。     

三种地下水位动态预测模型在吉林西部的应用与对比

准确而可靠地预测地下水埋深对生态环境保护和水资源规划管理具有重要意义。针对吉林西部浅层地下水位动态变化的复杂性和非线性,提出了基于小波分析与人工神经网络相结合的预测方法小波神经网络(WA-ANN)模型。将研究区2002年1月2009年12月当月降水量、蒸发量、人工开采量和前月平均地下水埋深4个参数作为输入,当月平均地下水埋深作为输出,建立浅层地下水埋深预测模型,并与BP神经网络(BP-ANN)模型和自回归移动平均(ARIMA)模型进行比较,对比分析了三者的建模过程及其模拟精度。结果显示:相比两种ANN模型,ARIMA模型建模过程更为简单,计算效率更高;但WA-ANN模型的拟合精度高于BP-ANN和ARIMA模型,预测效果更好。总体来看,WA-ANN模型在浅层地下水埋深预测中具有一定的应用推广价值。