河西走廊水资源特征及其循环转化规律

河西走廊水资源主要以雪冰水资源、地表水资源与地下水资源的形式存在,分布于石羊河、黑河、疏勒河3大相对独立的流域水系.南部祁连山区发育大小河流共计57条,多年平均出山径流量71.29×108 m3,总体而言,近50 a出山径流变化比较稳定.走廊平原主要由8个大型的构造地貌盆地组成,盆地地下水主要接受出山河水及引灌河水的入渗补给,是地表水资源的重复表现形式,多年平均地下水补给量为42.42×108 m3.近50 a来,地下水补给量减少了17.19×108 m3,由此引起泉水资源23 a来衰减了24.6%.受构造地貌的制约,自南部山区至北部盆地,地下水与河水之间经过5个不同地带有规律的、大数量的、重复的转化过程,形成完整统一的"山区地下水-地表水-南盆地地下水-地表水(泉水)-北盆地地下水"水资源循环系统.     

地表水调配引起的地下水环境变化——以疏勒河流域为例

通过对昌马水库运行前后不同时期疏勒河流域盆地地表水-地下水相互转化的分析,发现调配水资源引起了"河流-含水层"系统的强烈变化.流域盆地地下水补给量总体呈减少趋势,引发了生态的恶化.3座水库联合调水后,中游盆地地下水补给量,比20世纪60年代、90年代末,分别减少了3.11×108 m3,2.95×108 m3.下游2个盆地的地下水补给量小幅增加,中游盆地泉水溢出量与60年代相比削减了53.2%.盆地内的河水断流,湿地萎缩,植被、草场退化,土地沙漠化和盐渍化等环境问题更加严重.     

1973-2010年石羊河流域耕地时空变化研究

以石羊河流域耕地资源为研究对象,在GIS支持下,利用遥感影像(TM、MSS和CBERS)解译了石羊河流域1973年、1987年、1994年、1998年、2005年和2010年不同时期耕地的土地利用/覆盖变化信息。结果表明:1在过去的30多年,石羊河流域耕地面积的增加主要分布在中游和下游。2从耕地动态度来看,20世纪90年代是耕地面积增加最多、变化最激烈的时期;近年来,上、下游的耕地面积处于平稳状态,甚至出现缩小。3石羊河流域耕地重心总体向东北迁移。4石羊河流域耕地破碎度和重要值逐渐增大,而耕地的分离度略有减少。人口的增加、国家政策和水资源变化是影响石羊河流域耕地动态变化的主要原因。     

黑河流域节水工程实施对地下水补给资源影响变化分析

本文利用已有的水文地质资料,系统收集、整理了河西走廊地区黑河流域的水资源利用、水利化现状、节水工程实施状况,以1999年为水平年对黑河流域中下游地区由于节水工程的实施引起地下水天然补给资源的变化进行了分析计算.流域中下游地区的地下水资源与1999年相比将发生变化,中游张掖盆地地下水天然补给资源将减少10366.9万m3/a.下游的鼎新灌区地下水补给量较现状河道输水条件下减少7931.25万m3/a,额济纳平原地下水补给量增加26651.51万m3/a.地下水补给途径发生变化,主要补给由中游向下游转移.引起这种变化的主要原因是节水工程的实施.地下水补给量的变化也引起泉水溢出带泉水量减少.     

塔里木河下游荒漠化多元回归模型分析

塔里木河下游是新疆荒漠化最严重区域之一,近50a来,塔里木河流域在以水资源开发利用为核心的大强度人类经济、社会活动的作用下,流域自然生态过程发生了显著变化,特别是以天然植被为主体的生态系统和生态过程因人为对自然水资源时空格局的改变而受到严重影响,环境恶化、天然植被全面衰败、荒漠化加剧。本文根据近两年来对塔里木河下游荒漠化的大量野外考察、取样和室内样品分析及微机处理,以塔里木河下游地下水的变化为主导因子,通过SPSS分析软件对引起塔里木河下游荒漠化的一些主要环境因子进行多元回归分析,建立了荒漠化初步评价的回归模型。该模型显示在塔里木河下游地区,地下水位和土壤含水率是影响塔里木河下游荒漠化过程的两个重要限制因子。     

石羊河流域植物类型对其水坝修建的响应

石羊河流域作为我国开发利用程度较高,生态环境问题较突出的内陆河流域,备受国内外研究者关注。通过整理参考前人考察研究结论及实地调查分析发现:石羊河流域修建水坝,水资源分配方式及利用模式因此发生了根本性的改变,强烈影响其中下游的植物种及群落变化。主要表现在:1)自上世纪五十年代以来,石羊河流域中下游植被面积、植被盖度、生物量等均有不同程度减少;植物类型发生了从湿生系列向旱生系列的转变,柽柳、盐爪爪、芦苇等植被逐渐退出,白刺、红砂、黑果枸杞等更耐旱植被逐渐占据优势地位,尤其是白刺在大部分地方都成为建群种。2)在石羊河流域中下游,植物为了适应风沙大、温差高、降水稀少、蒸发强等不利的生长环境,形成了多种旱生特征和适应方式;在人为干扰相对较重的区域植物叶片结构逐渐变化为以环栅型为主;在人为干扰相对较轻区域的植物逐渐向正常型和全栅型方向发展;在地下水位下降较剧烈的区域,植物叶片类型发生了由正常型、环栅型向不规则型的完全转变。水坝建设引起的大面积开荒种田、水资源利用不均衡、下游地下水严重超采、水质恶化等是植物类型和面积发生变化的主要影响因素。     

人类活动对内陆河石羊河流域水资源转化的影响

石羊河地表水与地下水多次转化关系为流域提高水资源利用率提供了可能性。但上游盲目扩大灌溉面积,引起水资源的过度开发利用。研究表明,至1989年净灌溉面积达2.01万hm2,使进入下游的河川径流衰竭甚至断流;石羊河中下游年超采量达5×108m3以上,仅民勤盆地年超采量达4×108m3以上;下游地下水矿化度以每年0.1g/L的速度增长,下游出现了严重的生态问题。     

石羊河流域经济发展与生态保护对策

甘肃省石羊河流域是资源性缺水地区,水资源严重地制约着当地的社会经济发展,同时,由于社会经济系统大量挤占了生态用水,下游民勤绿洲的生态系统已濒临崩溃。通过分析地下水与干旱区生态植被系统的关系,在量化流域生态恢复目标的基础上,提出了石羊河流域经济发展与生态保护对策。建议建立石羊河节水型生态特区,并初步进行了规划,对节水型生态特区的发展进行了讨论。     

基于GIS的石羊河流域干旱灾害风险评估与区划

利用石羊河流域区1960—2011年气候要素资料,分析了石羊河流域干旱灾害空间分布、年际和年代际变化特征;结合致灾因子的危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体的暴露度和防灾减灾能力评价等指标进行基于GIS的石羊河流域干旱灾害风险评估与区划。结果表明：1960—2011年,石羊河流域春旱发生频率在21.2%～67.3%之间。春季特旱发生频率下游区域大于中上游区域。初夏干旱发生频率在13.5%～61.5%之间。初夏特旱发生频率下游区域也大于中上游区域。伏旱发生频率在21.2%～86.5%之间。伏期特旱发生频率下游区域亦大于中上游区域。石羊河流域干旱综合风险高风险区为民勤县和金川区大部、凉州区中北部、永昌县东部,位于石羊河流域的中下游区域。就各县区而言,干旱灾害综合风险最大的区域为石羊河下游的民勤县,金川区次之,天祝县风险低。     

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。     

塔里木河下游天然植被恢复的生态学机制

在分析塔里木河下游植被退化的基础上,系统阐述了塔里木河下游植被恢复的生态学机制。封闭的内陆盆地和干旱少雨的自然环境是塔里木河下游生态系统极度脆弱的内在因素,而人为干扰是塔里木河下游植被退化的主要驱动力。塔里木河下游植被的恢复,必须遵循干旱区植物的生态学性质,密切结合植被发生所需的环境条件,特别是干旱区植被分布格局与地下水的关系。2000年5月以来的生态输水使近河道地段地下水响应明显,横向于河道一定宽度范围内植被恢复明显,但这种恢复是有限的。     

石羊河流域生态系统的气候变化脆弱性评估

选取石羊河流域生态系统作为研究对象,简要分析影响其生态系统气候变化脆弱性的主要因子。在此基础上,选取4类共13项指标,构建了生态系统脆弱性评价指标体系。通过层次分析法确定了指标权重,最后采用综合指标分析方法,对石羊河流域生态系统气候脆弱性现状进行了定量评价;结合气候变化情景,定量分析了未来该流域的脆弱性变化趋势,并给出减缓不利影响的对策和建议。     

石羊河流域近45年气温和降水特征分析

利用1961-2005年石羊河流域上游(古浪)、中游(凉州区)、下游(民勤)当地气象站的气温、降水资料,分析了石羊河流域的气候变化特征.结果表明:45年来,流域气温总体呈上升趋势,20世纪60-80年代气温呈降低的趋势,而90年代开始到21世纪初气温呈上升趋势.年平均气温的升高主要是冬季和秋季增温的贡献.降水总体上呈相对增多趋势,上、中、下游降水的年代际变化呈现出不同的特点,降水分布不均.流域内降水量夏季最多,秋季次之,冬季最少;石羊河流域平均气温异常偏暖集中在90年代末到21世纪初,异常偏冷集中在60年代末;石羊河流域降水异常偏多出现在70年代和90年代,异常偏少出现在60年代.     

基于数字遥感图象的民勤绿洲20年变化研究

对1973年MSS、1987和1994年TM数字图象进行目视判读，以人机交互的方式勾绘了三个典型年代民勤石羊河下游的绿洲分布图，利用GIS软件进行了面积量算，并对三个年代的绿洲分布图进行迭加覆盖处理，获得绿洲分布变化图和面积变化数据。结果表明，20年来绿洲面积经历了选缩小后回升的变化过程；绿洲的空间分布有从下游向上游方向迁移的趋势；绿洲内部结构由受自然-人工渠（河）道控制向受人工渠道-井位控制转变；绿洲质量在下游明显恶化。     

石羊河下游年径流序列的变异点分析

为了较准确地判断人类活动对石羊河径流的干扰点,利用重新标度极差分析法(R esca led R angeA na lys is),对下游红崖山水库1956~2000年的入库径流序列进行了分析。结果表明,径流序列变异年份为1977年,以其为分界点的前后两个序列的统计特征值及回归方程均具有明显的差异,这与石羊河流域水土资源开发利用情况基本一致,说明变异点分析结果符合实际。由此可见,自从20世纪70年代后期,自然条件已不是影响石羊河下游径流变化的主要因素,而上中游人类活动对径流起着主导作用。     

塔里木河下游生态输水前后生态与环境的动态变化研究

早在4000年前的原社社会,塔里木河(以下简称塔河)下游绿色走廊已经形成。在近百年的历史中,前20年是绿色走廊的兴盛时期,自20世纪20年代中期以后,绿色走廊开始近代历史上的衰败过程,特别是近50年来塔里木河上中游的水土开发活动,使得下游地区的来水量骤减并中断有近30年的历史,从而引发了下游绿色走廊的逐步走向衰败、土地荒漠化趋势加剧等生态环境恶化问题。为了改善塔河下游地区的生态与环境、抑制土地退化的加剧、挽救濒临灭绝的下游天然植被,截止2005年11月共向该地区输水7次,断流30年的塔里木河下游完成了第四次应急输水后,大体达到维系下游生态的必须水量,输水使河道两侧植被生长状况发生明显改善,生物呈多样化变化。笔者在1998年5月,2002年10月和2004年5月三次对塔河中、下游地区进行实地考察获得了第一手资料,本文在前人研究的成果基础上和实地考察资料相结合,对塔里木河下游生态输水前后生态与环境的动态变化进行探讨。     

石羊河中下游河岸带植被对地下水位变化的响应

通过对石羊河中下游河岸带的地下水位定位观测及植被和土壤水盐含量调查发现：河岸带地下水位与河床横向间距呈正相关;在长流水河段的河岸带,以植被类型、物种丰富度和植被盖度与河床间距的关系,判断河流影响地下水位距河床的范围约为130 m,但对于河岸带植被作用距河床横向间距可达500 m。在断流河段,距古河床0~200 m区间内分布河岸植物种。虽然石羊河下游断流,但河流地貌影响地下水位,有利于植物生长。调查区域内有5个植被型,12个群系和29个群丛,河岸带发育隐域植被类型。当地下水位≤2 m时,沼泽草甸发育;当地下水位3~6 m时,以芦苇、赖草和骆驼蓬为建群种的盐化草甸发育;地下水位≤14 m时,则柽柳灌丛繁茂。石羊河的径流量丰欠影响河岸带地下水位变化,河岸带植被组成、结构和分布响应地下水位埋深。
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塔里木河下游地下水位对生态输水的响应

以塔里木河下游第12次生态输水为契机,监测输水前后及输水过程中的地下水位动态变化,分析地下水位随时间的变化规律,以及垂直于河道不同距离处的地下水位变化差异。研究表明：距离输水河道越近,地下水位抬升量越大;越靠近下游上段抬升幅度越大。个别断面受河道是否过水及输水量的影响略有差异。进一步分析了输水量与地下水位抬升量的关系,从而使人们从一个侧面再次了解到塔里木河流域近期综合治理规划实施的效果。     

石羊河下游生态输水对区域生态环境的影响

通过遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术手段,选用2001、2006、2009年和2015年的Landsat TM/OLI遥感影像作为数据源,通过提取植被覆盖度指数(VFC)、沙漠化指数(DI)、土壤盐渍化指数(MSI)、土壤湿度(WI)、绿度指数(GVI)和地表温度指数(LST)等指标,构建遥感生态综合指数(RSECI),对生态输水项目实施以来石羊河下游生态环境状况进行定性和定量评估。结果表明:(1)从时间变化来看,RSECI值从2001年的0.42上升到2015年的0.48,这表明2015年的生态环境比2001年显著改善。从不同时段分区面积变化情况来看,2001—2006,2006—2009,2009—2015年3个时段内,生态环境改善的区域面积分别为357.08、397.77、1 637.98 km²,而恶化的区域面积分别为100.24、1 386.14、398.83 km²。这表明在实施生态输水初期,石羊河下游的生态环境没有显著改善,且绿洲部分地区还有恶化趋势,但在生态输水持续进行后,石羊河下游绿洲的环境得到显著改善。(2)从空间...