绿洲城市环境地质利弊分析——以奎屯市为例

绿洲型城市是干旱区最重要的城市类型。作为人文和自然的复合系统,绿洲城市的形成发展得益于独特的绿洲环境地质条件,但也受制于绿洲所特有的某些不利因素。我国绿洲城市分布在西北干旱、半干旱区,尤以新疆为典型。新疆绿洲城镇历史悠久,数量众多,地位重要。对其作深入研究,选择优化发展模式具有重要意义。     

西北地区地下水水量-水位双控指标确定研究——以民勤盆地为例

地下水是西北内陆河流域干旱半干旱地区重要的供水水源、生态因子和环境因子。当前缺乏针对西北干旱半干旱地区特点的地下水水量和水位双控管理指标确定方法研究,无法为西北地区开展流域水资源管理生态保护提供技术支撑。本研究基于地下水可持续利用和生态保护的原则,提出了一套确定西北地区地下水水量-水位双控指标的技术方案。采用“以位定量”的思路,依据指标监测井代表的不同地下水功能区的地下水管理水位,确定水位指标区间值;将通过天然植被排泄的地下水量作为不可袭夺的排泄项,以数值模拟方法预报求解满足水位指标约束的地下水开采量,计算水量指标区间值。以民勤盆地为研究区开展示例研究,依据技术方案计算得到水位指标的下限阈值为埋深5.00～49.37 m,上限阈值为埋深0.00～5.00 m,水量指标上限为6 000×104 m3/a,下限为10 000×104 m3/a。采用2012—2016年区内实际开采量和监测水位变化趋势进行验证,当开采量在水量指标区间内运行时,水位也基本在水位指标区间内变化。该技术方法可以为西北地区开展双控管理提供一定的技术支撑。     

民勤荒漠区几种主要固沙植物群落的水分平衡特性

 为了研究在自然状态下植物群落的自然稀疏密度、水分营养面积和耗水量等水分平衡特性,选择民勤荒漠几种典型植物群落,运用连续4 a的样方观测资料,分析了天然沙蒿、天然麻黄和人工梭梭林群落在自然降水条件下植物群落的自然稀疏密度、水分营养面积和耗水量等水分平衡特性。结果表明:天然沙蒿、天然麻黄和人工梭梭林群落在当地的自然稀疏密度相对稳定。群落中成年梭梭林的年耗水量与他人在同一地区用蒸渗仪且地下水位控制在1.4 m时测定的3 a幼苗的耗水量相当,梭梭密度较他人用降水量和蒸腾量、蒸发量推算的密度偏小。实验条件下单株植物的耗水量并不等于群落中个体的平均耗水量,在自然状态下研究得到的单株耗水量较在实验条件的下结论更为真实。植物蒸腾耗水量方面研究的真正有意义的是其在接近凋萎时的蒸腾耗水量,而不是特定供水条件下的几个特定值。     

基于GF-1卫星数据的面向对象的民勤绿洲植被分类研究

以民勤绿洲为研究区,以GF-1遥感影像为数据源,采用面向对象的分类方法,结合分层技术,对影像逐级进行分类,以获取植被信息。根据归一化植被指数（NDVI）阈值区分植被与非植被,分割尺度为10;使用归一化水体指数（NDWI）阈值提取非植被中的水体,分割尺度为35;利用野外采样点获取的训练样本,将植被进一步分为耕地、林地和草地,分割尺度为25。总体分类精度达到83.02%,Kappa系数为0.745 1,比较基于象元的监督分类,其总体分类精度为69.37%,Kappa系数为0.497 0,表明面向对象的分类方法在干旱区绿洲植被信息的提取上较传统的基于象元的分类方法更有优势,分类精度更高。     

灌区中居民点与水土资源邻近关系——以张掖绿洲为例

干旱区内陆河流域的核心在于水,核心区域在于绿洲。灌区是构成绿洲的最基本单元。论文应用最邻近距离指数(NNI),分析了张掖绿洲灌区中居民点与水浇地及渠系之间的空间耦合关系,结果表明:在张掖大小共39个灌区中,有22个灌区的NNI值<0.5,灌区中居民点总体表现为聚集分布态势,但空间差异明显,沿山灌区居民点聚集程度明显高于绿洲中腹灌区,映射出不同灌区水资源的基本约束力。从微观角度考察,居民点与水浇地、渠系、道路之间的平均临近距离从沿山独立灌区-绿洲边缘灌区-绿洲中腹灌区逐步增加,说明沿山灌区水浇地、渠系与居民点的关系更密切。灌区中居民点与渠系、水浇地表现出显著的"亲水型"和"亲地型","质点"(居民点)-"廊道"(渠系和路网)-"域面"(土地)之间存在非常密切的相互依存关系。     

塔里木盆地南缘2000-2013年人工绿洲扩张特点

利用2000、2005、2011、2013年4期MODIS13Q1、Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像,基于RS、GIS技术,分别提取土地利用/覆被类型信息,探讨塔里木盆地南缘人工绿洲扩张特点。结果表明:塔里木盆地南缘人工绿洲在2000-2013年不断扩张,各时段扩增来源中,天然绿洲比重不断减小,绿洲-沙漠过渡带比重逐步上升,荒漠比重快速增加。各流域人工绿洲扩张的阶段性与区域性差异明显,且扩增来源结构由于扩张的相对区位不同而异。人口增长、政策引导使人工绿洲不断扩张,并具有阶段性与区域差异性特点。人工绿洲扩张过程中,天然绿洲和绿洲-沙漠过渡带有明显退化现象,使其生态屏障功能下降,威胁到绿洲安全和经济社会的可持续发展。     

疏勒河径流量与绿洲面积、农业产值及生态效益的关系

基于1954-2010 年疏勒河干流出山径流量、2000-2010年流域内灌区水资源供应量、灌区农作物种植类型、农作物及林草地面积等资料,通过建立系统动力学模型,探讨了气候变化背景下疏勒河径流量对绿洲的影响。结果表明:绿洲受径流量变化影响显著,若出山径流量按1954-2010 年变化趋势增加,绿洲面积、农业产值、生态效益将有不同程度增加; 若出山径流量减小,绿洲面积、农业产值、生态效益亦相应减小。2020年出山径流量较2010年分别减少5%、10%、15%时,绿洲面积和农业产值相应减小4.5%、8.9%、13.4%。在径流量不变情况下,若普及常规节水,林、草地面积均增加16%以上; 若普及高效节水,林、草地面积均扩大54.7%; 若提高渠系利用率到0.70,林草地面积扩大5%以上,总产值增加5.4%; 若提高渠系利用率到0.75,林草地面积增加12%以上,总产值增加12.2%。     

民勤荒漠绿洲过渡带灌丛沙堆形态特征及分布格局

以民勤荒漠绿洲过渡带为研究区,通过样方调查,研究了荒漠区、荒漠绿洲过渡区到绿洲内不同梯度生境中灌丛沙堆的形态特征及分布格局。结果表明:(1)3种生境中灌丛沙堆的形态呈极显著性差异(p<0.01);绿洲区灌丛沙堆的平均高度、底面积、纵横断面积和体积均最大,其次为荒漠区,过渡区最小。(2)过渡带3种生境灌丛沙堆的长、短轴之间均呈二次函数关系,但相关程度不同,过渡区相关性最高,相关系数达0.78;绿洲区相关性最低,相关系数为0.57;高度与底面积、体积与高度间均呈幂函数关系,相关系数均在0.59以上;(3)过渡区灌丛沙堆分布密度较大,呈聚集分布,而荒漠区及绿洲区沙堆分布密度较小,均呈随机分布。     

河西走廊水文过程变化对荒漠绿洲过渡带NDVI的影响

在中国干旱区内陆河流域,人为活动几乎控制了所有的地表水文过程,而且人为对水文过程的调控力度随塔里木河、黑河和石羊河流域水资源综合管理等工程的实施而逐渐明显.对人为调控水文过程所引起的绿洲水文与生态变化及其环境效应虽然引起了广泛的关注,但相关研究仍很薄弱.本文研究了地处黑河中游荒漠绿洲边缘的平川灌区绿洲荒漠过渡带水文与生态过程的变化,结果表明,近20年来,特别是自2000年实施国务院确定的黑河分水方案以来,平川灌区河水灌溉量年平均减少1.498×107 m3,井水灌溉量年平均增加1.457×107 m3,分水前地下水埋深变化在2.44~3.19 m,平均(2.73±0.24)m,而分水后地下水埋深变化在3.08~4.01 m,平均(3.79±0.62)m.在空间上表现为埋深3 m的分布区域面积减少,由原来的3612 hm2减少到394 hm2,而埋深3 m的分布区域面积增加,由原来的853 hm2增加到3843 hm2.尽管绿洲的水文过程发生了变化,但尚未对荒漠-绿洲过渡带的植被生产力产生明显影响.     

额济纳绿洲近20年来土地覆被变化

土地利用/土地覆被变化研究是近年来全球环境变化研究的焦点之一。根据黑河下游额济纳绿洲土地生态分类,利用1982年与2000年2期TM遥感数据对比和野外实地调查,采用景观生态空间分布格局分析方法,分为河岸乔木林、河岸灌草林、荒漠稀疏灌丛、荒漠稀疏草地、河道与水域、盐碱化土地、城镇、戈壁、流动沙丘和剥蚀地山丘陵, 从各类土地分布面积变化和类型转移趋向与幅度两个方面,分析了额济纳绿洲20年来土地覆被变化。结果表明：①土地覆被类型结构发生了较大变化,河岸乔木林面积萎缩了0.97％、斑块数减小了376,而河岸灌草林增加了0.92％,数量减小1 316;而％LAND指数荒漠稀疏灌丛由4.49％增加到5.65％,由于中游来水量的锐减,河道和水域的斑块数由40个减少到6个,％LAND指数减小了0.15％。与此同时流动沙丘％LAND指数增加了0.42％。②近20年来以胡杨为主的河岸乔木林和荒漠稀疏草地减小了45.02％和14.55％,相应地以柽柳为主的河岸稀疏灌草地和荒漠稀疏灌丛增加了35.03％和25.88％;河岸乔灌林向河岸灌草林景观转移概率为45.95％,向荒漠稀疏灌丛和稀疏草地转移了0.78%和3.01％,向戈壁转移了10.87%;河岸灌草林景观类型向河岸乔灌林转移8.06％,向稀疏灌丛和稀疏草地转移10.95%和19.64%,向戈壁转移11.88％;③额济纳绿洲具有从河岸乔木→河岸灌草地→荒漠稀疏灌丛快速演化的趋势。