恢复生态地下水位的需水量及恢复方案研究——以额济纳盆地天然植被为例

在综合分析有关研究文献的基础上,确定了额济纳天然植被恢复的合理生态地下水位是2～4 m.给出恢复生态地下水位的需水量计算方法,并计算了恢复到合理生态地下水位的需水量为32.57×1O8～20.44×108m3.还通过对地下水不同补给途径的分析,计算出地下水的补给量共计8.45×108m3/a.按照黑河流域调水方案,要将不同现状地下水位恢复到合理生态地下水位还有一定难度.因此,考虑在不同恢复期限内,按不同恢复程度逐步恢复的方案.经分析论证后,最后提出了5年80%恢复生态地下水位到4 m和5年50%恢复生态地下水位到2 m作为规划方案.2种方案的实施均可使额济纳退化的天然植被得到有效恢复.     

近50年来塔里木河干流水量、水质及耗水分析

近53年来阿拉尔站以上3条源流出山口天然径流量呈增加趋势,由178.0×108m3增至207.6×108m3,净增29.6×108m3;3条源流年代际区间耗水量由128.5×108m3增至171.1×108m3,净增42.6×108m3;入塔里木河水量由50.0×108m3减至38.0×108m3,净减少12.0×108m3.历史上塔里木河最大耗水区在中游,多年平均耗水量24.8×108m3.从20世纪60年代至今的近40年,上游中、下段河床处于淤积状况,总淤积厚度130 cm,平均年淤积3.6 cm.从2001年至今上游段已成为塔里木河干流最大的耗水区,上游段耗水量占阿拉尔站年径流量的50%增加到80%,导致下游水量减少,环境恶化.塔里木河上游段高矿化度农田洗盐压碱水是干流水质恶化的根本原因,污染源主要集中在肖夹克至英巴扎的上游河段,尤其是阿拉尔站附近东西长60 km,南北宽20 km.现有8条排(退)水渠,其中有6条排水渠严重超标,矿化度4 71013 100 mg/L,是盐碱土规定标准2 000 mg/L的2.46.6倍.位于渭干河的新沙总排干,矿化度5 820 mg/L,严重超标,是盐碱土规定标准的2.9倍.     

官厅和密云水库水域面积变化及影响因素比较研究

以首都水源涵养功能区内的官厅水库和密云水库为研究对象,评估了两个水库1980年以来的水域面积变化,分析了降水量、植被覆盖度和人为用水量三项因素的影响。利用1980—2022年长时序遥感影像提取了水库水域面积,计算了植被覆盖度,使用Pearson相关分析探讨了影响因素相关关系。研究表明：（1）自2013年以来,两个水库水域面积均持续增加至历史高位,表明水源涵养成效显著。（2）近40 a来,两个水库的水域面积变化过程同步性明显,均表现为上升期-高位保持期-下降期-地物维持期-恢复期5个阶段。（3）水库上游张家口段流域年降水量与水库面积之间没有表现出相关性;与解译影像同期的6—7月降水量与水库面积之间也没有表现出相关性。（4）官厅水库上游张家口段的植被覆盖度整体呈现上升态势,2000年是一个变异点。密云水库上游张家口段的植被覆盖度持续稳定在0.7水平上。相关分析表明,植被覆盖度与水库水域面积之间没有相关性。（5）永定河流域张家口段人为用水量从2000年来整体上逐年减少0.2×108m3,与官厅水库水域面积呈显著负相关,有效增加了水库入库水量。（6）2019年以来流域水库集中输水和引黄补水,对...     

基于EOS-MODIS的塔里木河下游应急输水以来的植被响应研究

塔里木河下游自2000年第一次应急输水以来,七年间共进行了七次应急输水,总输水量达到20.48×108m3,多次的应急输水给下游的生态环境带来明显的变化,尤其是河道两侧2km内1920km2的植被覆盖变化。本文重点依托EOS-MODIS的NDVI数据产品,结合历次应急输水实测资料,对七次应急输水以来下游研究区的植被覆盖变化进行综合的整体分析。结果表明:1)不同NDVI值所代表的植被对输水响应明显;2)各类植被面积的变化与输水量也存在良好的相关性;3)通过植被指数差值及植被盖度进行分析,表明植被覆盖变化在前五次输水后就已经达到较好的水平,后续两次输水则稳定的保持和推进这种良性变化,下游生态环境进一步改善需要多线程输水。结合实地调研,发现分析结果符合实地状况,说明利用MOD IS数据对下游生态环境目前及未来的变化监测是可行的。     

农牧交错区植被覆盖度动态变化遥感监测--以宁夏盐池为例

基于植被指数(NDVI)和植被覆盖度像元分解模型,建立了TM影像尺度下的盐池县植被覆盖度遥感定量模型,在此基础上研究了盐池县1989年和2003年2个时期植被覆盖度的动态变化.结果表明:盐池县2003年低覆盖度植被明显减少,较1989年减少了1 412.52 km2,中等植被盖度较1989年明显增加,为4 672.46 km2.中等植被覆盖度、高植被覆盖度在全县比例均有不同程度的增加.研究期间,植被覆盖等级未变化面积为3 692.32 km2,主要由中等植被覆盖度构成.植被退化面积为608.61 km2,而植被恢复面积达到3 310.13 km2,是退化面积的5.4倍.并进一步分析了植被覆盖度变化的原因.     

红碱淖湖泊面积变化影响因素及预测分析

通过水量平衡计算,分析表明入湖地表水量减少是20世纪90年代末以来红碱淖湖泊持续萎缩的主要原因,而导致入湖地表水量减少的主要因素包括经济社会用水增加、水库工程拦蓄、植被建设耗水量增加、地下水超采和地下水位下降等方面。结合流域内水库工程供水情况,考虑适当压减农田灌溉面积以压采现状地下水超采量,设置不同用水情景预测了未来湖泊面积:若流域内水库工程按照现状供水水平向河道外供水,考虑压采现状流域内地下水超采量781.3万m3,湖泊面积可维持在35.6km2,较2010年湖泊面积38.2km2缩小2.6km2;若流域内水库工程按照设计供水能力向流域外供水时,即使压采781.3万m3的地下水超采量,未来湖面面积仍将进一步缩减至22.0km2。     

生态输水对塔里木河下游植被恢复价值的影响

以生态输水后地下水动态变化引起的地表植被生物量差异为出发点,探讨生态输水对塔里木河下游植被恢复价值的影响。首先,利用生态输水前后地下水动态变化和地表植被响应的长期监测资料,以塔里木河下游考干断面为例,在垂直于河道方向上长2 000 m、平行河道方向宽100 m的样带内,选取2000年10月、2007年9—10月、2015年10月的植被监测与称重资料数据;其次,借鉴国内外生态经济价值量化方法,综合地表植被响应价值和地下水抬升的潜在价值计算输水后地表植被恢复价值。结果显示:(1)在塔里木河下游地区,生态输水使得地下水位明显抬升,水位的抬升幅度随着距河道距离的增加逐渐降低,植被盖度也随着距河道距离的增加呈现降低趋势;在距河道1 000 m以外,地下水位与植被盖度变化不明显;(2)2000—2007年植被新增生物量占2000—2015年植被新增生物量的57.02%,并且这两个时段植被新增生物量与距河道距离均呈现显著相关;(3)根据16次生态输水监测资料,计算出2007年与2015年该区间100 m宽的样带因输水而投入的水资源价值分别为8 266.5元、14805元,输水后植被总体恢复价值分别为53 811.67元、83 334.62元,投入产出比分别为1∶6.507、1∶5.63,说明生态输水的经济效益十分明显。     

中国干旱区地下水资源及开发潜力分析

中国干旱区地下水资源是在国土资源部"新一轮全国地下水资源评价"(截至1999年)的基础上,利用2006年的最新资料进行修正计算获得。经修正计算,新疆地下水天然补给资源量为578.53×108m3/a,其中南疆7地州(含吐鲁番—哈密盆地)为326.96×108m3/a,北疆8地州为251.56×108m3/a。平原区地下水可开采资源全疆为230.39×108m3/a,其中南疆为152.32×108m3/a,北疆为78.07×108m3/a。2006年全疆地下水开发利用量为58.93×108m3/a,尚有162.02×108m3/a的开发潜力,其中南疆为117.75×108m3/a,北疆为44.27×108m3/a。河西走廊地区地下水天然补给资源量为51.80×108m3/a,平原区地下水可开采资源量为25.70×108m3/a,2006年开采利用量为21.51×108m3/a,尚有4.20×108m3/a的开发潜力。     

塔里木河下游生态输水影响范围探讨

由于近 5 0年来人类不合理的水土资源和生物资源的开发利用 ,导致塔里木河下游的生态环境问题日趋严峻。特别是 1 972年大西海子水库建成后 ,其下 32 1km河道全部断流、台特玛湖干枯、地下水位大幅度下降 ,由地下水维系的植被群落出现严重退化。为此 ,新疆人民政府于 2 0 0 0年 5月实施了旨在挽救当地生态环境的塔里木河下游应急生态输水工程。输水后地下水位大幅升高 ,相应地 ,植被对水的响应也是非常明显 ,随着第一次放水 ,沿河岸许多草本植被得以重新萌发 ,而一些耐干旱的乔灌木随着生境的改变 ,长势也出现明显的好转 ,主要表现在植被盖度、胡杨冠幅、植被多样性指数和植被丰富度指数的提高。为此 ,本文采用模糊聚类法对塔里木河下游输水后的响应范围进行分析 ,发现输水后受输水影响显著的距离为 1 5 0m ,中度影响的距离为 35 0m ,轻度影响的距离为 70 0m ,而 70 0m以外基本不受生态输水的影响。     

新疆渭干河-库车河三角洲绿洲生态需水研究

绿洲是干旱区独特的景观类型,是人类活动的主体区域,绿洲的开发规模取决于水资源的利用程度和管理水平。在干旱区生态用水的概念与分类基础上,依据部分试验资料及理论公式推导确定各类生态用水定额,并以各生态用水类型面积为依据,对渭干河-库车河三角洲绿洲生态用水进行了初步估算。结果表明:渭干河-库车河三角洲绿洲生态用水总量达24.158×108m3,其中天然系统用水量为21.991×108m3,占91.03%;人工系统用水量为2.167×108m3,占8.97%。在天然系统用水中低地草甸最大,达11.417×108m3,占47.25%;在人工系统用水中,园林生态用水最大,达1.005×108m3,占4.16%。由于天然植被的生态用水主要来源于地下水,故扣除平原地下水补给量19.603×108m3,实际生态用水量为4.555×108m3。     

农田灌溉模式下塔里木河流域地下水水位的变化分析——以塔里木河上游为例

根据1997、2000年的监测资料,分析了塔里木河上游地下水水位的时空变化,反映了不同的土地利用方式对地下水水位的影响。在农田灌溉模式下,在垂直河道方向上地下水水位的变化受到塔里木河干流水位、农田灌溉和潜水蒸发的影响。沿河道的横切方向上地下水位的变化与距河道距离成正相关,但具有明显的滞后反应,其滞后时间随垂直河道的距离增加而增加。干流水位明显影响地下水的范围为3.5km。农田灌水使地下水水位在3、11月份明显抬升,也在7月份时对地下水水位产生影响,使其抬升。潜水蒸发量随地下水水位的升高而增加,使地下水水位变化趋于缓和。     

塔里木河流域旱灾发生规律

通过1949-2010年塔里木河流域干旱灾害资料,研究了塔里木河流域干旱灾害的频次和旱情,采用波谱分析方法进行了周期分析。结果表明：1949-2010年,塔里木河流域有记载的干旱灾害共59次,平均每1.04 a发生1次。在59次的灾害中,特大旱灾、重大旱灾、中度旱灾、轻度旱灾分别为10次、25次、11次、13次,分别占16.96%、42.37%、18.64 %和22.04%,3级以上大旱灾共发生35次,平均每1.75 a发生1次,占干旱灾害发生年总数的59.32%。塔里木河流域1990-2010年受旱率超过20% 的有14 a,受旱率和成灾率最高的年份为1993年,分别为37.5%和17.3%。受旱率超过 25%、成灾率超过15%的有3 a,分别是1993、2001年和2002年,平均7 a一遇;每5 a不同级别平均受旱面积依次为2.65×10⁵、2.22×10⁵、3.23×10⁵ hm²和3.53×10⁵ hm²; 平均成灾面积分别为1.22×10⁵、1.05×10⁵、1.78×10⁵hm²和2.31×10⁵hm²。塔里木河流域在1950-2010年存在准2 a、准3 a、准6 a、准13 a的周期,且准2 a、准3 a的周期相当显著,置信度分别达99%和95%。     

塔里木河流域环境信息系统开发研究

环境信息系统是塔里木河流域水量调度管理系统的一个专业分析子系统.通过计算生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和污染负荷指数进行环境质量评价;采用"植株潜水蒸发定额法"来计算维持天然植被现状的生态需水量;结合生态风险评价思想和景观生态学方法,分别计算生态退化指数、风险度指数和易恢复度指数,构建一个生态风险强度指数进行相应的生态风险分析评价,从而探讨系统建设总体方案、系统的功能和结构以及与其他子系统集成问题.实践表明,将理论研究成果,通过ArcGIS+Oracle9i+ArcSDE技术来开发环境信息系统具有较强的实用性和可操作性,能够为干旱区环境作出科学的评价,也可为其他相关系统开发提供一定的参考.     

塔里木河干流区农业经济增长水平机制分析

采用区位熵、多样化指数、标准差和离差分析了1995-2007年期间塔里木河干流区农业经济发展特点及其空间差异;用弹性系数分析了塔河干流区5个县、市的农业经济增长动力机制。研究表明:1995-2007年,塔里木河干流区是主要以农业为主的地区,其农业专业化水平比较高;塔里木河干流区农业内部结构趋于优化,但农业经济发展的区域差异水平在增大;影响塔里木河干流区5个县、市的主要动力有耕地面积、农业劳动力、农业机械动力、化肥用量。通过此研究知道了塔里木河干流区农业经济发展的特点及5个县、市的影响动力,为政府等相关部门制定提高塔里木河干流区农业经济发展水平的政策、措施提供了一定的依据。     

塔里木河流域适时水权:构架初始水权与水量调度间的桥梁

在水资源供需矛盾日益严峻的情况下,塔河流域展开了水权管理的研究与实践。为了提高水权的时效性、灵活性、可操作性,引入了适时水权的概念,在初始水权与水量调度之间架起了一座桥梁。结合塔河流域实际,以符合流域统一管理的思想将适时水权自上而下分为四级,然后总结了适时水权的调度流程,并提出了六条适时水权管理中有待解决的问题。一个完善的流域适时水权管理系统的形成,将为解决干旱内陆区的水资源供需矛盾提供新的思路。     

Evaluation of oasis stability in the lower reaches of the Tarim River

Oasis stability in the lower reaches of the Tarim River was assessed at the landscape scale(including changes in landscape pattern and land use in the oasis) and at the regional scale(including the cold-island effect and NDVI of the oasis) based on the methods of landscape ecology,GIS and Remote Sensing(RS).Thematic Mapping(TM) remote sensing images from 1990,2000 and 2009 were employed along with the related meteorological and hydrological data pertaining to the reclamation area of the oasis in the lower reaches of the Tarim River.The results indicated that landscape heterogeneity and oasis complexity increased between 1990 and 2000.The comprehensive index of the degree of land use,the average index of the cold-island effect,NDVI value and oasis stability all decreased.However,the change trends in the indices referred to above were opposite between 2000 and 2009,and oasis stability was enhanced to some extent.     

塔里木河四源区耕地时空演变的驱动分析

选取塔里木河源流区为研究区,分析了塔里木河各源流区耕地演变时空特征,研究了水土资源配置在干旱区耕地扩张过程中的驱动作用。结果表明:1阿克苏河、叶尔羌河是塔里木河流域源流区近50 a耕地新增规模最大垦区,而孔雀河流域耕地增加比例最显著。2塔里木河各源流区原有耕地集中分布在水土资源配置较好的地区;新增耕地首先分布在绿洲外围,进而会集中分布在土地资源丰富,但水资源较欠缺的地区;最后会零散出现在水资源丰富,但土地资源欠缺的绿洲内部。3地表水资源消耗量和水资源利用效率是塔里木河源流区耕地扩张的关键要素,能较好地反映出水土资源配置对耕地扩张的驱动影响。本研究结果可为塔里木河全流域水土资源开发提供科学数据支撑,并为新疆乃至干旱区耕地资源的可持续开发提供参考。     

塔里木河流域土地荒漠化现状分析

以塔里木河流域为对象,采用遥感与地理信息相结合的方法获取塔里木河流域土地荒漠化现状.结果表明,塔里木河流域土地荒漠化面积占调查区面积的73.60%.在荒漠化主导因素中,塔里木河流域以风蚀为主的荒漠化土地类型,占荒漠化土地面积的73.61%.在荒漠化程度中,以极重度为主,占荒漠化土地的35.41%;在荒漠化土地利用类型中,以未利用土地荒漠化为主,占荒漠化面积的48.45%;在空间分布上,以塔里木河流域中下游荒漠化土地所占比重最大.     

塔里木河生态环境演变及整治途径

在以农业为主的生产方式下 ,塔里木河生态环境演变是绿洲与沙漠同时扩大 ,而处于两者之间的自然林地、草地、野生动物栖息地和自然水域不断缩小 ,也即荒漠与绿洲之间过渡带缩小 ,这主要是由于人类活动改变了区域水量平衡、水盐平衡和生态平衡造成。塔里木河整治应实行治理上游、改造中游、拯救下游 ;合理利用水资源 ,使上、中、下游相对平衡 ;保护自然植被使下游绿色走廊得以恢复     

塔里木河流域水化学组成分布特征

于2010年6月对塔里木河干流及主要支流地表水进行水化学采样,共设25个点采集50个样品。分析表明：塔里木河干流水体中阳离子Na⁺+K⁺＞Ca²⁺＞Mg²⁺,与南北侧支流Na⁺+K⁺＞Mg²⁺＞Ca²⁺存在显著差异,但均以Na⁺+K⁺为主,阳离子浓度分别占干流、南北侧支流的68.6%、62.6%和62.5%。与1965年对应采样点同月份水化学成分相比,塔里木河流域主要可溶性离子浓度增幅较大,整体平均增加8.0倍,尤其是Cl^-达21.7倍,这可能是近年来塔里木河流域气温上升降水增加等自然因素,间接促进降水过程中水化学侵蚀地表可溶性物质所致。同时,流域内工农业快速发展,生活污水、工农业废水大量排放到塔里木河,这可能是影响塔里木河水质变化的重要因素之一。