新疆玛纳斯湖演化的地貌特征

在北京一号卫星遥感影像的支持下,利用最新实测精度达到1 m分辨率的地形等高线数据、野外测量数据,结合20世纪50年代野外实地调查资料等前人研究成果,对玛纳斯湖演化的构造地貌特征及补给来源等进行了详细分析。结果表明:①构造运动奠定了玛纳斯湖及周围湖泊演化的基本地貌特征,玛纳斯湖是古玛纳斯湖在3次区域性构造运动和气候因素作用下解体后分离出的几个小湖泊之一,早在1915年玛纳斯河改道之前就已经存在,并不是游移湖。玛纳斯湖北部的洪积扇与古河道、多斯他浪岗冲积扇等表明,除接受玛纳斯河补给外,很多发源于准噶尔盆地南、北部山区河流都曾补给过古玛纳斯湖;这些冲、洪积扇的扇缘位置、玛纳斯湖和艾里克湖北部的两级阶地,玛纳斯河的三角洲平原及各湖泊都在海拔280 m的范围内,表明古玛纳斯湖的范围可能在海拔280 m的高程范围内;湖区钻孔取样分析等相关研究也表明,自晚更新世以来,该区域一直为湖泊环境。②各湖泊的补给关系分析及湖泊演化过程表明,人类活动是近半个世纪以来湖泊演化的主要驱动力,保证白杨河、玛纳斯河这两条补给河流的入湖水量,是该地区湖泊湿地得到恢复和维持的前提。     

基于生态绿当量的玛纳斯河流域土地利用生态效益研究

基于生态绿当量原理及方法,设计不同土地覆被类型的生态服务功能评分标准,构建生态绿当量计算模型,通过计算玛纳斯河流域土地利用类型的面积变化,测算典型年份土地利用类型变化的当量分值,并依此构建生态效益评价模型。结果表明:近37 a研究区各土地利用类型生态当量面积净增加150.71 km2,呈小幅波动增量变化趋势。其中,增量最大的是农田、水域,分别增加456.63 km2和181.7 km2,约占2013年当量面积的29.25%和77.32%;减量最大的是天然牧草地、未利用地、荒草地,分别减少129.12 km2、132.98 km2和230.36 km2,约占2013年当量面积的29.48%、11.32%和17.49%,人类土地经营总体上增加了景观的生态效益,但土地垦殖和草地退化处于脆弱的平衡状态。     

新疆玛纳斯河兴农湖沉积物特征反映的古环境探讨

大量研究表明沉积物的粒度和粘土矿物可以作为研究环境演变的载体。玛纳斯河兴农湖剖面位于新疆维吾尔族自治区克拉玛依市附近的一个农场内。本文分析了该剖面的粒度变化特点和粘土矿物的类型与含量变化。研究表明,兴农湖剖面以湖相沉积为主,位于古玛纳斯湖的边缘,是古玛纳斯湖的一部分。粘土矿物主要由伊利石、蒙皂石、高岭石和绿泥石组成。根据粒度和粘土矿物分析,将兴农湖沉积环境演变划分为9个阶段。     

1972-2013年新疆玛纳斯河流域冰川变化

利用多期遥感资料,分析了新疆玛纳斯河流域1972-2013年的冰川变化,并对其原因进行了分析.结果表明:1972-2013年冰川共退缩了159.02 km2(变化率为-24.61％),海拔3 800～4200 m之间退缩最为强烈,冰川末端海拔升高明显(41 a间海拔3 200～3300m之间的冰川消失).冰川变化存在一定的区域差异性,玛纳斯河主源冰川退缩速度最快,左岸次之,右岸退缩速度最慢.从朝向上看,各个朝向的冰川均处于退缩状态,偏东向的冰川退缩面积明显大于其他方向.近40 a,流域冰川总储量减少了59.09～85.94 km3.与中国天山其他地区冰川相比,该流域的冰川退速率较高,气温升高是该区域冰川退缩的主要原因.     

新疆艾比湖湖面面积变化分析

利用遥感资料和文献,研究艾比湖湖面面积的年际和月际变化。利用最小二乘法求参数,进行线性回归,寻求湖面变化和降水因子的相关性,得出降水量和湖面面积的相关系数为0.706 43,经显著性检验,并用大量的数据及事实分析了湖面面积和其他自然因素及人类活动因子的相关性。根据以上研究可以大致预测艾比湖湖面的变化趋势,为决策层制定防治对策提供科学依据。     

玛纳斯河流域绿洲土壤春季盐渍化研究

运用经典统计学和冗余分析方法,对玛纳斯河流域绿洲土壤全盐量（TS）、pH、电导率（EC）、钠吸附比（SAR）和盐分离子组成的空间分布特征进行了分析。结果表明：土壤全盐量呈现明显的底聚特征,各层土壤全盐量均值在5.80~9.02 g•kg^-1,表现为轻度至中度盐化;各层土壤中,pH在8.2~8.4、EC在0.70~1.38 mS•cm^-1、SAR在0.25~0.64,未出现碱化现象。冗余分析表明：不同层次土壤中,Ca ²⁺与SO ₄^2-、Na⁺与SO₄^2-保持较好的关联性。TS的空间分布,在 0 ~70 cm 全剖面上主要受控于Na^+、SO₄^2-、Ca ²⁺和Mg ²⁺;分层与全剖面的情况略有不同,但Na⁺、SO₄^2-在各个土层仍为最主要的控制离子。EC在全剖面上的空间分布受控于 Na⁺、SO₄^2-;50 ~70 cm 土层主要受Na⁺与Cl^-的控制,其他土层与全剖面相同。 pH受控于CO₃^2-;除0~10 cm土层受HCO^-₃影响外,其他土层与全剖面相同。SAR在全剖面的空间分布受环境因子的影响较小,除50~70 cm土层受Cl^-因子的制约外,0~50 cm土层未表现出明显的控制因子。     

基于神经网络的玛纳斯河流域植被地上生物量反演

植被生物量反映了生态系统获取能量的能力,分析其分布特征对了解生态系统结构和功能具有十分重要的意义。传统的反演植被地上生物量的方法往往由于样本的缺少,以及影响因子的不确定性而导致预估精度不高。本文选用ELM对105块实测样本的遥感因子(TM影像灰度值和植被因子等10个因子)进行训练,用余下34块样地进行验证,结果表明:ELM反演植被地上生物量,可以获得较高的精度,模型预测结果与实测结果的曲线拟合决定系数R^2达0. 89。此外,对2010-2015年玛纳斯河流域的植被地上生物量进行反演,认为流域内上游山区生物量大部分较为稳定,中游平原区生物量呈现增加趋势,下游荒漠区生物量则呈现退化趋势。     

玛纳斯河肯斯瓦特以上流域近55年降水量变化特性分析

根据玛纳斯河肯斯瓦特水文站1956～2010年逐月观测的降水资料,运用线性回归,5年滑动平均,累计距平,Mann-Kendall以及EMD的分析方法,分析了玛纳斯河流域降水量的年内、年际、年代际变化特征。结果表明:近55年来,玛纳斯河流域降水量年内分配不均匀,主要集中在4～8月份,占年降水量的70.19%;年际变化大,总趋势以4.42mm/10a的变化率增加,但该趋势在0.05水平上不显著,降水变化具有明显的阶段性;年降水量变化存在准6～8年、准10～14年、准23～26年、准52年的波动周期。     

玛纳斯河流域绿洲沙尘暴趋势及其与气候因子的关系

利用玛纳斯河流域绿洲区3个气象站1959-2007年的气象资料,借助小波分析、混沌理论、R/S分析和非参数检验等方法,分析沙尘暴频数的趋势、周期、混沌特性以及气候因子对沙尘暴的影响。结果表明：玛纳斯河流域绿洲沙尘暴频数呈减少趋势,并集中于春、夏两季;该流域绿洲沙尘暴频数存在明显的4年和17年周期性变化;根据R/S分析,...     

基于微地形和土地覆被的土壤水分空间变异性——以玛纳斯河流域绿洲为例

采用经典统计学和地统计学方法,对玛纳斯河流域绿洲0～70 cm土层土壤水分的空间异质性及其影响因子进行研究.结果表明:各层土壤水分均符合正态分布.从变异系数看,均属于中等变异,变异系数介于0.293～0.371,其中表层水分变异程度最高,达到0.371;0～10 cm,10～20cm,20～30 cm和30～50 cm...     

新疆玛纳斯河地区绿洲的形成与演变研究

玛纳斯绿洲受人类活动影响较大 ,为新疆典型人工绿洲之一。自 2 0世纪 5 0年代以来由天然绿洲→人工绿洲演变过程强烈 ,同时也存在由人工绿洲→荒漠演变过程 ,荒漠绿洲化与绿洲荒漠化的比值为 1∶2 .4 3。通过对2 0世纪 5 0年代航片与 80年代和 90年代卫片判读及利用有关资料 ,探讨绿洲的形成、类型结构变化、演变过程及其原因 ,并预测绿洲演变趋势。     

新疆玛纳斯河流域用水结构演变及其驱动力分析

采用2000—2013年相关统计资料,结合信息熵理论分析玛纳斯河流域用水结构演变特征。将用水系统划分为农业、工业、生活三大类,根据子系统的用水特点,借助灰色关联分析方法量化工业、农业和生活用水变化各因子的关联度,找出主要驱动力因子。结果表明:受单一用水系统的影响,用水结构信息熵增长速度较慢,用水均衡度较低,用水倾斜现象明显。结合关联度发现,气候变暖、ET0的增长以及土地盐碱化是流域农业用水居高不下的内在驱动因子,灌溉面积、棉花播种面积、工业产值、重工业比重的增加以及城市化建设水平是用水增加的主要外在驱动因子,节水灌溉技术的推广、节灌面积的增加以及工业用水效率的提升是缓解流域水资源供需矛盾的润滑剂。     

新疆博斯腾湖生态环境变迁分析

博斯腾湖曾是我国最大的内陆淡水湖 ,也是新疆境内现存的最大湖泊。湖泊水位为 1 0 4 8.0 m左右 ,东西长约 5 5 Km,南北宽 2 0～ 2 5 km,湖水水面积为 1 1 60 km2 ,湖水容积 84.1× 1 0 8m3 ,水深在 8～ 1 5 m之间 ,平均水深 8.1 m。具有蓄洪灌溉 ,提供丰富的水生动植物资源、改善焉耆盆地及塔里木河下游生态系统与环境、发展旅游业、促进区域经济可持续发展等多种功能。全新世以来的水环境变化 ,尤其是近 5 0年来博斯腾湖水环境的变化 ,引起众多专家学者的关注 [1～ 4] 。经过实地考察、调查、取样分析和系统研究认为要使博斯腾湖的含盐量降低到和保持在 1 .0 g/L以下 ,必须采取一系列措施。     

玛纳斯河流域生态环境质量时空分异评价

利用3S空间分析和地学统计分析方法,选取植被覆盖度、坡度、土壤等归一化生态指数,采用生态要素及功能叠加的转移矩阵模型,研究了新疆玛纳斯河流域生态要素及环境质量时空分异规律。研究得出:①总体上玛纳斯河流域仍保持山地、绿洲、荒漠的空间分异格局,生态环境整体质量较差,但转好趋势明显,城乡建设格局变化决定着局地环境动态演变。②人工绿洲、山前缓冲区生态质量最好但变化较快,农田内部的盐渍化虽然得到很好控制,但大量盐分被排入下游及周边,对自然绿洲造成新的危害。中山林草带植被覆盖、土壤恢复、水土保持较好。③2000-2008年流域生态环境质量缓慢好转,其中以生态环境质量由差转中为主,集中在古尔班通古特沙漠,虽然绿洲-荒漠过渡带生态恢复明显,但高山冰雪带不断萎缩;2008-2016年流域生态环境质量明显转好,其中以生态环境质量由中变良为主,集中在山前缓冲区,虽然山地-绿洲过渡带生态改善进程加快,但高山冰雪带仍持续退缩。     

新疆艾比湖流域水资源供需关系预测分析

本文以2000年艾比湖流域的水资源利用现状为基础,建立了流域水资源供需系统的动力学模型,并结合流域的人口和经济发展状况,计算预测模拟了流域未来30年的可供水量、人口、工业产值、农业产值、生活用水、工业用水、农业用水、生态环境用水等主要8个指标的变化趋势及供需水平衡分析。根据预测结果,对目前和将来用水中可能出现的问题,提出了流域水资源供需水平衡协调的对策。     

新疆玛纳斯河流域绿洲景观生态脆弱性时空分异

以2000年、2005年和2014年3期Landsat TM影像为基础数据,运用景观敏感度和景观适应度指数构建景观生态脆弱度评价模型,采用空间分析方法和统计学方法研究其时空分异特征以及空间关联格局,结果表明:(1)2000—2014年,耕地、建设用地和未利用地增加、林地减少较快,水域和草地缓慢减少,流域景观生态脆弱性呈上升趋势。其中,2005年以后脆弱性上升明显,结构性因素对景观格局变化的影响逐渐增大,但非结构性因素始终居于主要地位。(2)流域景观生态脆弱性具有高度的空间自相关性,表现为明显的空间关联性和空间依赖性,呈高-高集聚和低-低集聚、趋同空间正相关格局。(3)脆弱性空间分异较为显著。2000年以较低和中等脆弱区为主,两者所占面积比例为57.36%,较高和高脆弱区分布在西北部;2005年大部分地区处于较低和中等脆弱区,流域中下游较高脆弱区向东部延伸;2014年脆弱度水平明显增大,高脆弱区所占面积比例为10.9%,较高和高脆弱区向中游以及中上游扩张,城市空间扩张和建设用地扩大是导致脆弱度增大的主要动因。(4)中上游脆弱性空间扩张强度、方向、趋势与中下游脆弱性变化密切相关,说明人工绿洲建设进入高强度集聚规模和大规模生态外部性的空间发展阶段,应加强全流域统筹、全要素规划、全过程管理的生态建设与重构。     

基于MSAVI-SI特征空间的玛纳斯河流域灌区土壤盐渍化研究

玛纳斯河灌区是新疆重要的农业绿洲之一,其发展受土壤盐渍化制约,土壤盐渍化信息获取成为首要问题。以Landsat-OLI卫星影像和野外调查数据为基础,对修改型土壤调整植被指数(MSAVI)和盐分指数(SI)之间的关系进行了综合分析,并提出了MSAVI-SI特征空间概念,进而构建了盐渍化遥感信息提取指数模型(MSI)。结果表明:1不同程度盐渍化类型MSI平均值差异特征明显,其差值在0.35~0.43,因此,MSI指数可以作为盐渍化信息快速提取的指标。2灌区土壤受盐渍化侵扰严重,尤其从下游农业生产区到古尔班通古特沙漠过渡的生态脆弱区,受地下水影响明显的中段,土壤盐渍化仍是土地退化的重要原因。本研究对土壤盐渍化遥感监测和管理,以及区域环境保护具有重要意义。     

利用树轮重建玛纳斯河流域过去289 a降水变化

利用采自天山北坡中部玛纳斯河流域的树轮样本,建立了玛纳斯河流域合成的区域标准化年表。树轮-气候响应分析表明,玛纳斯河流域树木径向生长的主要限制性因子是上年7月至当年6月降水量。进一步利用该年表重建了玛纳斯河流域过去289 a的降水变化。历史降水变化特征分析表明,过去289 a的降水经历6干6湿的阶段变化,并存在着1810、1823、1824、1885、1910、1944、1945年和1977年8个干旱年;具有2.0~2.4 a、3.3~3.8 a、17.4 a、48.0 a和64.0 a变化准周期,并在1780年前后发生了由少到多的突变,在1807年前后与1830年前后发生了由多到少的突变;重建的过去289 a玛纳斯河流域降水变化与天山山区历史气候变化序列有较好的一致性,并且能够代表新疆北部和中亚大部分区域历史降水变化。     

新疆玛纳斯河径流演变过程及驱动力分析

文中结合玛纳斯河肯斯瓦特(1956-2007a)、红山嘴站(1956-2004a)径流及流域内年均蒸发量、气温数据,利用Mann-Kendall非参数检验,小波分析和灰色系统理论,对其变化趋势、突变和周期进行分析。结果表明:肯斯瓦特和红山嘴径流量皆显著增加,突变分别发生在1996a和1997a;玛纳斯河径流变化与气温、蒸发量最为敏感,气温呈显著递增趋势且突变点在1989a,而蒸发量显著下降,但突变不明显;气温、蒸发量的主周期为11、22、4、7a和15、22a,而径流量为15、20和22a;红山嘴(1997-2004a)8a平均实测径流量比天然径流量增加了4.768×108m3,气候因子对红山嘴径流影响量为12.117×108m3,人类活动影响量为7.349×108m3,表明气候因子是驱动玛纳斯河红山嘴水文站以上径流量演变的主导因素。     

Surface runoff processes and sustainable utilization of water resources in Manas River Basin, Xinjiang, China

Water is the important resource to guarantee the existence and development of oases in arid areas. To improve the utilization efficiency of water resources in Manas River Basin, this paper investigated the trends and periods of runoff based on the runoff and climate data for the past 50 years. Subsequently, with the socioeconomic and water resources data, we studied a comprehensive evaluation on the water security in this area. The results indicated that the stream flows in the three hydrological stations of Hongshanzui, Kensiwat and Bajiahu have significantly increased and undergone abrupt changes, with periods of 18 and 20 years. According to assessment, water security in the Manas River Basin was at an unsafe level in 2008. In criterion layer, the ecological security index and the index of supply-demand situation are both at the relatively secure level; the quantity index and socioeconomic index of water resources are at the unsafe level and basic security level, respectively. Therefore, in order to achieve sustainable economic and social development within the Manas River Basin, it is vital to take a series of effective measures to improve the status of water security.