黑河干流中游地区季平均地下水位变化分析

黑河流域水 -生态 -经济矛盾极为突出 ,干流中游荒漠绿洲农业与下游生态用水分配问题是诸多矛盾的焦点。国务院黑河分水方案实施两年多来 ,下游生态环境恶化得到了初步的遏制 ,相应中游地区的可用水资源量减少。本文应用 53个长期地下水观测井资料 ,对中游地区近 2 0 a来各季节地下水埋深变化趋势进行了分析 ,并计算了分水实施前后地下水位的变化幅度。结果表明 ,近 2 0 a来张掖甘州区地下水位降低趋势最明显 ,其次是临泽县和高台县 ;分水后以甘州区地下水降幅最大 ,其次是高台县 ,临泽县地下水降幅最小。分水后以夏秋季节变化最大 ,冬春季节相对较小。     

基于GIMMS NDVI的中亚干旱区植被覆盖时空变化

选用1982—2013年GIMMS NDVI数据,运用变异系数法、Theil-Sen median趋势分析耦合Mann-Kendall检验以及Hurst指数法,研究了中亚干旱区植被覆盖的空间格局、不同维度的空间变异性、时间变化特征和未来趋势预测。同时,结合CRU降水、气温资料和MODIS土地覆盖数据,对植被覆盖时空格局及其变化的驱动因素进行分析。结果表明:1 1982—2013年中亚干旱区植被覆盖有较强的空间异质性,有植被覆盖的区域占总面积的85.32%,无植被覆盖的区域占14.68%。受降水量控制,植被覆盖呈山区高平原低、西部高东部低、北部高南部低的特点;受河流和人工灌溉的影响,绿洲区的植被覆盖高于荒漠区。2近32 a全区植被覆盖的波动变化较明显,各变异程度的面积比例:中等波动变化相对较高的波动变化高波动变化相对较低的波动变化低波动变化。受降水变率和人工种植的影响,植被覆盖的高波动变化主要在荒漠区和诸流域绿洲区;低波动变化主要在植被生长良好的区域。3 32 a间全区NDVI呈增长趋势,NDVI距平的变化率为0.01·(10a)~(-1)。基于像元尺度的分析也表明,全区植被覆盖变化趋势以增加为主,各类变化趋势的面积比例:轻微增加显著增加轻微减小显著减小无法确定。植被改善是区域气候增湿增暖和绿洲土地覆盖变迁所致。4全区NDVI的Hurst指数均值为0.63,Hurst指数大于0.5的范围所占比例为75.17%,即未来全区植被覆盖的变化趋势以持续性增加为主,其中25.23%的区域未来变化趋势无法确定。     

乌兰布和沙漠东北边缘人工绿洲地下水动态研究

通过对人工绿洲内及荒漠对照区不同时期地下水位、水质的监测分析,结果表明,绿洲因受灌溉水下渗的影响,与荒漠区相比,地下水位有较大的升高,１５年间地下水位上升了２．４ｍ,年平均升高１６ｃｍ;绿洲地下水位的升高在绿洲开发初期与后期变化较大,前期上升幅度较大（年升高２５ｃｍ）,后期上升幅度较小（年升高１０ｃｍ）;因受灌溉季节的影响,地下水埋深在一年中变化较大,丰水季与枯水季水位相差２ｍ左右,且某些地段超过潜水蒸发临界埋深;随绿洲开发年限的增加,绿洲内地下水质趋于变差,特别是在地势较低地域及灌渠两侧,地下水矿化度较高,某些地段出现卤水（矿化度高达９．２９ｇ／ｌ）;地下水水质变差及埋深变浅,均可引起土地次生盐渍化。     

河西走廊地下水位的趋势性与持续性分析——以黑河干流中游地区为例

依据河西走廊黑河干流中游地区地下水位观测点时间序列观测资料,利用Kendall秩次相关和Hurst指数分别分析了53个观测点1985~2007年地下水位的趋势性和持续性特征。结果表明:河西走廊戈壁带和绿洲区地下水位的趋势性和持续性各不相同,地下水位的年均值与月均值都通过了显著性检验,呈下降趋势,且戈壁带下降幅度大于绿洲区,并具有一定持续性。     

黑河中游甘州区地下水埋深变化的时空分异

根据黑河中游甘州区地下水位埋深时间变化的相似性和差异性,选择了4个典型站点,分析其地下水埋深随时间的变化趋势及产生的原因。继而基于测井埋深时间序列变化的相似性、测井位置的临近性以及地下水补给的一致性,将整个研究区分成了4个分区。第Ⅰ分区地下水总体呈下降趋势,但波动性很大,且2001年以后地下水出现上升的迹象;第Ⅱ分区地下水位呈持续下降趋势;第Ⅲ分区地下水位在分水措施实施前缓慢下降,分水后地下水位显著下降;第Ⅳ分区地下水位呈先上升后下降的趋势。并对每个分区地下水位的变化从地下水的补给和利用等方面进行了阐述。     

黑河中游西墩滩荒漠植物生长对水分变化响应研究

土地荒漠化是当前十大环境问题之一,对人类的生存和发展构成了严重威胁。为了分析荒漠化防治中植物生长与水分变化的关系,在黑河流域中游荒漠区建立试验站长期定位监测,已取得了土壤水、地下水、降水等水分数据和生物量、盖度等植物生长数据,并采用特征参数算法、相关和多元回归方法,分析了植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型。结果表明:1)2006-2014年际变化上,土壤水和降水变化较剧烈,地下水位变化较缓和。植物盖度变化呈波动性略有增大趋势,而生物量、降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但变化都不明显。2)在植物生长季的3-11月份期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,植物平均生物量和盖度变化步调基本一致,降水量、地下水埋深变化步调基本一致,年内变化幅度从大到小依次为降水>地下水位>土壤水>生物量>盖度。3)植物平均生物量与平均盖度、地下水埋深、降水量的回归模型为B=1.895C-0.033D+0.834P+44.369(R~2=0.796,P<005),通过模型可预测生物量变差的79.6%,准确率可达67.4%。本研究可为荒漠化防治中的水资源管理以及退耕还林、天然林保护、黑河流域综合治理等工程对水资源影响的评估等提供科技支撑和参考数据。     

基于地统计的额济纳绿洲地下水位埋深空间异质性研究

利用地统计学方法定量研究了额济纳绿洲地下水位埋深的空间异质性.结果表明:额济纳绿洲地下水位埋深分布有较大的空间异质性,地下水位埋深的理论模型为球体模型;额济纳绿洲地下水位埋深主要受结构性因子的影响;地下水位埋深的变程在22.6km左右.地下水位埋深的空间分布总体上表现为从南到北,从西向东逐渐增大的分布格局.局部分布上,...     

黑河干流中游地区耗水量变化的历史分析

黑河流域水资源极其匮乏 ,加之地区上的配置不均衡和中游地区水土资源的过度开发导致了黑河下游严重生态环境问题 ,已影响到我国北方广大地区生态环境质量 ,受到国家的高度重视和全社会的广泛关注。黑河水资源开发利用主要集中在中游地区 ,该区是全国重要的商品粮、蔬菜和经济作物生产基地之一 ,耗水量占流域耗水量的 85 %以上 ,是黑河的主要耗水区和径流利用区。本文利用黑河上游控制站莺落峡站和中游控制站正义峡站水文资料 ,分析了黑河中游耗水量的变化 ,结果表明 :2 0世纪 80年代以前黑河中游耗水量在 4.2 0× 10 8m3 左右 ,比较稳定 ;进入 2 0世纪 80年代以来耗水量明显增加 ,80年代耗水量比 40年代末期至 70年代增加了 2 .0× 10 8～ 2 .5×10 8m3 左右 ;90年代耗水量又比 80年代增加了 1.6 0× 10 8m3 左右。 80年代以来流域耗水量呈明显增加的趋势 ,这是以人类活动影响为主的结果     

水资源联合调度模型在额济纳绿洲生态环境建设中的应用

对日趋缺水的额济纳绿洲,进行河水与地下水进行联合运用的目的是:减少水资源浪费,恢复生态水位,保护绿洲。按照国家水利部(1997)496号文件:《现状工程条件下黑河干流水量分配方案》(简称“97甘蒙分水方案),不同保证率下分配给内蒙古的水量。根据狼心山水文断面入境水量丰枯变化的分析结果,建立水资源联合调度模型,对四种不同来水方案进行计算。结果表明,执行“甘蒙分水”,采用内蒙长衬砌渠道输水,当保证率P=50%时,入境狼心山水量为7.527×108m3,到2020年地下水位埋深回升到2.35m,相应绿洲面积将扩大到5005.01km2,绿洲植被总盖度可达到58%。基本满足天然非灌溉林草的需水,逐步回补到生态要求的限定水位,使绿洲逐步得到恢复。     

2001—2010年策勒绿洲-沙漠过渡带的变化及其成因

通过分析多年的NDVI,探讨策勒绿洲-沙漠过渡带的空间结构变化,并结合同期自然环境和人为活动情况进行讨论。结果表明：① 过渡带植被变化总体上受地下水位控制,植被由绿洲向沙漠梯度递减;其内部植被覆盖区域与裸沙地并存,植被分布呈斑块状。根据过渡带NDVI的变化,将过渡带分为单向渐变型、双向渐变型和突变型过渡带。② 2001—2010年策勒绿洲-沙漠过渡带边界变化剧烈,过渡带内边界主要受控于人为活动;过渡带外边界主要受控于自然因素。③ 虽然绿洲地下水受到持续过度开采,绿洲-沙漠过渡带不断被开垦成为耕地,但是由于封育保护,2001—2010年过渡带植被略有改善,基本上保持其自身的稳定。④ 策勒绿洲-沙漠过渡带NDVI变化趋势与年降水量的变化趋势相一致,但变化幅度相差较大。     

绿洲耗水对阿克苏河流域地表径流的影响

利用高分辨率辐射计获得的遥感资料提取研究区的归一化植被指数（NDVI）数据,干旱区绿洲NDVI对径流响应敏感,根据经验,NDVI>0.2区域识别为绿洲,进一步提取绿洲范围内的NDVI累计数据,将其作为以农业活动为主的人类活动综合因素,结合径流资料,分析了1982-2006年阿克苏河流域绿洲耗水和地表径流之间的关系。结果表明：1982-2006年阿克苏河流域出山径流量相对研究初期增加21.4%,同期,绿洲耗水量相对增加53.2%,绿洲NDVI累计相对研究初期增加35.3%,绿洲面积增加33.4%;阿拉尔站径流量、绿洲耗水与绿洲来水量均呈正相关,表明中游绿洲扩张消耗的出山径流量增加;绿洲NDVI累计自河道向两侧变化剧烈程度逐步加强。同时,绿洲NDVI累计整体上从绿洲边缘向绿洲内部增加趋势逐步加强;考虑绿洲降水情景,NDVI累计和绿洲面积的相关性均大于未考虑绿洲降水情景,表明降水对绿洲起到了支撑、维护作用,对绿洲面积的贡献为25.2%。对比冰川径流、出山径流和流域降水的变差系数(C_v),加上冰川径流对绿洲面积的贡献为33.4%,表明冰川径流有调节出山径流量和维持绿洲规模相对稳定的作用。     

Spatial-temporal dynamics of desert vegetation and its responses to climatic variations over the last three decades:a case study of Hexi region in Northwest China

Analysis of spatial-temporal variations of desert vegetation under the background of climate changes can provide references for ecological restoration in arid and semi-arid areas.In this study,we used the Global Inventory Modeling and Mapping Studies(GIMMS)NDVI data from 1982 to 2006 and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)NDVI data from 2000 to 2013 to reveal the dynamics of desert vegetation in Hexi region of Northwest China over the past three decades.We also used the annual temperature and precipitation data acquired from the Chinese meteorological stations to analyze the response of desert vegetation to climatic variations.The average value of NDVImax(the maximum NDVI during the growing season)for desert vegetation in Hexi region increased at the rate of 0.65×10–3/a(P0.05)from 1982 to 2013,and the significant increases of NDVImax mainly appeared in the typical desert vegetation areas.Vegetation was significantly improved in the lower reaches of Shule and Shiyang river basins,and the weighted mean center of desert vegetation mainly shifted toward the lower reaches of the two basins.Almost 95.32% of the total desert vegetation area showed positive correlation between NDVImax and annual precipitation,indicating that precipitation is the key factor for desert vegetation growth in the entire study area.Moreover,the areas with non-significant positive correlation between NDVImax and annual precipitation mainly located in the lower reaches of Shiyang and Shule river basins,this may be due to human activities.Only 7.64% of the desert vegetation showed significant positive correlation between NDVImax and annual precipitation in the Shule River Basin(an extremely arid area),indicating that precipitation is not the most important factor for vegetation growth in this basin,and further studies are needed to investigate the mechanism for this phenomenon.     

黑河流域绿洲植被长势年内变化和最佳期分析

利用2008年黑河流域SPOT-VEGETATION NDVI数据,采用数学统计、一元线性回归方法,对绿洲植被年内长势变化的过程、速度和幅度进行了定量分析;利用空间统计方法对各地区年内长势最佳期进行了分析.结果表明:(1)绿洲植被长势在一年中呈阶段性显著:第1-18旬(1-6月)明显上升,第19-22旬(7-8月上旬)波动,第23-36旬(8月中旬-12月)明显下降.(2)绿洲植被长势变化速度具有明显的时间差异性,第14-15旬的长势速度增加最快,第27-29旬的减少最快,而且增加和减少相当的区域略具空间一致性.(3)绿洲植被长势变化的幅度也具有明显的空间差异.绿洲核心区域年内长势变化最大,向外围依次递减.(4)各区域绿洲植被长势最佳期的出现具有差异性.总体而言以出现在第22旬(8月上旬)的区域占绝对优势,其次为第20旬和第18旬等.因此在选择遥感影像时针对全流域绿洲整体的研究可以选择8月上旬的影像,而针对局部区域可以选择6月下旬、7月中旬或9月下旬的影像.     

额济纳绿洲生态环境变化及其恢复

黑河下游额济纳绿洲是我国西部干旱区具有重要生态防护功能的绿洲,近年来,在人类活动和气候变化的双重作用下,绿洲生态环境发生了一系列变化:1)由于黑河上中游用水量的增加,导致下游额济纳绿洲的入境水量逐年减少,并且地下水位不断下降,水质恶化。2)以胡杨林、柽柳、梭梭林为主的天然林大面积减少;草地生态系统呈现以草场面积减少,牧草产量下降,草地荒漠化和载畜能力降低等为特征的持续退化趋势。3)土地沙漠化和盐碱化现象在该区表现明显。为了使额济纳绿洲的生态环境向着良性循环方向发展,本文从水资源、植被及土地生态系统等方面对额济纳绿洲提出了生态恢复对策。     

张掖市水环境演化对黑河下游绿洲生态的影响与对策

绿洲是干旱区特有的地理景观,有水成绿洲,无水变荒漠。黑河下游的额济纳绿洲极度干旱,黑河是其唯一的水源。然而由于中游张掖市人口的迅速增长和工农业大规模发展,加上对水资源的不合理开发利用,导致正义峡径流量日益减少,额济纳绿洲的生态环境急剧恶化。本文着重论述了黑河中游张掖市水环境的现状及其对下游额济纳绿洲生态的影响,并提出了相应的对策。     

黑河流域叶面积指数的遥感反演

以黑河流域为研究区 ,探寻基于TM影像提取的植被指数 (VIs)与野外实测数据间叶面积指数 (LAI)的反演研究。结果表明 ,各植被指数与LAI均具有较高的相关性 ,整个研究区土壤调整植被指数 (SAVI)具有最高的LAI反演精度 ;把研究区分成绿洲区和山区 ,各种植被指数与LAI的相关系数和反演精度均有很大程度提高 ,同时得到绿洲区SAVI最适于反演LAI ,山区SR最适于反演LAI ,通过这种方式估算出黑河流域叶面积指数图。     

基于SPOT/NDVI华北地区植被变化动态监测与评价

利用1998-2011年SPOT NDVI数据反映华北地区植被覆盖变化情况,结合该地区土地覆盖数据以及1982-2011年84个气象站点的气温和降水数据,分别从时间和空间两个方面对其进行植被动态监测与评价,并简要分析其变化原因。结果表明:1)从时间上来看,华北地区NDVI在1998-2011年总体呈增长趋势,表明该地区植被覆盖情况整体上得到改善,其中,森林和农田NDVI增长最快;2)从空间上来看,华北地区地表植被覆盖得到改善的区域比退化区域面积要大,其中,森林和农田的恢复效果最为明显,而灌丛、草地、沙漠退化面积均超过改善面积,表明华北地区水土流失和荒漠化现象依然严峻;3)在华北地区气候长期趋于暖干化的背景下,华北植被变化与降水变化关系比与气温变化关系密切,表明植被覆盖变化受降水影响较大,此外,人类活动也是引起植被覆盖变化的重要驱动因子。     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1. 0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明:①1982-2015年中国北方生长季NDVI以0. 002·(10a)^-1的速率上升(P <0. 05),ESMD(极点对称模态分解方法)显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。②空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③极端气温指数中,除TNmean(日最低气温平均值)和TNn(日最低气温极低值)呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR(气温日较差)呈减小趋势,GSL(生长季日数)呈增加趋势。④中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0(霜冻日数)、TN10p(冷夜日数)、TX10p(冷昼日数)呈显著负相关(P <0.05),与TNmean呈显著正相关(P <0.01);NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20(热夜日数)、TXmean(日最高气温平均值)、TX90p(暖昼日数)以及TN90p(暖夜日数)存在显著相关性(P <0. 05);NDVI与GSL呈显著正相关(P <0.05)。⑤天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25(夏季日数)呈显著负相关(P <0.05)。     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1.0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明：① 1982—2015年中国北方生长季NDVI以0.002·（10a）^-1的速率上升（P<0.05）,ESMD（极点对称模态分解方法）显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。② 空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③ 极端气温指数中,除TNmean（日最低气温平均值）和TNn（日最低气温极低值）呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR（气温日较差）呈减小趋势,GSL（生长季日数）呈增加趋势。④ 中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0（霜冻日数）、TN10p（冷夜日数）、TX10p（冷昼日数）呈显著负相关（P＜0.05）,与TNmean呈显著正相关（P＜0.01）;NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20（热夜日数）、TXmean（日最高气温平均值）、TX90p（暖昼日数）以及TN90p（暖夜日数）存在显著相关性（P＜0.05）;NDVI与GSL呈显著正相关（P＜0.05）。⑤ 天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25（夏季日数）呈显著负相关（P＜0.05）。