民勤湖区水资源与农业发展浅析

本文从湖区水资源现状出发, 论述了水、盐碱是湖区发展农业生产的主要限制因素。探讨了地下水利用, 因水种植与土地弃耕和轮歇以及储水灌溉定额等问题。提出了解决水的措施; 干旱、盐碱、风沙应统筹考虑, 农林牧水综合治理的观点。建议从有限的水资源中拨出一定数量的水用于种草种树。     

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。     

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。     

基于物元模型的民勤绿洲土地生态安全评价

针对生态脆弱区民勤绿洲土地与生态环境系统的特点,运用“经济-环境-社会”模式和层次分析法构建了该区域土地生态安全评价的指标体系和权重,基于物元理论建立了土地生态安全的复合物元模型,对民勤绿洲土地生态安全进行了研究。结果表明:①2005-2007年民勤绿洲土地生态安全整体上呈现出“不安全-较不安全”的上升趋势,并有向更好等级发展的动向,说明近年民勤绿洲环境保护投入和治理绩效明显。②各单项指标存在明显的分异。人均水资源、化肥施用量、森林覆盖率、荒漠化程度、工业废水排放达标率、贫困人口比例和能耗成为制约该区域土地生态安全水平提升的重要因素,也反映了该区域土地生态系统环境容量低,极其脆弱。     

2010年民勤沙地近地面沙尘气溶胶浓度特征

为了更好地研究沙尘气溶胶起沙和输送特征,2010年4—5月,在民勤周边沙地利用EZ LIDAR ALS300&ALS450型激光雷达和 GRIMM 180型颗粒物采样器进行了大气气溶胶的外场连续观测,取得了晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气条件下沙尘气溶胶总后向散射垂直剖面图和PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0质量浓度采样资料,其中包含“0424”特强沙尘暴过程资料。结果表明：春季民勤近地层大气中沙尘气溶胶浓度较高,且随气象要素的变化很大;在整个观测期内,PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0的平均质量浓度分别为202.3、57.4 μg/m³、16.7 μg/m³。在不同天气条件下,PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0质量浓度的变化有很好的相关性,但变化趋势有所不同。在沙尘暴天气条件下,PM₁₀的日平均质量浓度高达2469.1μg/m³,是背景天气条件下PM10日平均质量浓度的100多倍,是浮尘天气条件下PM10日平均质量浓度的8倍,是扬沙天气条件下PM₁₀日平均质量浓度的2倍。PM_2.5在沙尘暴天气下日平均质量浓度为460.3 μg/m³,是背景天气条件下PM_2.5日平均质量浓度的45倍,是浮尘天气条件下PM_2.5日平均质量浓度的6倍,是扬沙天气条件下PM_2.5日平均质量浓度的1.4倍。PM_1.0在沙尘暴天气条件下的日平均浓度为92.7 μg/m³,是背景天气条件下PM_1.0日平均浓度的13倍,是浮尘天气条件下PM_1.0日平均浓度的7倍,是扬沙天气条件下PM_1.0日平均浓度的1.3倍。可见,风速增大时沙尘粒子浓度的增加对粒子粒径是有选择的,小粒子比重随沙尘浓度增加而相对减小,大粒子比重随沙尘浓度增加而相对增多;通过对“0424”特强沙尘暴过程的研究表明,一次沙尘暴过程往往包括沙尘暴、扬沙和浮尘天气中的两种类型;通过对激光雷达数据分析发现,在强沙尘暴发生过程当中,民勤沙地发生了非常严重的风蚀起沙现象。     

甘肃民勤2001-2010年沙尘暴变化特征及原因分析

根据2001-2010年民勤沙尘暴资料和《中国沙尘天气年鉴》资料,分析了民勤近10年沙尘暴特征.结果表明:近10年民勤以局地性沙尘暴为主;一日中区域性沙尘暴较局地性沙尘暴出现分散且早,区域性沙尘暴4月出现最多,而局地性沙尘暴6月出现最多,区域性沙尘暴春季出现最多,而局地性沙尘暴春季最多,夏季和春季相当,年际均呈现明显减少的趋势;从逐年强沙尘暴次数、平均持续时间、造成的损失等分析,认为沙尘暴强度没有减弱,强沙尘暴强度变化不大.用1971-2010年常规气象观测资料和典型沙尘暴个例探空气象资料分析沙尘暴减少的原因为:一是大风日数减少、平均风速减小;二是当地植被覆盖率逐年提高;三是近地层多暖平流、冷空气活动减弱.     

民勤大气边界层特征与沙尘天气的气候学关系研究

 为了更好地理解西北干旱区大气混合层(ML)厚度的变化特征及其对当地沙尘气候形成的影响, 利用民勤2006—2008年3—6月逐日08时和20时探空资料、降水和日最高气温,计算和分析了最大混合层厚度、逆温层特征和垂直风场及其对沙尘气候形成的影响。结果表明,民勤沙尘天气的大气边界层有显著的昼夜变化,白天厚、逆温强而多;沙尘天气的最大混合层厚度在2 600 m左右,介于无降水与有降水天气之间;扬沙主要由锋面中的冷空气引起,而沙尘暴主要由低层风场的剧烈扰动和500 m以上高层冷锋入侵引起。沙尘暴发生前近地面风场有明显的扰动,沙尘暴发生时在500 hPa以下有显著的冷空气活动,白天较强。能见度小于100 m的强沙尘暴夜间风速大,冷空气较强。     

民勤绿洲1971-2010年沙尘暴特征及影响因素分析

根据1971～2010年民勤近40a气象资料、民勤周边县市沙尘暴资料,详细分析了民勤绿洲沙尘暴变化特征及影响因素,结果表明：①绿洲以局地性沙尘暴为主,但区域性沙尘暴无论是持续时间、伴随的大风强度和成灾性均大于局地性沙尘暴。②一日中局地性和区域性沙尘暴主要出现在下午和傍晚;月际变化除3月份外其它月份局地性均较区域性沙尘暴多,6～8月份偏多明显,各季局地性均比区域性沙尘暴多,夏季偏多明显;年际局地和区域性沙尘暴均为显著减少趋势,年代际为明显减少趋势。③干旱气候、丰富的沙源是民勤多沙尘暴的自然原因,气候的变化和下垫面状况的改善使沙尘暴减少。分析表明气候变暖使大风日数减少、风力减小,从而影响局地和区域性沙尘暴减少,气候变暖使日照时数增长、蒸发增大,从而影响区域性沙尘暴减少,而对局地性沙尘暴的减少影响不大。