近60年新疆吐鲁番盆地坎儿井衰败的影响因素及环境效应

近60a来,吐鲁番盆地坎儿井经历了先增加后急剧减少的变化。引起坎儿井变化的主要原因是：(1)绿洲规模不断扩大。解放初期至60年代初,坎儿井的变化和绿洲耕地面积的增加相一致,而60年代中期至今,二者变化趋势则相反。(2)坎儿井补给水源减少。60年代初,盆地开始开发利用地表水,在各流域上游和中游修建水库和防渗渠道。到1993年修建中小型水库8座,总库容达8.00×10⁷m³,防渗渠长达4774km,防渗率达70%。减少了坎儿井水源的补给。(3)盲目发展机电井,掠夺式开采地下水。吐鲁番盆地机电井数量由1966年的127眼增至2009年的5309眼,相应地年出水量由1.10×10⁸m³增至7.04×10⁸m³;机电井布局不合理,有相当数量的机电井打在坎儿井分布区或是其上游。地下水位下降,坎儿井干涸,严重影响了当地居民的生活及生态环境。具体表现在：居民生活受到严重影响,部分村庄整体搬迁;盆地坎儿井的控灌面积不断减少,同时盆地旱灾和风灾呈现不断增加趋势;由坎儿井水维持生长的天然植被面积减少了45.37%。     

新疆奇台县坎儿井废弃过程及其驱动力分析

对奇台县坎儿井分布状况、兴衰过程、地质情况、地下水位实地调查和其社会经济的资料分析表明,奇台县坎儿井经历了从1949年开挖,20世纪60年代初数量达到最多,20世纪80年代初期全部废弃的一个由兴到衰的过程。人口增加和农业生产的发展是导致地下水位迅速下降、坎儿井干枯的根本原因。坎儿井数量变化过程与人口、耕地增加过程早期基本一致,后期变化方向相反。人口数量达到90 000人,水浇地为50 000 hm2时,平均地下水埋深为5 m左右,坎儿井开始衰亡。坎儿井全部废弃时平均地下水位约深8 m,此时,人均地下水可开采量仅1 300 m3,农田灌溉所用地下水已接近地下水可开采量。后期河流引水量和地下水开采增加的量大于降水量及河流来水量对地下水的补给量,地下水位仍不断下降,坎儿井没有恢复,反映人文因素对地下水的影响程度远远超过自然因素。     

山前冲积河流河道整治探讨

新疆河流大多发源于山区，流向盆地。近年来，由于浅山区人类活动频繁，破坏了原有植被，降低了这一区域的水土保持功能，造成了山前河流大都上冲下淤，河道左右摆荡，每遇洪水便直接威胁中下游的城镇、村庄及农田，也造成了大量的水土流失。针对此类情况，提出了蜿蜒型河道整治的治理规划方案，只是对新疆山前河道整治的一种探讨，希望对新疆山前河流河道整治的实施具有借鉴意义。     

辐射管技术在坎儿井水量控制中的应用及数值模拟

坎儿井在吐鲁番地区灌溉、人畜饮水和环境保护等方面发挥着不可替代的作用。坎儿井常年自流出水,非灌溉期间水量除满足很少的生活用水以外,大部分水量无效蒸发而白白浪费。该文在分析吐鲁番地区坎儿井地质条件和坎儿井独特的运行机制的基础上,提出坎儿井水量人为控制技术——辐射管增水和水量控制技术。该技术的主要思想是:衬砌加固坎儿井集水段,并在集水段头部打设水平方向辐射管,改原坎儿井侧壁集水为辐射管集水,并在衬砌体内各个辐射管出水口接到一个汇水总管上,总管末端设置节制阀门,用于人为控制水量;利用立体建模的方法建立了增设辐射管的坎儿井渗流计算三维模型,论证了该技术的可行性。结果表明:利用辐射井技术改造后的坎儿井,集水范围扩大,单个坎儿井出水流量可以达到原来的2倍以上,效果十分明显;设置节制阀能够克服坎儿井水量无法控制的缺陷,是保护吐鲁番地区十分珍贵的地下水资源的有效手段。该技术的推广对坎儿井地下水资源的涵养与坎儿井保护具有重要意义。     

2011—2020年新疆鄯善县地下水位时空动态变化规律

[目的] 分析新疆鄯善县2011—2020年地下水位时空动态规律及未来变化趋势,为该区地下水超采治理和地下水位管控指标确定提供科学支撑。 [方法] 利用聚类分析与相关性分析结合的方法,划分地下水动态类型,采用时间序列分析法、地统计学法,结合多元Logistic回归模型,分析地下水位时空变化规律及主要驱动因素,并利用R/S分析法预测地下水位未来变化趋势。 [结果] ①地下水动态类型分为开采型、径流型、径流—开采型及蒸发型,以开采型为主,所占比例达75%。 ②2015—2018年北盆地地下水位由下降趋势变为上升趋势,2018年后又变为下降趋势;南盆地地下水位一直呈下降趋势,2015年后下降速率显著减缓。 ③北盆地地下水位变化主要驱动因素为地下水开采及地表水径流量,贡献率分别为68.46%,28.37%;南盆地主要驱动因素为地下水开采,贡献率为89.74%。 ④在外界环境稳定情况下,预计七克台镇及南盆地北部灌区地下水位将会持续下降,辟展乡地下水位持续上升,其他区域呈不明显的变化趋势。 [结论] 地下水开采是地下水位变化最重要的影响因素,为遏制地下水位下降,应在地下水位下降显著区域继续加大压减地下水超采量。     

玛纳斯河流域湿地平原水库群对流域生态环境作用的研究

玛纳斯河流域湿地水库群上接大河、下通灌区,是流域供水系统中最主要、保证率最高的供水水源。对位于玛纳斯河流域泉水溢出带中的湿地水库群对流域生态环境的作用进行了研究,结果表明,该湿地水库群在防止湿地萎缩退化、防止次生盐渍化、保护流域内生物多样性、防风固沙、防止土壤沙化、抵御洪、旱灾害威胁、加强湿地调控能力以及增加了绿洲的人口承载能力和生产力等方面起到了很好的保护作用。该湿地水库群的建设为干旱区山前潜水平原地区的生态工程建设、水资源安全与可持续利用提供了一种良好的示范。     

鹊山村岩溶深井工程水资源论证分析

鹊山村岩溶深井新建项目,是一项扶贫开发工程,年取水量2.0万m3,取水保证率可达95%。其建设,对易地扶贫搬迁的贫困人口具有重大意义,有利于扶贫攻坚和保证饮水安全。经多方面论证,该项目建设符合国家产业开发与扶贫政策,水源有保证,取水、用水量合理,取水对当地其他用水、退水、地下水位、水生态保护和生态环境等不会造成重大影响,有利于水资源合理配置,是可行的。建议加强项目区的节水宣传教育、取水管理、地下水位动态监测、管网设施设备的维修与维护,以实现区域水资源的有效保护和可持续利用。     

秦州区藉河上游水源地生态现状及保护对策

天水市秦州区藉河上游水源地在涵养水源、蓄洪、调节气候、防止水土流失等方面起着不可低估的作用。但由于水源地的水土流失未得到有效遏制,植被破坏严重,生态环境恶化,加之农业生产中的面源污染使水源地污染加重,水源地的保护迫在眉睫。水源地保护的对策是强化水土流失综合治理,加强自然修复,控制农村面源污染,实施移民安置等。     

冲积扇上沉积物长度和深度的预测

本文提出了一种预测冲积扇上坡度转换区内沉积物长度和最大深度的方法,试图解决渠道纵向坡度由陡变缓时沉积物长度和最大深度估算问题。该文还提出了一个重要且常规的简单设计方法,以减缓干旱、半干旱环境中冲积扇上的洪水灾害。     

山西省岩溶泉域水资源保护立法工作探析

山西是岩溶泉域比较发达的省份之一,岩溶地下水资源已成为当地经济发展和人民生活的重要水源。近年来,由于不合理开采与采煤破坏,已造成岩溶泉域地下水位持续下降,流量衰减,甚至造成泉水干枯。在分析山西岩溶泉水资源及保护立法工作现状的基础上,提出了岩溶泉域水资源保护立法的设想及建议。     

近60年鄯善县地下水补排量演变与坎儿井流量衰减关系

为揭示干旱区地下水补排量演变规律及其与坎儿井流量衰减的关系,通过梳理1949年以来鄯善县水资源开发利用、地下水资源调查评价资料,分析了地下水补排量的变化,划分地下水补排量演化的阶段。利用双变量相关分析法,分析了地下水主要补排量演化与坎儿井流量衰减之间的关系,并分析了其原因。结果表明：1）鄯善县地下水补排量的变化主要受人类活动影响,气候变化的影响微弱,且主要补排量变化的突变点与国家实施改革开放、西部大开发等政策的起始点相一致,政策是人为因素中的关键因素;2）坎儿井出流量与河道渗漏补给量、渠道渗漏补给量、田间入渗补给量、机井地下水开采量之间的相关系数依次为0.312、?0.327、?0.574、?0.959,说明坎儿井流量的衰减主要受机井开采地下水影响,其次为田间入渗补给量,河道和渠道（干支渠）渗漏补给影响较小;3）坎儿井出流量与地下水补排量的响应关系主要由其空间分布位置决定。该研究对坎儿井保护和超采区治理提供参考。     

坎儿井隧洞井壁剥落破坏原因与防渗加固

暗渠隧洞剥落坍塌破坏是坎儿井消亡的主要原因之一。该文选取典型坎儿井,通过现场实测调研、室内试验研究了坎儿井井壁的水份分布特征、来源以及土性参数;基于滤纸法获取的增湿土-水特征曲线,进行了坎儿井非饱和稳态渗流有限元分析。研究表明:冬季坎儿井井壁水分来源主要是毛细水,0.6 m以下为暗渠毛细水强烈影响区,井壁土为冻胀性土;井壁严重剥落高度(1.0~1.5 m)与起始冻胀含水率高度(1.1 m)基本一致,冻融循环后低围压下有效粘聚力降低显著,可明确冻融是井壁剥落破坏的主要原因;基于防渗止水的井壁抗冻胀思路,提出了在隧洞纵深负温范围内进行局部防渗衬砌的工程加固措施,该措施具有井壁抗冻胀、施工维护简单、不破坏坎儿井这一历史文物原貌等优点,具有一定的理论和技术推广价值。     

基于井电双控平台的地下水流场动态监测与提取

[目的] 基于灌区已建成“井电双控”平台的优势，提出利用抽水井水位来获取开采期地下水流场的动态变化，为地下水资源的科学管理及合理利用提供技术支撑。[方法] 利用Processing MODFLOW软件模拟得出研究区的仿真流场，以此作为抽水井水位确定流场的判别标准，并对该方法下流场的拟合效果进行评价与改进。[结果] 直接使用抽水井水位得出的流场较仿真流场整体偏小；使用抽水井降深修正后的水位得出的流场与仿真流场拟合效果较好，但实际中需要结合模型计算；在部分抽水井内安装水位监测设备基础上增加专用监测井，其得到的动态流场与仿真流场接近且易于实现，说明该方法可用于研究区流场的动态监测。[结论] 基于“井电双控”系统下，将抽水井作为监测井的方法有效解决了因地下水监测站网密度低、信息传输时效性差等造成对地下水管理存在偏差的问题，对加强地下水位—水量的双控管理及区域地下水资源的保护具有一定的应用价值。     

新疆玛纳斯河流域不同地貌类型土壤盐分累积变化

为详细分析干旱荒漠区土壤盐分长期累积变化的区域差异，以玛纳斯河流域为例，选择冲积洪积扇、冲积平原和干三角洲3种主要地貌类型，通过取样、典型调查等方法讨论其土壤盐分变化情况，结果表明：位于山前冲洪积扇缘以上部位是最稳定的地区，地下水位低，基本不存在盐碱化问题。相比之下，冲积洪积扇缘部分地区由于普遍较高的地下水位和地下水矿化度，短期内仍将处于持续积盐状态。冲积平原部位表土虽明显脱盐，但由于底土含盐量高，且部分地段地下潜水埋深上升至临界深度以下，仍处于脱盐不稳定或脱盐积盐反复型状态。干三角洲部位经过多年的开垦，地下水位出现上升，随着深层盐分上移，也将导致土壤盐渍化发生。分析认为冲洪积扇缘、冲积平原和干三角洲部位部分地区将来土壤盐渍化威胁依然很大。该研究将为区域土壤盐渍化治理提供依据。     

青藏高原柴达木盆地东部地区的土壤侵蚀现状调查

[目的] 开展柴达木盆地的土壤侵蚀现状调查研究,旨在为柴达木盆地土壤侵蚀防治和青藏高原环境治理提供科学依据。[方法] 考察组分别于2019,2020,2021年7月3次赴柴达木盆地,沿德令哈市、格尔木市、都兰县一带,对选取的77个样地内不同土地利用类型植被、土壤、侵蚀特征和水土保持措施进行了调查和分析。[结果] 柴达木盆地以风蚀为主,在作物生长季,耕地没有明显的风蚀现象,说明作物的水土保持效果显著。不同利用类型土地的平均土壤风蚀速率大小顺序为：沙地>耕地>撂荒地>灌草地;土壤侵蚀沟多出现于山前洪积扇和山坡上的灌草地,洪积扇上的沟蚀较为严重;植物沙堆分布广泛,种类多样,沙堆体积与植物冠幅相关性强,植物拦沙作用明显。同时,该区还存在部分耕地因灌溉系统管理不善而造成土壤侵蚀和地下水位上升大;种植枸杞的沙田管理不到位,水土保持措施不完善,水土保持投入不足等问题。[结论] 柴达木盆地土壤侵蚀类型复杂多样,需要在加强水土保持工作的同时,完善灌溉系统的维护,加强土壤盐渍化治理和沙田保育,切实保障柴达木盆地的土地资源可持续性。     

复合井修复地下水硝酸盐污染的效果

为探寻更适用于农田周边硝酸盐污染地下水的原位生物修复技术,该研究构建了A、B、C3套试验装置,分别刻画管井(A)、大口井与管井组成的复合井(B、C)。基于3套物理试验模型,定量对比分析了管井与复合井修复地下水硝酸盐污染的效果。结果表明:受水力停留时间的影响,相同流速条件下,A、B、C三套修复系统的硝酸盐负荷分别介于75～100、100～125、125～150 mg/L之间;在允许硝酸盐负荷范围内,去除率均可达到95%以上,且不会出现亚硝酸盐累积及氨氮超标现象,表明了复合井修复系统的可行性,可以实现地下水开采与修复同步进行,提高了地下水水源地供水安全保证率。     

盘塘水源地渗流井取水方式下地下水允许开采量计算

介绍了渗流井的结构和井流特征,通过引入等效渗透系数,构建"渗流—管流"耦合模型,建立了渗流井取水的数学模型。以陕西省神木县盘塘水源地为例,用地下水流三维有限差分法对水源地地下水允许开采量进行了计算。结果表明,盘塘水源地渗流井开采方式下,地下水允许开采量为92 400m3/d,枯水期允许开采量为56 200m3/d。通过对比不同取水方式下的允许开采量,认为渗流井取水方式较管井、辐射井等取水方式具有出水量大,易管理等优势。在干旱半干旱的地区,渗流井具有明显优于其他取水结构的特点。     

Genesis of gypsum enriched soils in north-west Isfahan,Iran

Most of gypsum-enriched soils in Isfahan and neighboring provinces occur on alluvial fans, dissected flood plains (old dissected alluvium)and piedmont plains. Herein we investigate the processes of formation and alteration of gypsic horizons and their pedofeatures. We described and sampled representative pedons on a transect from the mountain to the piedmont plain. In the study area, different gypsic pedofeatures have various kinds of internal lenticular cryslalitic fabrics. Micromorphologic observations confirmed that gypsic horizons have an evolutionary sequence across the different geomorphic surfaces from the upper fan to the piedmont plain. In primary stages (upper fan), gypsum crystals occur individually in the soil groundmass or as clusters in voids with idiotopic or xenotopic fabrics. Eventually, they form internal coatings or infillings and pendants (in middle and lower fans). In the more developed horizons (dissected flood plains or plateaus), the fibrous gypsum crystals are banded and perpendicularly distributed with reference to the gravels and soil surface. These loosely compacted fibers constitute the bulk of the soil materials, leaving non-gypsic particles as islands between crystals. In these pedofeatures, perpendicularly oriented fibrous crystals, with their lateral inter-connections give rise to a continuous three-dimensional firm structure.The fabric of these lenticular gypsum crystals is xenotopic or hyp-idiotopic. In the piedmont plain, the idiotopic crystals have no preferred orientation and have random distribution. Internal fabric of these pedofeatures is porphyrotopic. This study indicates that, physical environment plays a great role in formation of different gypsic pedofeatures.