黑河下游额济纳绿洲变化规律及其相关因素分析

通过处理额济纳旗地区的卫星数据,以归一化植被指数为重要指标,对可能影响绿洲的各种人为和自然因素进行了定量分析,其中包括年径流量、年降雨量、高程、坡度和地下水埋深等。结果表明:当通过狼心山的黑河流量大于3×108m3/a时,额济纳绿洲面积与黑河下游径流量呈良好的线性关系;该地区植被的生长和降雨几乎无关,两者相关系数为0·016;绿洲植被生长与高程有一定关系,最适宜绿洲植物生长的高程为930~950m;坡度和植被生长也有一定关系,坡度小的地方,植被相对茂密;地下水埋深对植被的生长存在密切的关系,用植被覆盖率的概念得到最适宜绿洲植物生长的地下水位埋深为3·2~3·8m。     

黑河流域下游额济纳绿洲与水资源的关系

简要介绍了黑河流域下游额济纳绿洲自然概况,分析了黑河下游地表水、地下水近20年的变化趋势,进而对额济纳绿洲植被生长、植物种群演替、植被覆盖度以及绿洲的存亡与当地地下水埋深的关系作了剖析,并对规划年绿洲变化作了预测.指出了水资源是黑河下游额济纳经济社会可持续发展和生态环境建设的依托,如何稳定绿洲和使绿洲有适度规模发展,是生态保护的核心问题,具有重要的战略意义.     

额济纳绿洲生态环境退化及其原因分析

通过对额济纳绿洲生态环境退化及其原因分析,认为合理分配和综合治理水资源是遏制生态环境退化的必要手段。为维护生态环境良性发展,对黑河下游的人口数量、载畜量、工农业用水等方面进行合理的分配,旨在为下游的生态环境恢复、综合治理该地区的工作提供参考。     

额济纳绿洲地下水动态与植被退化关系的研究

根据"九五"期间承担的原地质矿产部重点项目和科技部攻关项目的研究成果,对额济纳绿洲地下水动态和均衡特征进行了全面分析:近年来额济纳平原地下水补给量小于排泄量,含水层储量每年减少92.5×10\6m3,地下水处于负均衡状态;中深层地下水动态变化不显著,潜水动态变化复杂,水位普遍下降,部分地区降幅在2.0～3.0 m. 受地下水动态变化影响,绿洲区植被严重退化,胡杨林、柽柳林等地表植被大面积死亡,土地沙漠化加剧,绿洲的主要生态功能衰退. 在分析地下水动态变化对绿洲植被影响的基础上,提出了通过改变水资源利用方式,调整地下水动态,保护和恢复绿洲植被的途径和措施.     

黑河下游额济纳绿洲荒漠植被与地下水位埋深的定量关系

干旱区植被生长与地下水的依存关系是生态水文地质学研究的热点之一。由于降水稀少,中国西北地区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我国黑河下游额济纳绿洲荒漠植被发育与地下水埋深的关系。结果表明:适宜植被生长的地下水埋深范围约为2~5 m,当地下水埋深超过5.5 m时,由于植被根系缺水,不能维持冠层正常生长,几乎没有植被发育。     

额济纳绿洲浅层地下水动态监测研究及其进展

浅层地下水动态是影响与制约我国西北干旱区黑河流域下游额济纳绿洲生态系统维持与修复的根本要素之一。本文通过梳理近年来额济纳绿洲浅层地下水动态变化的研究成果,结合典型观测站点的地下水水位与盐分自动监测（2010~2013年）,回顾了该地区地下水监测站网的发展阶段,归纳了地下水年际动态变化特征及其空间变化类型,综述了其驱动因素。地下水动态长期观测的综合分析结果表明,该地区浅层地下水水位自20世纪50年代起开始下降,一直持续到20世纪90年代末期,2000年生态输水之后,地下水位整体得到回升。根据地下水时空动态变化特征及其驱动因素,可以将研究区划分为4个典型区域：以河道渗漏补给与植被蒸腾作用为主的河岸带;以区域地下水侧向补给与潜水蒸发作用为主的荒漠戈壁带;以地下水依赖型生态系统蒸散发与区域地下水侧向补给作用为主的天然绿洲区;以地下水开采与人工回灌作用为主的人工绿洲区。研究认为,间歇性河流的渗漏补给以及荒漠-绿洲生态系统的蒸散发是该地区浅层地下水系统动态变化的主要驱动因素。此外,人为配置地表水资源与局部开采地下水资源加剧了地表水与地下水之间的相互转化,改变了浅层地下水系统的天然动态。为了定量识别生态输水配置下的地表水-地下水相互转化及其与生态环境之间的关系,下一阶段的研究应以地表水/地下水系统动态联合监测为基础,深入开展关键水文过程野外试验研究,同时强化人类调控下的水文过程多尺度综合模拟。     

黑河下游额济纳盆地地下水系统划分

地下水系统的划分对于深入分析地下水的形成条件,揭示地下水的循环演化规律,进行区域地下水资源评价和规划具有重要的理论和现实意义。在论述地下水系统的有关概念及划分方法的基础上,以西北典型内流盆地黑河下游额济纳盆地为例,对地形地貌、区域地质背景及系统内含水层和水流场进行分析,从中提取依据,确定系统边界,划分地下水系统,划分出4级系统,包括2个地下水亚系统(二级系统)、4个子系统(三级系统)。     

黑河下游额济纳绿洲土地生产潜力的动态变化及影响因素分析

在通过Visual MODFLOW软件模拟地下水位的基础上, 采用GIS技术进行栅格运算, 把影响土地生产潜力的各个因子作为"修正"系数, 运用逆向因子修正法分析黑河下游土地生产潜力的变化.在计算不同影响因素组合条件下土地生产潜力的同时, 结合不同的分水方案, 对各影响因素进行分析.结果表明: 在狼心山来水量为7.5×10⁸m³·a^-1时, 区域的水分有效系数整体增加, 植被覆盖度增大, 土地生产潜力大幅度提高, 能有效改善当地的生态环境.与现状相比, 在来水量为2.5×10⁸m³·a^-1时, 东河下游的水分有效系数出现降低的情形; 在来水量为5.0×10⁸m³·a^-1和7.5×10⁸m³·a^-1 时, 其水分有效系数均显著增加. 通过对影响因素的剖析有利于预警当地荒漠化发展的趋势, 进一步建立土地沙漠化的判别指标体系, 从而为黑河流域的土地生产服务.     

西北黑河下游额济纳盆地地下水系统研究(上)

本文从额济纳盆地含水系统结构及埋藏分布、地下水补给与排泄、地下水流场、水化学特征、水环境同位素等方面的综合分析入手,将全盆地划分为潜水和承压水2大子系统,并进一步区分出5个亚系统及次亚地下水流系统.     

生态输水期间额济纳绿洲区地下水动态数值模拟

根据额济纳盆地的水文地质条件,采用地下水数值模拟软件GMS建立了额济纳绿洲区地下水流数值模型。根据模拟结果分析了生态输水期间(2001~2011年)研究区地下水量均衡要素和地下水位、水量的年际动态变化。研究结果表明:(1)生态输水期间额济纳绿洲区地下水的年平均排泄量为3.54×108m3/a,年平均补给量为3.67×108m3/a。其中,河道渗漏和潜水蒸发分别占地下水补给和排泄的78%和63%;(2)生态输水期间额济纳绿洲区地下水量变化总体为正均衡,均衡差0.13×108m3/a。其中,2001、2004、2009和2010年为负均衡,其他年份均为正均衡;(3)对整个绿洲区而言,潜水补给承压水,平均补给量为0.23×108m3/a;(4)生态输水期间绿洲区的地下水位总体是抬升的,抬升速率0.02m/a。河道附近地下水位的抬升速率大于0.04m/a,较其他区域明显,受河水演进的影响,最大值出现在东河最下段。     

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.     

黑河下游绿洲地表辐射平衡及小气候特征分析

利用额济纳绿洲2004年5~10月微气象站观测资料,分析了该地区地表能量平衡及小气候特征.结果表明:在绿洲内太阳总辐射、光合有效辐射、净辐射有明显的季节变化及日变化,日峰值及月总量在7月份达到最高.地表能量平衡季节变化显著,5、8、9、10月份,地面能量交换基本以感热通量为主,Bowen比值在日间>4;6、7月份,潜热蒸发是能量平衡的主要部分,Bowen比基本<1.5~10月土壤热通量值始终较小,约占净辐射的15%~20%.绿洲内近地层风速基本在0~5 m·s^-1之间,夜间风速变化很小,日间风速较大.随着土壤深度的增加,土壤温度变化趋势越来越缓慢,地表温度波动变化最大,而在40 cm深处土壤温度日变化很小.     

西北黑河额济纳盆地水资源管理研究——三维地下水流数值模拟

在大量实测资料的基础上, 建立了额济纳盆地地下水流系统饱和-非饱和三维数值模型, 对4种不同输水量情况下盆地内区域地下水位的变化趋势进行了预测, 进而提出了合理的输水方案, 黑河上中游向额济纳盆地合理的输水总量应为7.5亿m3/a, 其中通过狼心山水文站的水量不应小于5.5亿m3/a.这一方案为流域水资源的合理调配及额济纳绿洲生态环境保护和建设提供了依据.      

The changes of vegetation cover in Ejina Oasis based on water resources redistribution in Heihe River

The Ejina Oasis (EO), located in arid northwest China, is a typical arid area in the world. The ecosystem in the oasis has become worse since the 1990s. However, it began to improve after the Chinese government took the mandatory measure to redistribute the water in Heihe in 2000. To understand this change, the remote sensing images in 1990, 2000 and 2006 were selected, and exertion related Land Use/Cover Change (LUCC) model was employed. Results showed that: (1) non-vegetation cover was the main body of the vegetation cover in oasis, showing a trend of increase at the beginning and diminution later, while low, medium and high vegetation cover was the other way around; (2) the area of low, medium and high vegetation cover in 2006 was less than that in 1990; the status and trend index P _t of oasis vegetation cover was 0.62 in 1990–2000, which means that the oasis ecosystem of Ejina was getting worse and was under an unbalanced status; P _t was 0.27 in 2000–2006 indicating that the oasis ecosystem was restored obviously and the whole system tended to be balanced; (3) all of these changes should be attributed to the water resources redistribution in Heihe River, which played a leading role, as well as the measures and relevant policies taken by the local government, which promoted the rapid recovery of the medium and high vegetation.     

甘肃疏勒河冲积扇绿洲全新世孢粉组合和环境演化

通过甘肃疏勒河冲积扇九道沟下游剖面(JDG)沉积物系统的孢粉分析,探讨了这一极干旱区全新世植被和气候环境演化.约4.3 m厚沉积剖面的孢粉组合特征清楚地反映了研究区全新世植被经历了6个发展演替阶段,从老而新依次为:针叶林为主的针阔混交林-灌丛草原;灌丛草原;疏林灌木草原;针叶树为主的针阔混交林-灌丛草原;草原植被;针叶林-灌木草原.与植被发展演替相对应的气候环境经历了凉较湿→温干→暖湿→温较湿→温干→凉较湿的变化.这些结果对于了解该地区全新世气候演化以及中国西北干旱区未来环境预测方面都具有重要意义.