塔里木河下游输水恢复过程中胡杨生长对地下水位的响应

通过近几年对塔里木河下游3个典型断面的胡杨各项生态指标的实地监测,分析了输水恢复过程中胡杨生长对地下水位的响应程度。研究表明：（1）河岸胡杨林生长与地下水埋深有密切的关系,通过10次生态输水,下游河道沿岸的地下水得到补充,水位明显抬升,胡杨长势也随着地下水位的抬升有不同程度的好转。（2）地下水位愈深,胡杨的干旱胁迫程度愈强。横向上,胡杨对生态输水的响应随着河道距离的增加逐渐减弱;纵向上,从上段至下段胡杨生长对输水的响应范围逐渐减小。（3）在输水河道两侧过水湿润岸滩,虽有胡杨实生苗零星出现,但就目前输水方式,还无法实现胡杨大面积繁殖更新。     

近20年塔里木河干流区地下水埋深变化特征及其生态效应研究

基于塔里木河干流区近20年水文生态变化监测资料,研究了其地下水埋深时空变化特征与河道来水的相互关系及其生态效应。结果表明:塔河干流上中游段地下水埋深年度变化呈枯水期3—4月变幅在0.42～0.92 m,汛期7—9月变幅在1.06～3.67 m。经近20年的生态输水,2009—2017年9年间下游段地下水埋深平均抬升了3.75 m,地下水埋深随输水量的变化明显,总体上在输水停止后1月内达到峰值,而后逐渐降低,直至下一次输水才会明显回升。2009年之后的生态输水对下游植被恢复效果明显,下游NDVI平均值由0.05提升至0.15。本研究系统分析了塔里木河干流区生态输水以来区域生态环境对地下水的综合响应,可为区域水资源调控和进一步量化输水效益提供理论依据。     

生态输水后塔里木河下游合理水位探讨

塔里木河下游应急生态输水工程改善了该区水资源匮乏的现状,地下水的平均水位从输水前的8.25m升至输水后的4.13m。相应地,地表植被也出现明显的响应。但是,在不同河段由于过水时间、耗水量等因素的差异,造成输水后水位差异较大。以既能减少地下水强烈蒸发返盐,又不造成土壤干旱而影响植物生长的合理生态水位作为评价标准,对输水后不同河段的地下水位进行分析。结果显示,目前英苏—阿拉干段的地下水位2.97～4.8m是比较理想的水位;大西海子—英苏段水位较高,可能出现次生盐渍化;阿拉干—台特玛湖段地下水位太低,不利于植被的自然恢复。     

塔里木河下游生态环境对生态输水的反馈机制研究

对塔里木河下游地区生态输水后典型断面的植被面积、植被群落、土壤机械组分和土壤含水率、土地利用类型进行研究的结果表明:生态输水后植被面积呈增加趋势,植被面积与生态输水累计量呈正相关关系,相关系数为0.81,但植被变化对生态输水的响应具有滞后性;植被群落随着地下水位埋深的增大,其盖度和密度、植物多样性呈减小的趋势,分别从阿克墩断面的0.48、0.55、11减少到依干布及麻断面的0.04、0.01、2;土壤的机械组分随着向下游下段地区推进粗粒径的百分比增加了5.71%,土壤含水率年际变化呈增加趋势,主要与生态输水的累计量有关;输水后水域、沼泽和林地面积呈增加趋势,但草地变化不明显,仍处于减少状态,因此生态输水的潜在效应体现需要一定的时间。     

人为干扰对塔里木河干流水文情势的影响

 结合塔里木河下游正在实施的生态应急输水工程,以输水年(2000年)前后干流不同测站的径流量以及下游地下水位的变化为基础,分析人为干扰后,塔里木河干流水文情势的变化。结果表明:由于源流区农业灌溉引水剧增,到达干流的水量逐年减少,进入塔里木河干流的水量20世纪50—90年代以0.2亿m3/年的速度递减,但90年代中期以后有略微增加的趋势;中游英巴扎的径流在输水年前后仍继续减少;下游卡拉站由于人工输水径流量呈增加趋势,从春季到初冬,径流量都大幅度增加,夏季洪峰流量是输水前的2倍,且在时间上有所推后。人工输水后,下游9个生态监测断面的地下水位发生较大变化。纵向上,从大西海子水库向台特马湖方向,地下水位抬升幅度呈逐级递减的趋势;横向上,各个断面的监测井水位呈波段式上升,且愈远离河道波动愈小,5次输水的响应范围达到1200 m。下游区生态输水的积极干扰,在一定程度上缓和了源干流上游区人为干扰的负面影响。应急输水工程产生了明显的生态效益。     

我国土地资源的刑法保护刍议

近几十年来,塔里木河下游河道断流,地下水水位剧烈下降,天然植被衰退,为恢复和重建塔里木河下游严重受损的生态系统,从2001年到2006年,先后进行了8次生态应急输水.在实地考察和前人研究资料的基础上,对塔里木河下游生态输水的背景进行了介绍.分析了生态输水后地下水位恢复情况、地下水矿化度变化、植被对生态输水的响应以及生态输水对土地沙漠化情况的影响.结果认为,生态输水后塔里木河下游沿河道两岸一定范围内生态环境得到明显的改善,但仍存在一些问题,如目前生态输水主要建立在博斯腾湖和开都河高水位的基础上,如果遇枯水期则无法实现.若长期大量从博湖调水,必然导致博湖水环境的恶化.     

塔里木河中游沙漠化地区地下水位遥感监测

[目的]探讨沙漠化地区地下水位的分布状况及其对沙漠植被的影响,为塔里木河流域生态环境保护提供科学依据。[方法]利用MODIS卫星遥感数据,采用遥感—数学—模型学融合的研究方法,在实地考察塔里木河中游区域的地下水位、土壤水分和其他辅助资料的基础上,通过建立土壤水分和地下水位的线性方程,提出在土壤中存在毛细管补给条件时,简便、有效地监测沙漠化地区地下水埋深的监测模型,并在塔河中游沙漠化地区进行实地验证。[结果]该模型反演地下水位和实测地下水位之间的相关系数为0.896 9,误差较小。研究结果符合实际。[结论]在较大范围且地下水埋深不大于6m的沙漠化地区,利用MODIS多波段遥感模型监测并评价地下水位埋深的空间分布是可行的。     

塔里木河下游断流河道输水的生态变化分析

根据连续多年监测获得的塔里木河下游地下水位、植被数据,对比分析了塔里木河下游生态输水后地下水位、生物量、物种多样性的变化。结果表明:实施生态输水工程后,地下水位变化显著,地下水位逐渐抬升,下降趋势得以控制。草本植物生物量的变化趋势与每次输水量变化趋势基本一致,即随着输水量的增加草本植物的生物量也相应增加,输水的时间、输水量的多少对草本植物生物量有较强影响。地下水位埋深上升,物种多样性也呈上升趋势,但二者并不同步,物种多样性上升趋势滞后于地下水位的上升,这表明地下水位的抬升有利于植物多样性的增加,但是地下水位变化对植物多样性的影响是一个渐变的过程。     

塔里木河下游生态环境对输水的积极响应

塔里木河下游是我国西部生态与环境问题最为突出的地区.由于人类不合理的资源开发,导致该地区生态问题日益突出.本文结合塔里木河下游5次生态输水,通过3年对输水后生态环境变化的监测,就塔里木河下游生态环境对输水的积极响应进行了分析.结果显示:(1)生态输水后地下水位在时间上和空间上各有其变化规律,在时间上近河道水位响应快,远河道水位响应慢.在空间上距河道不同距离和不同河段上地下水上升的幅度不同.(2)输水后天然植被的响应主要表现在植被种类和植被盖度的增加上;(3)鉴于输水后生态响应的范围仍然较小,因此输水工程还应该继续进行并适当调整输水的方式.     

塔里木河下游植被耗水量的时空演变

[目的] 分析塔里木河下游天然植被耗水量,为其生态修复研究提供科学指导。[方法] 基于Landsat系列影像和日尺度气象数据,采用改进的Penman-Monteith公式法,在30 m空间分辨率上,对生态输水以来大西海子水库至阿拉干断面间植被耗水量的时空演变趋势进行了分析。[结果] ①研究区天然植被耗水量时空分布存在着明显的梯度化差异,高耗水区主要分布在主河道沿线及自然漫溢区,下游植被耗水量整体偏低,年内主要集中于植被生长中期。②2000—2020年天然植被平均耗水量为1.90×10⁸ m³/a,并以2.44×10⁷ m³/5 a的速率增长;同期大西海子水库至阿拉干断面间的河水消耗量为2.79×10⁸ m³/a;植被耗水量占河道消耗水量的68.23%,二者随输水进程均呈上升趋势。③天然植被面积以12.37%/5 a的速率增长,耗水量以12.82%/5 a的速率增长,植被面积与耗水量增长速率相匹配,天然植被的修复对输水的响应较为积极,继续输水仍会促进植被的快速恢复。[结论] 截至2020年,经过21 a的生态输水,塔里木河下游天然植被得到明显改善;但受既有输水方式固化的影响,加大了水面及浅埋深区的无效蒸发,生态耗水的时空分布仍存在优化的可行性和必要性。     

塔里木河下游生态输水及河道生态整治工程探讨

通过近几年向塔里木河下游的应急生态输水，水流到达塔里木河尾间台特玛湖，沿岸地下水位上升，沿河部分地段植被长势得以恢复，局部地区生态环境改善。为了从根本上解决塔里木河下游的生态环境问题．探讨了下游河道生态整治工程，包括河道疏浚输水线路选择和设置生态闸的问题。大西海子水库下游河道疏浚工程有3条输水线路可供选择，通过投资、占地、施工、管理、防洪等综合比较，选择在大西海子水库主坝上新建一座放水闸方案。方案在技术上和经济上是可行的。本着尽量少而又要满足河道疏浚后沿岸植被生长需水的原则，分析了沿岸生态闸设置的必要性和保护的生态植被的面积，并探讨了今后生态输水方式的选择与生态闸的开启顺序。     

水情波动下2006-2011年塔里木河下游植被变化研究

由于开都-孔雀河来水量的减少,塔里木河下游生态输水量自2006年开始锐减,之后连续枯水3a,直至2010年来自上游的输水水头才重新到达塔河下游台特玛湖处。采用2006-2011年Landsat TM卫星遥感影像数据,对塔里木河下游区域进行了植被分类和覆盖度信息提取;在连续植被变化监测数据的基础上,研究了水情波动影响下的塔里木河下游地区植被时空变化格局,探讨了形成植被变化时空差异的主要原因。结果表明,2006-2011年植被覆盖面积总体上呈现先下降再升高的现象,其中灌木林地变化最为显著;2011年研究区植被覆盖度总体高于2006年,大部分区域的植被覆盖度呈缓慢增加趋势,覆盖度显著增加区域面积占2011年植被覆盖面积6.3%;生态输水量的变化是影响塔里木河下游植被生长与恢复的主导因素,大范围的植被恢复的主要原因在于地下水位的显著抬升,而地下水位的升降主要依赖于生态输水量的变化。     

策勒绿洲生态与灌溉用水对地下水埋深的影响

[目的]估测地下水资源变化动态并对其安全性进行识别,为策勒绿洲水资源管理及维护绿洲生态安全提供一定决策依据。[方法]分析策勒绿洲总用水需求,基于策勒河径流与地下水动态监测数据,计算绿洲用水缺口;最后,通过绿洲长期地下水位监测资料分析地下水位随时间变化规律。[结果]综合考虑生态用水背景下,策勒绿洲年均用水缺口5.20×10~6~1.15×10~7 m^3,当利用策勒绿洲地下水补足绿洲用水差额时,地下水平均埋深年均下降0.27~0.60m,在非枯水年状态下策勒绿洲地下水补给相对充足使得地下水平均水位无明显变化,只在地下水水位时空分布上有所改变,如2008—2014年绿洲地下水平均埋深虽有较大幅度波动,但基本维持在21m上下。[结论]短期来看策勒绿洲地下水埋深变化处于安全范围内,但为了保证绿洲健康可持续发展,并维持地下水埋深的稳定,当前应投入财力到水资源使用的监督和管理中去,将建设农业节水设施作为长期发展策略。     

塔里木河下游生态输水对植被恢复和沙漠化逆转的影响

针对近50 a来人类不合理的资源开发,导致塔里木河下游地区沙漠化程度加剧等一系列生态环境问题,结合实地考察和野外调查资料以及遥感影像数据,运用植被覆盖度、沙漠化动态度模型分析法,对塔里木河下游生态输水前后植被和沙漠化状况进行了分析。研究结果表明,生态输水后,植被覆盖度增大,植物种数明显增加;胡杨冠幅增大;裸地、沙地面积减少;非沙漠化和轻度沙漠化土地面积不断扩大,而重度沙漠化面积有减小趋势。生态输水对塔里木河下游植被恢复和沙漠化逆转起到了明显的作用。     

额济纳河干流及下游支流密集区地下水位控制深度

为探讨额济纳沿河及支流密集区生态水位,运用GPS、RS和GIS技术,结合地面定位点观测,对不同植物群落与地下水位间的关系进行研究。东西两河的干流段及西河下游沿河采用单点法分析;东河下游的支流密集区采用地下水位等埋深与植物群落覆盖图叠置法分析。结果表明,河段不同地下水埋深不同,东西河干流段的沿河地下水位埋深为2.14～2.27 m,水位变幅为0.61～1.14 m;西河下游沿河地下水埋深2.52～3.88 m,变幅0.90～1.09 m;安都草原北端地下水埋深2.48～3.39 m,变幅0.26～0.33 m。东河下游支流密集区的植物群落不同,相应的地下水位埋深不同,胡杨群落的地下水埋深＜3 m,水位变幅0.51～1.41 m;柽柳群落的埋深3.0～6.0 m,变幅0.85～1.94 m;杂草地的埋深＜3 m,变幅1.41～2.46 m。研究成果可用于指导新建额济纳生态灌区地表水的配水管理。     

塔里木河下游退化生态系统恢复对土壤有机碳的影响

在2005年所测的塔里木河下游4个典型监测断面上16个土壤剖面0～60 cm土层土壤有机碳数据的基础上,结合过去的勘测数据及文献资料,依据"时空互代"原理研究了下游荒漠化对土壤有机碳的影响,探讨生态恢复对有机碳可能产生的影响。结果表明:荒漠化对塔里木河下游土壤有机碳影响均较大;自塔里木河下游上段至下段,上层(0～50 cm)土壤有机碳含量呈下降趋势;阿克墩地区土壤有机碳储量比英苏、考干的多3～4倍,英苏地区的比考干地区的约多1倍。在生态恢复过程中,土壤有机碳含量会显著增加,但是,在塔里木河下游土壤有机碳的增加将是一个缓慢的过程。     

不同林龄胡杨径向生长量与地下水的关系

胡杨是塔里木河河道周围重要的适生树种,对调节区域小气候具有重要的作用。径向生长是反映胡杨生长状况的重要指标,它与地下水位的关系是很多研究关注的焦点。以往的研究将所有林龄的胡杨作为一个整体来对它与地下水之间的响应关系进行研究,却忽略了胡杨由于林龄存在差异,它们对地下水位的响应可能不同。所以该文以塔里木河下游为研究区,选取了不同林龄胡杨的径向生长量作为研究对象,利用曲线回归的方法分别与地下水埋深建立函数关系,并借助灵敏度分析确定了其与地下水埋深响应的敏感点,以实现定量分析的目的。结果表明:(1)胡杨中林和近熟林的径向生长量随地下水埋深下降呈减小特点;(2)胡杨径向生长量受地下水埋深的影响,总体上为4次多项式,但不同林龄的胡杨遵循不同的拟合关系;通过灵敏度分析,胡杨林龄的差异导致其胁迫水位和停止生长的水位也不同。通过研究,证明了胡杨不同林龄与地下水的关系不同,因此在开展恢复时应采取不同的对策。     

塔里木河下游不同退化阶段胡杨径向生长量变化特征

以塔里木河下游胡杨为研究对象,借助树木年轮水文学的方法,运用LINTABTM6型树木年轮测定仪读取钻心的年轮宽度,研究了塔里木河下游不同退化阶段离河道不同距离胡杨径向生长量的年际变化特征及其差异分析。结果表明:(1)2000年生态输水后,胡杨平均径向生长量有显著的变化,胡杨生长进入了生长高峰期;(2)应急生态输水促使胡杨突变性地增长,如果生态输水没有达到一定的量或持续时间,胡杨径向生长量在短时间内就会表现为不再增长或下降,若要保持胡杨长势良好,要继续加强输水;(3)塔里木河下游不同退化阶段胡杨径向生长量差异极显著(p0.001),不同退化阶段胡杨多年平均径向生长量大小排序依次是中度退化区极度退化区重度退化区;不同退化阶段胡杨对输水的响应均具有滞后性且响应程度不同,输水后处于不同退化阶段胡杨平均径向生长量出现极值的年份存在较大差异;(4)塔里木河下游不同退化阶段离河道不同距离胡杨平均径向生长量差异极显著(p0.001),整体上随着离河道距离的增加,胡杨径向生长量呈现下降趋势。     

石羊河下游民勤绿洲地下水埋深时空分布动态研究

以研究区近20年观测井地下水埋深观测数据分析了石羊河下游民勤绿洲地下水位的年际变化、季节变化动态及空间分布特征,结果表明:研究区地下水埋深年际变化以严格统计直线型加深;季节变化具有春秋季变化剧烈,地下水埋深剧烈加深和快速恢复.夏季地下水埋深加深达顶峰,冬季地下水缓慢恢复的特点;空间变化具有沿绿洲到荒漠方向距离绿洲中心越远地下水埋深越浅,沿石羊河古河道越到下游,地下水埋深越浅的特点.     

内蒙古河套灌区灌溉入渗对地下水的补给规律及补给系数

为准确估计内蒙河套灌区灌溉水入渗补给地下水量,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,分别根据灌水前后地下水位变化和土壤含水率变化计算了灌溉水入渗补给地下水系数,并依据土壤水动力学原理,采用数值模拟验证,得到作物生育期灌溉补给地下水系数为0.15,秋浇灌溉补给地下水系数为0.3。河套灌区地下水位埋深相对较浅,通过灌水前后的土壤含水率变化情况和数值模拟结果显示,灌水2～4 d补给地下水量达到最大,8～10 d后即完成对地下水的入渗补给,不同灌水量灌溉水入渗规律基本一致,入渗补给量和入渗时间与灌溉水量直接相关。研究结果将为确定维持灌区生态环境良性发展的引水量阈值提供参考。