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。     

我国沙漠化研究的若干问题--1.沙漠化的概念及其内涵

荒漠化就是土地退化,主要由沙漠化、水土流失和盐渍化3个部分组成,其中沙漠化是中国北方广大地区主要的土地退化形式。在简要回顾了国际国内对沙漠化概念研究和认识的基础上,根据20多年来在中国北方土地退化区域的研究与实践,作者认为：沙漠化是干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人地关系不相协调所造成的以风沙活动为主要标志的土地退化。并在时间、空间、成因、景观、发展趋势和造成的结果等内涵方面给予了概括性的描述;同时,从形成演变的时空差别、成因、过程和防治利用的不同等方面将原生沙漠、戈壁与沙漠化土地区分开来,认为沙漠的形成演变主要受控于气候变化,而人类既是沙漠化的导致者,也是沙漠化的受害者,更是沙漠化的防治者。所以,沙漠化的研究应主要侧重在人地关系及其相互作用等方面。     

基于生态圈层结构稳定的地下水位计算与调控

干旱区绿洲灌区水资源集中开发使用,改变了地下水潜流场分布,造成了盐渍化和荒漠化并存的生态问题,严重威胁着绿洲的生态安全。以生态圈层结构理论为基础,深化研究潜水影响层概念内涵,构建干旱平原区潜水蒸发概念性模型,以黑河罗城灌区为例,从机理上揭示干旱区荒漠化与盐渍化的地下水埋深条件并进行定量计算与调控,主要成果如下:①描述了造成内陆河干旱区绿洲内部盐渍化和过渡带荒漠化的潜水蒸发运移规律,利用潜水影响层定义了盐渍化与荒漠化地下水临界埋深,并进行了定量计算,得到罗城灌区绿洲内部次生盐渍化的地下水临界埋深为1.3~1.5 m,过渡带荒漠化地下水临界埋深为8~13 m;②讨论了潜水影响层厚度定量公式中关键参数土壤当量孔径和液体表面张力在不同生态问题中的合理取值;③提出一种协同缓解干旱区盐渍化和荒漠化的地下水位调控方案,实现改善灌区内部盐渍化、控制过渡带荒漠化和水资源高效利用等多个目标。     

基于电磁感应的干旱区土壤盐渍化定量遥感研究

以南疆典型干旱区Landsat 7 ETM+遥感图像为数据源,利用决策树分类法提取农业用地,并对农业用地进行移动式电磁感应调查(简称磁感调查)和光谱特征提取,同时分析磁感数据和图像光谱特征与土壤盐分含量的相关性,从而建立土壤盐分的定量反演模型。研究结果表明:土地利用类型决策树的分类精度达到93.75%,Kappa系数达0.915 4;经多元逐步回归分析,磁感调查获得的土壤盐分含量与差值植被指数(DVI)、ETM+图像第二波段像元值(B2)以及比值植被指数(RVI)间具有显著相关性,由此建立的遥感反演模型可用于土壤盐分含量的定量反演。经89个样点检验,基于磁感调查的土壤盐分遥感反演精度虽低于基于磁感调查的地统计空间分析的精度,但遥感定量反演值与磁感调查实测值仍具有良好的相关性,而且精度较高,因此利用本文方法进行土壤盐渍化大面积监测是快速有效的途径。     

河套灌区地下水临界深度的确定及其意义探讨

针对河套地区土壤盐渍化严重的实际情况,通过实测及参考前人研究成果,确定了河套地区地下水临界深度值为2.0 m,并讨论了临界深度的确定对于防治土壤盐渍化、合理利用水资源和提高农作物产量的实际意义。     

基于遗传人工神经网络的土壤盐渍化敏感性分析模型

本文以疏勒河流域的昌马灌区为例,运用遗传人工神经网络模型方法探讨各影响因子对土壤盐渍化的敏感程度。模型考虑了降水量、蒸发量、地下水埋深、地下水矿化度、地面坡度、粘土层顶板埋深、土壤质地和土地利用等因子。结果表明:地下水矿化度的变化对土壤积盐影响最大,是最灵敏的因子,其次分别是地下水埋深和蒸发量。粘土层埋深对积盐过程起到较大的作用,其影响仅次于蒸发量,降水量和地形坡度的灵敏程度基本相当。分析结果可以为灌区土壤盐渍化预测及防治提供科学依据。     

不同作物下的土壤水盐运动分析

通过１９９５，１９９６年在阿克苏水平衡试验站对不同种植作物的土壤水分，盐分取样分析，显示不同情况下盐分运动规律差异很大，呈现出干旱区土壤盐分含量高，活动强烈的特征。     

基于WEBGIS与三库一体模式的土壤盐渍化监测预警系统平台研发

随着计算机应用操作技术不断进步,软件技术的不断完善以及可视化技术的蓬勃发展,使WEBGIS系统的可操作性能越来越好。本文以新疆渭库绿洲盐渍地为背景,提出了基于GIS、网络技术与安全监测相结合的WEBGIS与"三库一体模式"技术的平台。首先根据大量野外实测数据、文献资料、人文经济数据、基础地理地质等数据建立SQL Server数据库,之后以集成适用于盐渍地特点的21种监测模型的模型库为主导,调用盐渍化分析方法,提取数据进行相关计算,对模型求解并辅助专家进行决策。本系统采用B/S模式,HTML(超文本标记语言)设计并建立盐渍化监测预警模型,分析评价盐渍化程度、影响及其发展趋势,从而开发出盐渍化监测与预警智能分析相结合的系统工程应用网络。系统实现了数据库的储存、分析和管理;盐渍化监测模型分析;信息结果发布等功能。提高了地理空间信息的表现力,促进了干旱区信息化应用水平和信息共享平台扩展,为区域可持续发展提供了强有力的技术支撑。     

长江河口百米以浅土体含盐特征及其沉积环境演化

土体含盐特征是研究环境演化、工程地基基础设计和农业开发的重要参考指标。通过采集长江河口地区土样907件并对土体盐分进行测试,得到土体易溶盐8大离子含量和pH值。根据测试结果对研究区100 m以浅土层含盐特征进行系统分析。研究结果表明:各土层含盐量介于0.028%~1.226%之间。全新世土体随着深度的增加,土体含盐量呈增加趋势。含盐量最大值出现在如东组下段4-1层(埋深约26 m)淤泥质粉质黏土,盐分主要为NaCl。含盐量最小值出现在滆湖组下段的7~2砂层(埋深约81 m),其中HC0₃^-离子含量最高,其次为Cl^-与Na⁺。深部土层(滆湖组)含盐量有所降低,黏性土含盐量一般大于砂土。各土层ESR(交换性钠)值均大于当地地表淡水SAR(钠吸附比)值,ESR最大值为当地地表淡水SAR值的47.7倍,最低值也为当地地表淡水SAR值的2.7倍,说明土体中可交换Na含量高。100 m以浅地层含盐特征受晚更新世晚期海侵和全新世海侵控制,土体盐分主要为NaCl,其主要来源为海水浸渍或浸染。更新世土层为陆相沉积,但受晚更新世晚期海侵与全新世海侵浸染,土体含盐量较高。如东组下段和中段地层为三角洲相沉积,受长江和海侵共同作用,盐渍土广泛分布;如东组上段土层为陆相沉积,土体已普遍脱盐,HC0₃^-离子含量最高。土体中Cl^-含量对混凝土结构中的钢筋腐蚀性较大,特别是4-1淤泥质粉质黏土层,具有弱腐蚀性等级以上的土体占比高达99%,要做好基础防腐蚀工作。如东组上段的2-1和2-2土层(浅表土层)碱性较大,对农业和工程建设影响最大,需添加改良剂进行土体改良。     

渭-库绿洲地下水对土壤盐渍化和其逆向演替过程的影响

基于遥感数据,结合地下水位观测资料,本文对渭-库绿洲土壤盐渍化与地下水的关系进行了定量研究,并探讨土壤盐渍化的逆向演替过程。研究表明:渭-库绿洲在地下水埋深2.3~2.7 m区间,盐渍地面积占的比例较高,在地下水埋深2.7~3.4 m区间,盐渍地面积占的比例相对较低;渭-库绿洲部分地方地下水位已低于影响地表盐渍化的水位临界值(4.66 m),地下水矿化度低于3 g/L,研究区整体处于有利于土壤盐渍化逆向演替的环境之中;土壤盐渍化的逆向演替过程具有时空特征,由绿洲上部向下部,内部向外部逐步发生逆向演替。