民勤绿洲苦咸水空间分布及成因分析

苦咸水是半干旱、干旱区的重要水资源之一。2011年9-10月,采集民勤县红崖山水库以北灌区71个地下水水样,利用传统统计学方法和地理信息软件,对石羊河下游民勤绿洲苦咸水空间分布进行了研究。结果显示：民勤绿洲苦咸水（＞1 g•L^-1）面积共781.59 km2,其中微咸水（1～3g•L^-1）面积占27.6%,分布在泉山区和湖区南部部分地区,咸水（3～10 g•L^-1）和盐水区（10～50 g•L^-1）面积分别占55%和17.4%,集中分布在湖区内;苦咸水水化学类型随着矿化度的升高,由泉山区的微咸水逐渐向湖区的盐水变化;气候、地质和人类活动是形成苦咸水的主要原因。     

甘肃省民勤盆地地下水环境变化及原因探讨

民勤盆地地下水化学特征具有明显的水平与垂直分带特征 ,沿水流方向 ,自西南的SO42 --Na -Mg2 型逐渐过渡为Cl--SO42 --Na 型 ,湖区浅层水则完全为Cl--Na 型水。垂直向上表现为上咸下淡的趋势。随着进入盆地地表水量的减少与地下水开采量逐年增大 ,地下水环境日益恶化 ,咸水入侵深度达 6 0m ,TDS普遍增高。特别是湖区局部浅层地下水矿化度 ,由 2 0世纪 70年代的 3g/L发展到现在的 16g/L。据此 ,增加淡水资源和减少地下水的超采量 ,发展节水高效农业是保护该盆地地下水环境的最基本措施。     

民勤绿洲边缘阻沙带表层土壤粒度空间分布特征

土壤粒度是风沙活动的重要表征参数。通过野外调查与室内测试,分析了不同空间分布防风固沙林表层土壤粒度的空间分布特征,旨在评价民勤绿洲边缘阻沙带防风固沙功能。结果表明:(1)坝区梭梭-沙拐枣-沙蒿-沙米固沙林表层土壤粒度组成以细砂、中砂、极细砂为主,分别占33.47%、26.08%、18.18%;泉山区白刺+沙蒿+五星蒿固沙林表层土壤粒度组成以细砂、粉粒和极细砂为主,分别占29.62%、21.17%、18.87%;湖区白刺-芦苇-猪毛菜固沙林表层土壤粒度组成以细砂、粉粒和极细砂为主,分别占36.66%、27.98%、22.83%。(2)平均粒径:坝区(2.55Φ)泉山区(3.5Φ)湖区(3.94Φ),分选性:坝区(1.58Φ)较差,湖区(2.10Φ)和泉山区(2.29Φ)很差。(3)泉山区、湖区表层土壤粒度频率曲线为双峰型,坝区为单峰型,偏度均为极正偏态,峰度表现为很窄。粒度累计分布曲线反映出坝区风沙活动较泉山区、湖区频繁、强烈。阻沙带荒漠植被群落物种组成决定着其防风固沙功能的大小,进而影响其表层土壤的粒度分布特征。建议阻沙带生态防护体系修复时应注重选择固沙能力强的造林树种。     

民勤绿洲土壤水盐空间分布特征及盐渍化成因分析

根据2010年民勤绿洲230个采样点的土壤水盐分析资料,运用传统统计学和地统计学分析方法对该地区土壤水盐空间分布特征及土壤盐渍化成因进行了研究。结果表明:民勤绿洲土壤水分整体呈现出西南高、东北低的趋势;土壤含盐量呈现出从南到北、由西到东逐渐增大的趋势,沿坝区至湖区,土壤浸提溶液电导率从0.07dS/m增加到5.99dS/m;根据土壤盐渍化分级标准,民勤绿洲非盐渍化土占区域总耕地面积的50.01%,轻、中、重度盐渍化土分别占19.13%、10.44%和16.96%;分析认为,干旱的气候、丰富的盐分来源、高矿化度地下水的存在以及人类不合理的水土资源利用方式是引起民勤绿洲土壤盐渍化的主要原因。     

民勤绿洲灌区地下水水化学特征及其演化驱动机理

通过分析民勤绿洲灌区55个地下水样的相关水化学指标,探讨该区地下水水化学特征及其演化驱动机理。结果表明:研究区地下水阳离子以Na~+和Mg~(2+)为主,阴离子以SO_4~(2-)和Cl~-为主;其中K~+、Na~+、Mg~(2+)、CO_3~(2-)、Cl~-、SO_4~(2-)表现为强变异性,而Ca~(2+)和HCO_3~-则表现为中等变异。研究区地下水水化学类型以SO_4-Mg型、Cl-Mg型、SO_4-Na型和Cl-Na型为主,沿着地下水流方向(坝区→泉山区→湖区),阳离子中Na~+逐渐取代了Mg~(2+)的主导地位,而阴离子中SO_4~(2-)一直占主导地位,但Cl~-的比重在不断增加。研究区地下水水化学组分主要来自岩盐、石膏等蒸发岩、碳酸盐矿物以及硅铝酸盐矿物的风化溶解。地下水水化学演化是由蒸发浓缩、阳离子交换和溶滤共同作用的结果。该研究结果可为民勤绿洲地下水资源评价、合理利用及其保护提供科学依据与决策指导。     

综合治理前后民勤绿洲景观格局时空演变特征

根据1999年、2006年和2013年的Landsat/TM影像数据,利用GIS技术和Fragstats,分别从景观和类型2个水平上对比研究了综合治理前后民勤绿洲的景观格局及其时空格局演变,结果表明:石羊河流域综合治理前(1999—2006年),绿洲内以牺牲林地、草地为代价的盲目开垦现象与绿洲沙漠化趋势同时并存,民勤绿洲景观的复杂程度和连通性不断提高,而其景观异质性在降低,绿洲呈破碎化发展趋势;综合治理后(2006—2013年),民勤绿洲景观斑块形状复杂程度在提高,破碎化程度和斑块连通程度均在下降,而其景观异质性在增加。绿洲景观破碎化程度的下降主要是受湖区绿洲景观破碎化程度变化的影响,该时期,退耕后的生态恢复已初见成效,但泉山区土地沙化和湖区土地盐碱化现象依然严峻。景观指数变化在绿洲尺度和各景观分区尺度上表现出明显差异,说明景观指数存在明显的尺度效应。石羊河流域综合治理措施的实施,改变了民勤绿洲土地利用景观时空格局特征,从而对绿洲生态系统的结构和功能产生影响。     

基于回归模型预测的民勤绿洲地下水位动态驱动因子分析

基于民勤绿洲近15a的地下水位实测数据,系统分析了绿洲地下水位的年际变化动态,并通过SPSS分析软件对引起绿洲地下水位变动的8个潜在变化环境因子进行相关分析和多元回归分析,建立了地下水位动态初步评价的回归模型。结果表明:(1)绿洲地下水位动态表现为人类活动强烈干扰下的地下水位逐年下降和地下水位不均衡;(2)回归模型显示,地下水开采量、粮食作物种植面积和人口规模是影响民勤绿洲地下水动态变化的重要限制因子,且地下水开采量是绝对主导性因子。     

民勤地下水资源开发引起的生态与环境问题

石羊河流域中上游武威盆地水资源大规模开发利用 ,造成进入民勤盆地水量日益减少。民勤盆地通过大量开采地下水 ,缓解了水资源的严重短缺 ,为民勤绿洲的发展提供了必要的水资源。由于民勤盆地每年超采地下水超过 3× 10 8m3 ,导致了区域性地下水位从上世纪 70年代的 1～ 9m下降到现在的 12～ 2 8m。随之而来的是盆地灌溉空间格局的变化 ,灌溉水源由原来的地表地下水混合水源变为以地下水为主。盆地内地下水水质恶化 ,土地沙漠化、盐渍化等生态环境劣化现象严重。     

河西走廊荒漠-绿洲区气候环境演变特征

根据河西走廊荒漠-绿洲交错区敦煌、金塔及民勤3站1960-2007年气温、降水、蒸发量等观测资料,利用距平时间序列和多阶自回归序列分析方法,探讨荒漠-绿洲交错区的年际气候演变特征。结果表明:在1960-2007年荒漠-绿洲交错区年均气温分为两个主时段,即1967-1986年为一低温时段,1987年开始转为一个相对较长的偏暖时段。目前,年均气温正处在历史的波峰状态,年均蒸发量显著增加。利用荒漠-绿洲交错区1980-2007年灌溉面积、地下水开采状况等资料,分析其历史演变特征,说明了在气候变暖的背景下,人类活动与环境的不相适应,大量扩耕、超采地下水是导致荒漠-绿洲交错区气候环境退化的主要原因之一。     

绿洲地物类型动态变化的生态响应分析——以白杨河为例

应用RS和GIS技术,结合数学模型、空间差值、空间统计分析方法以新疆昌吉州境内白杨河流域分析了土地类型变化对干旱区生态环境的影响。研究数据主要有2000和2005年的遥感影像,区域内的水文水质数据。研究结果表明:近五年来耕地增加了35.6km2,城乡工矿建筑用地增加10.2 km2,未利用地减少47km2,土地利用强度显著提高;冲洪积扇绿洲区上部地下水位年均下降60cm,地下水溢出带水位年均下降90多cm,冲积平原下游地下水位有缓慢升高趋势,北部荒漠区水位比较稳定;绿洲矿化度显著增加,由2000年的300-900mg/L增加到300-1500mg/L;平均植被指数减少1.3,生物量减少,植被呈现退化趋势;经分析证实了白杨河流域生态环境对土地开发的响应。     

石河子市浅层地下水化学特征及其成因分析

为研究新疆石河子市地下水化学特征及成因,采用描述性统计和Piper三线图对研究区19个潜水和25个浅层承压水水样的主要离子组分含量及水化学类型进行统计分析,并运用Schoeller图、Gibbs图和离子比值图等方法分析影响研究区地下水化学特征形成的主要因素。结果表明:石河子市浅层地下水为低矿化度的弱碱性水,水化学类型以HCO3-Ca和HCO3·SO4^-Ca型为主,其次是HCO3·SO4^-Na型。影响潜水水化学特征的主要是岩石风化作用和地表水蒸发浓缩后的渗透补给,影响浅层承压水水化学特征的主要因素是岩石风化作用;地下水中少量Ca^2+和Mg2+来自碳酸盐的溶解,一部分Ca^2+来自硫酸盐的溶解,Na^+和Cl^-主要来自岩盐的溶解;γ(Na+-Cl-)与γ(Ca^2++Mg^2+)-γ(HCO3^-+SO4^2+)呈负相关关系,表明阳离子交换作用也是浅层地下水中化学组分形成的重要作用之一。     

人类活动对新疆阿拉尔灌区地下水的影响分析

本文分析了新疆地下水的转化规律,特别是平原区地下水的补给关系。对塔里木盆地阿拉尔地区开垦后的地下水变化特征和人类活动对地下水的影响做了重点分析。结果表明人类活动改变了水资源的分布状况,使绿洲内部地下水位上升,水质改善;但绿洲以外地下水位下降,河流由于接纳了绿洲排水,水质变差。     

额济纳三角洲地下水位年内动态变化特征分类分析

选取额济纳三角洲14口自动观测井日尺度的地下水位埋深观测值(2010.4-2011.4)作为数据基础,运用SPSS 18.0软件中的描述性分析,趋势分析和K-means聚类分析模块,对额济纳三角洲地下水位年内动态变化特征进行了分类分析。结果表明:研究区地下水位年内动态变化空间上存在着较大的差异性,其地下水位动态可分为四种波动类型。其中,类型Ⅰ主要分布在远离河道的荒漠地带,地下水位动态变化较为稳定;类型Ⅱ的观测井靠近东西河,地下水与河水不断的发生交换,多次的抬升下降是该类型地下水位动态变化的典型特征。类型Ⅲ主要分布于东河下游绿洲区,地下水位动态变化主要受人为调控的地表径流影响,地下水位剧升后缓慢下降是该波动类型的典型特征;类型Ⅳ分布在远离河道的绿洲区周边地带,其地下水位动态变化呈显著的下降趋势,地下水位缓慢下降是此波动类型的典型特征,这与地下水不断以蒸散发形式排泄,且得不到补给有关。     

新疆昌吉州东部平原区地下水水文地球化学演化分析

为探究新疆昌吉州东部平原区地下水水质演化过程,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图和离子比法对昌吉州东部平原区2016年63组地下水水质取样点及54组2012-2015年地下水水质监测数据进行分析。结果表明:昌吉州东部平原区2012年地下水阳离子平均含量总体为Ca^2+> K^++Na^+> Mg^2+,阴离子平均含量总体为HCO3-> SO42-> Cl^-;从2013年开始,SO42-逐渐增大,Ca^2+逐渐减小;到2016年阳离子平均含量总体为Ca^2+>K^++Na^+> Mg^2+,阴离子平均含量总体为HCO^3-> SO4^2-> Cl^-。水化学类型由2012年HCO3-Ca·Mg(Ca·Na、Ca·Na·Mg)型向2016年HCO3·SO4-Ca·Na·Mg(Ca·Mg、Ca·Na)演化,这主要与含水介质的风化作用和蒸发浓缩作用有关,而蒸发浓缩作用更加体现在承压水区的上部潜水中。地下水中Na^+、K^+、Cl^-主要来自岩盐的溶解;Ca^2+、Mg^2+主要来自蒸发岩溶解;SO4^2-主要来自石膏(CaSO4·2H2O)和芒硝(Na2SO4·10H2O)的溶解。Cl^-、SO^2-4除来自岩盐的溶解外,还受到人类活动的影响。     

石羊河流域中下游浅层地下水水化学特征及其成因

为系统研究石羊河流域中下游浅层地下水水化学特征及主要离子来源,于2018年6-8月采集地下水水化学样品62组。综合运用数理统计、Gibbs图、离子比例关系和水文地球化学模拟等方法,分析了石羊河流域中下游浅层地下水的水文地球化学特征,探讨了水化学演化过程及主要离子来源。结果表明:研究区浅层地下水在水平方向上呈现明显的水化学分带,从中游至下游地下水水化学类型由SO4·HCO3-Na·Ca型过渡为SO4·Cl-Na·Mg型,TDS含量也随之升高,流域中游为TDS含量小于1g/L的淡水,至下游演化为TDS含量高于1g/L的微咸水和咸水。该区浅层地下水水化学组分主要受水岩作用和蒸发浓缩作用控制,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩的溶解,碳酸盐岩以白云石风化溶解为主,部分水样点存在方解石的风化溶解,阳离子交换作用是影响研究区地下水化学组分的重要过程。模拟结果表明沿地下水流向,地下水离子组分浓度呈递增趋势,岩盐、白云石和石膏发生溶解,方解石沉淀;从中游到下游地下水中阳离子交换作用越来越强烈,且阳离子交换作用强于溶解沉淀作用。     

沙漠腹地达理雅博依绿洲浅层地下水水化学特征分析

为了评价塔克拉玛干沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水水化学特征与演化规律及对当地生态环境的影响。在研究区的生态井位观测点采集了19组地下水样品进行检测。综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型、Schoeller图和离子比等方法,分析地下水水化学特征和克里雅河尾闾绿洲的水化学演化规律。研究表明:研究区地下水阳离子以Na⁺、Mg⁺离子为主,阴离子以Cl^-、SO₄^2-,为主,Mg⁺、Cl^-、SO₄^2-表现为强变异性,K⁺、Ca⁺、Na⁺、HCO-3表现为中等变异;TDS介于1000mg/L-18620mg/L范围内,平均值为4366.408mg/L,矿化度较高;水化学类型以Cl^--Na⁺为主;地下水样品主要分布于Gibbs图的右上部分,表明研究区地下水主要受蒸发浓缩作用控制,岩石风化和大气降水影响较小;主要离子比表明碳酸盐、蒸发岩和硅酸盐是离子的主要来源,且处于沙漠腹地的独特地理因素,地下水中的离子交换作用较弱。     

额济纳旗浅层地下水环境研究

通过 2 0 0 3年 4- 5月在黑河下游额济纳分两条路线 (a -a’和b -b’)采集水样 ,分析了额济纳现状水资源特征。远离河道区域水化学类型有HCO3·SO4-Na、Cl·SO4-Na·Ca、HCO3·Cl-Na·Ca和SO4·Cl-Na ;在河道附近或河道地区水化学类型主要是SO4·HCO3-Na ,类型单一 ;研究区矿化度和各离子含量随距离补给源的远近增减而升降 ,表明它们主要依赖于上游补给水量 ;同时 ,额济纳地处干旱区 ,降雨稀少 ,该区植被的生长发育主要依靠浅层地下水 ,地下水环境的改变直接导致了区域生态的变化。     

Transformation among precipitation,surface water,groundwater, and mine water in the Hailiutu River Basin under mining activity

Coal mining has changed the hydrogeological conditions of river basins, and studying how the relationship among different types of water body has changed under the influence of coal mining is of great significance for understanding the regional hydrological cycle. We analyzed the temporal and spatial distribution of hydrochemical properties and environmental isotopes in the Hailiutu River Basin (HRB), China with a mixed model. The results showed that: (1) human activity (e.g., coal mining and agricultural production) causes considerable changes in the hydrochemical properties of surface water in and around the mining areas, and leads to significant increases in the concentrations of Na⁺ and SO2- 4; (2) precipitation is the main source of water vapour in the HRB. The transformation between surface water and groundwater in the natural watershed is mainly affected by precipitation; and (3) in the mining areas, the average contribution rates of precipitation to the recharge of surface water and groundwater increased by 2.6%-7.9% and 2.7%-9.9%, respectively. Groundwater in the Salawusu Formation constitutes up to 61.3%-72.4% of mine water. Overall, this study is beneficial for quantifying the effects of coal mining on local hydrological cycles. The research results can provide a reference for local water resources management and ecological environment improvement.