生态输水对塔里木河下游地下水时空分布特征的影响

为了研究塔里木河下游实施生态输水工程以来,地下水位的动态变化及空间分布状况,以大西海子水库为起点,沿塔里木河下游输水河道布设英苏、喀尔达依、阿拉干、依干不及麻、库尔干5个生态监测断面共29个遥测站(井),定期采集数据。结果表明:从2001~2011年,塔河下游年平均地下水位趋势系数为0.039,呈现明显上升趋势;2011年,库尔干断面以下地段地下水位在-2~-6m,基本能够满足主要建群植被胡杨和柽柳恢复的要求;历次输水量与各遥测井输水后出现的最高地下水位平均值呈现较为显著的正相关(R2=0.748)。本研究结果可为塔里木河下游实施生态输水工程过程中调整合理输水量、适宜的输水时段,以及采取生态治理植被保护和恢复措施,提供可供参考的理论依据。     

生态输水对塔里木河下游地下水变化的影响分析

文章以塔里木河下游12次应急生态榆水资料为背景,以塔里木河下游英苏、阿拉干、依干不及麻3个断面为例,根据实地观测得到的地下水资料,对3个断面的地下水埋深的变化、地下水矿化度和pH值等水质指标的变化进行了分析。结果表明：随着输水次数的增加,地下水埋深有抬升的趋势;地下水矿化度与输水量的多少有密切的关系,输水量越多矿化度越低,且地下水矿化度随着离河道距离的增加而增大;地下水pH值的变化与输水次数与输水量成正比。     

生态输水干扰下塔里木河下游阿拉干断面幼龄胡杨树高变化分析

[目的]评估塔里木河下游10次应急输水对荒漠河岸林的效益程度.[方法]根据近5年在塔河下游阿拉干断面河道两岸设立的胡杨长势指标数据,对比河道附近区域内幼龄胡杨树高增长量的变化.[结果]应急输水后河道两边地下水位抬升,对离河道距离近区内幼龄胡杨树高增长有了一定的促进作用,2005年,距离河道50 m以内幼龄胡杨平均树高为2.02m,到2010年增至2.66m;距离河道50 m以内幼龄胡杨树高增长量与离河道距离之间的相关性显著,相关系数R2为0.362 8;虽然应急输水量不断增加,但幼龄胡杨树高年增长量呈下降的趋势.[结论]该研究为塔里木河下游荒漠河岸林的恢复提供了理论依据.     

塔里木河下游生态输水对环境的动态影响与防治对策

近几十年来,塔里木河下游河道断流,地下水水位剧烈下降,天然植被衰退,为恢复和重建塔里木河下游严重受损的生态系统,从2001～2006年,先后进行了8次生态应急输水.在实地考察和前人研究的资料基础上,对塔里木河下游生态输水的背景进行介绍,通过对生态输水后地下水位恢复情况、地下水矿化度变化、植被对生态输水的响应以及生态输水对土地沙漠化情况影响的分析,由此反映生态输水的效益,从而对塔河下游生态输水中存在的问题进行探讨.     

胡杨树冠疏失度对塔里木河下游应急生态输水的响应

[目的]向塔里木河下游应急生态输水,恢复和自然更新胡杨为主体的荒漠河岸植被.[方法]以塔里木河下游阿拉干断面设立的长期监测样地内的胡杨为研究对象,采用野外调查实测与室内数据分析相结合的方法,研究胡杨树冠疏失度对应急生态输水的响应.[结果]应急生态输水后地下水位的抬升对胡杨树冠疏失度的降低产生一定的作用;总体上,胡杨的树冠疏失度随着离河道距离的增加逐步增大,而且离河道越远,疏失度增加的程度就越大;树冠疏失度小于10;的旺盛胡杨主要分布在离河道100 m之内,其中多以疏失度少于50;的长势较好的胡杨为主.在离河道200～400 m,树冠疏失度为50;～75;长势较差的过熟林、衰老林比例开始增多.距河道400 m以外,胡杨密度开始急剧下降,树冠疏失度也明显增大.[结论]目前胡杨生长对生态输水的响应范围主要在距离河道400 m之内.     

输水前后塔里木河下游物种多样性与水因子的关系

为检验连续7a的输水对塔里木河下游生态系统稳定性的影响,根据2006年与2010年塔里木河下游地下水埋深、地下水质以及植被调查资料,分析了2006到2010年间物种多样性、地下水位和水质变化状况,利用非参数相关和RDA排序对输水间歇物种多样性与地下水位、水质关系变化作了探讨,结果发现:塔里木河下游输水停止后地下水位不断下降,地下水矿化度也有小幅度增加;物种多样性Shannon-Weiner指数、Simpson指数、Margalef指数、Patrick指数以及Cody指数都以下降为主,表明塔里木河下游受损生态系统尚不具备自维持能力;物种多样性与地下水埋深和地下水矿化度的关系为,地下水平均埋深为5 m左右时,物种多样性主要受地下水质状况的影响,而当地下水平均埋深大于6.5m时,物种多样性的制约因子则为地下水位.因此,从物种多样性角度看,塔里木河下游的合理水位应在5 m左右,大于6.5m则是物种多样性的胁迫水位.     

胡杨冠幅对塔里木河下游应急生态输水的响应

以塔里木河下游10次生态输水的效果为背景,根据近5a在塔里木河下游阿拉干断面的大量野外调查数据,分析了胡杨冠幅对应急生态输水的响应.结果显示:随着输水次数的增加,胡杨冠幅呈梯度变化的趋势,输水对增加胡杨叶量和活枝有一定的促进作用,不同冠幅级的胡杨主要分布在距河道200 m的范围,且其分布都与离河道距离呈显著负相关关系,...     

塔里木河下游应急输水典型断面地下水流模拟分析

依据塔里木河下游英苏监测断面第一次输水前与第五次输水后地表水与地下水的监测资料。利用Modflow和PMPATH建立了该断面地下水剖面二维流运动的数值模型，分析了输水后地下水位的变化趋势及恢复水量，结果表明：线状输水在英苏断面的影响区域在距河2km以内，距河1km内则是显著影响区域。     

输水影响下胡杨胸径生长量时空变化

以塔里木河下游14次人工输水对荒漠河岸林修复过程的生态效益评估为长期目标,利用近10 a在塔里木河下游阿拉干断面的大量野外调查数据,探讨了胡杨胸径在不同时间和空间尺度上对人工输水的响应。结果显示,随着输水次数和输水量的稳步增加,河道两边地下水位逐渐抬升,胡杨胸径生长量明显增大;但是,由于不同年间输水次数、输水季节和输水量有差异,各年间胡杨胸径生长量呈现出不同的增加趋势,胸径生长量与河道输水量大小相互对应,累计输水量与胸径生长量成正比,两者之间的指数函数模型拟合度为0.928。随着离河道距离的增加,地下水位抬升不明显,胡杨胸径生长量也逐渐变小,胸径生长量与离河道距离之间的回归模型拟合度为0.965,离河道距离与胸径生长量成反比。离河道距离与不同胸径级胡杨胸径生长量之间的回归模型拟合度(以胸径级增大的趋势)分别为0.876,0.879,0.849和0.837;与胸径级增大的趋势耦合。由此得出,胸径级大的胡杨胸径生长量随离河道距离的变化差异没有比胸径级小的胡杨大,说明胡杨胸径级越大(即胡杨进入老龄阶段),其胸径生长量与地下水埋深之间的关系则不明显。     

MODFLOW模型与地表水量调度系统联合运用研究

【目的】对区域地表水、地下水及再生水进行联合调度,以充分发挥多水源水量、库容、水力及时空补偿作用。【方法】以位于陕西西咸新区的泾河新城为研究对象,利用GMS软件系统构建MODFLOW模型,与地表水量调度系统联合运用,采用再生水进行补偿供给,模拟计算泾河新城2020年各水源工程的供水量及在用水户之间的分配结果,并预测地下水位的动态变化。【结果】通过联合模拟可知,2020年泾河新城地下水、地表水及再生水供水量分别为1 640.02万、3 973.28万、380.18万m3/年,各用水户的供水保证率均达到77%以上,基本能够满足2020年的需水要求;泾河新城生活供水水源为地下水,长期开采会使开采井附近水位出现一定程度的下降,从模拟结果可以看出,2020年泾河新城地下水水位平均降深为2m左右。【结论】联合调度充分发挥了各水源的供水能力,在基本保证区域内原有用水户用水不受影响的前提下,为泾河新城的发展提供了一定的水量保证。从长远发展考虑,应该在减少区域地下水开采的同时寻找替代水源,并注重开源与节水并用、水源涵养与生态保护兼顾,使区域经济、水资源及生态环境能够和谐发展。     

干旱区非地带性植被生态需水量及其估算

从植被生长与地下水位的关系出发,将生态地下水位分为临界生态水位、适宜生态水位和最佳生态水位.结合生态地下水位,将干旱区非地带性植被生态需水量划分为临界生态需水量、适宜生态需水量和最佳生态需水量,并以潜水蒸发模型估算了额济纳绿洲植被生态需水量.结果表明:植被适宜生态需水量区间为4.3840×108～14.10130×108m3,最佳生态需水量为10.338×108m3,满足最小生态需水量要求下的缺水量为2.8822×108m3.要维持2000年的绿洲规模,狼心山站下泄水量应不小于5.6992×108m3.该研究对干旱区科学制定生态恢复方案和水量分配方案具有很大的现实意义和借鉴作用.     

应急输水干扰下塔里木河下游荒漠植被的变化

根据5年来在塔里木河下游的监测结果,结合实测数据和历史资料,对输水前后地下水位以及荒漠植被的变化进行对比分析.结果表明:随着应急输水工程的继续和扩大,离河道一定范围内地下水位升高明显.相应地,下游植被对输水干扰的生态响应也很显著,沿河岸及古河道附近多种草本植物又重新出现;随着生境的改善,一些耐旱乔、灌木长势也出现明显好转,主要表现在植被盖度的提高,种类的增加,胡杨冠幅、郁闭度和基部萌生枝的增加以及胡杨次生苗、实生苗的出现.     

石家庄农业区地下水位对灌溉用水响应特征

[目的]为了探究在不同水文年份组合条件下,石家庄农业区地下水位衰变-涵养机制。[方法]基于近50年研究区地下水位及气象实测数据,采用彭曼-蒙蒂斯及相关分析等研究方法,明确了气候变化条件下研究区地下水位对灌溉用水的响应特征。[结果]在丰-丰水年份组合条件下,农业区地下水位可恢复2.13m;在枯-枯水年份组合条件下,农业区地下水位急剧下降,下降幅度可达2.51m;在平-枯水年份组合条件下,农业区地下水位仍呈下降趋势。冬小麦和夏玉米灌溉用水与地下水位改变的幅度呈正相关关系:灌溉用水量每增大100mm,在冬小麦生育期内,地下水位下降的幅度平均将增大0.26m;灌溉用水量每减少100mm,在夏玉米生育期内,地下水位下降幅度平均将减少0.26m。[结论]研究成果可为该区地下水资源的开发利用提供理论指导。     

新疆鄯善县地下水警戒水位研究

针对新疆鄯善县地下水超采导致地下水水位持续下降,引起自然生态破坏和鄯善县南盆地灌区周边的咸水向灌区倒灌的现象,通过探求将要引发鄯善县山南超采区环境突变的警戒地下水位,研究了地下水开发利用“红线”水位的制定方法.根据自然植被和地下水埋深的关系,通过确定植被生态需水位的方法,确定出鄯善自然生态区下降型关键控制承位(埋深)“红线”标准的阈值为6 m.利用水均衡法和Modflow数值模拟的方法,对鄯善县未来水位变化情况进行了模拟预测,预计到2017年3月,南盆地最低地下水位为-135.07 m,这一水位可以定为防止咸水倒灌的地下水开采“红线”水位.考虑到鄯善县经济发展对地下水需水量的客观需求,在不发生极端干旱的年份,未来5～10 a,在现状年(2010年)开采量34 093万m3/a的基础上将逐年减小开采总量,最终在“红线”水位出现之前,将鄯善县地下水开采总量控制在22 000万m3/a这一控制性开采总量的“红线”以下.     

塔里木河下游生态退化成因分析

塔里木河下游是生态环境脆弱区,属红色生态区.近几十年来,由于人类对水资源不合理的开发利用,造成了塔里木河下游大西海子水库以下河道断流近30年,地下水位大幅度降低,水质不断恶化,植被大量枯死,尤其是胡杨大量死亡,"绿色走廊"濒临衰亡,土地沙漠化不断加剧,塔里木河下游的生态环境出现了严重的退化.研究总结了输水前下游生态退化的状况,分析得出了造成其生态退化的主要成因是自然和人为活动,并提出了生态保护与建设的对策.     

黑河流域蓝绿水在典型年份的时空差异特征

蓝绿水研究目前主要集中在蓝绿水资源量及其时空分布评价方面,在流域尺度上考虑气候因素的蓝绿水时空差异研究甚少。本文选取中国西北干旱内流河地区的黑河流域,采用标准化降水指数(SPI)和降水距平指数(M)2个指标确定典型年份,并分析不同典型年份(干旱年、湿润年、平水年)的流域蓝绿水时空差异特征。结果表明:1)黑河流域的蓝水与绿水的合计深度从降雨量较高的上游到降雨量较低的下游呈现递减趋势;2)蓝绿水总量在湿润年份(1998年,252.72亿m3)明显大于干旱年份(1978年,167.73亿m3);3)绿水系数,即蒸散发占水资源总量的比例,在干旱年份(90.30%)明显高于湿润年份(85.41%)。同时,降水较低的年份(干旱年份)或地区(下游)绿水占水资源的比例明显高于降水较高的年份(湿润年份)或地区(上游)。黑河流域的典型年份蓝绿水数量与时空差异特征的分析可为探讨气候变化下蓝绿水演变及加强中国内陆河流域绿水资源管理提供参考。     

基于 InVEST 模型的珲春天保工程区水源涵养功能时空动态变化研究

【目的】科学评估珲春天然林保护工程区水源涵养服务功能，为保障区域水资源合理利用和国家 生态安全政策制定提供基础依据。【方法】在多期国土资源统计资料、森林资源档案以及气象数据的基础上， 基于 InVEST 模型研究珲春天保工程实施后水源涵养功能的时空动态变化特征，并采用灰色关联度法分析水源涵 养功能的影响因素。【结果】2000 年珲春天保工程实施以来，研究区的林地面积增加 16 793.25 hm2 ；天保工程 一期（2000—2010 年）的水源涵养量减少 5.67×108 m3 ，二期（2010—2015 年）的水源涵养量减少 1.02×108 m3， 2015—2020 年水源涵养量增加 4.97×108 m3 ；水质净化功能呈波动上升趋势，其中 N 的输出均值在 20 年间由每年 0.1806 kg/hm2 减少至 0.1703 kg/hm2 ，P 的输出均值由每年 0.0206 kg/hm2 减少至 0.0200 kg/hm2 ；森林蓄积、降水量、 第一产业产值是对水源涵养功能最具影响力的指标。【结论】珲春天保工程的实施有效提升了水源涵养服务功能， 可为政府科学决策提供支撑、强化资源保护管理和公众保护意识。     

人工输水影响下塔里木河下游阿拉干断面幼龄胡杨胸径变化

以塔里木河下游12次人工输水的生态效益评估为长远目标,利用阿拉干断面2005、2010年的胡杨（ Populus euphratica）荒漠河岸林生态调查数据,分析了距河道50 m以内的345棵幼龄胡杨（胸径≤4 cm）的生长量和株数在不同时间和空间尺度上的变化,探讨了幼龄胡杨株数增减原因和胸径生长对人工输水的响应。结果表明：2005年实测幼龄胡杨株数为345棵,到2010年,其中42．61％的胡杨胸径增长明显,36．23％的胡杨胸径增长不明显,14．20％的幼龄胡杨在河道疏通工程中消失,6．96％的幼龄胡杨由于缺水而枯死。2005年的幼龄胡杨株数占总胡杨的比例为16．91％,2010年比例增加到31．17％。在时间尺度上,随着应急输水次数和累计输水量的增加,幼龄胡杨胸径生长量和株数显著增多。在空间尺度上,随着距河道距离的增加,幼龄胡杨的胸径生长量和株数呈现递减趋势,胸径生长量与距河道距离之间的对数相关性较高（R2＝0．7281）,幼龄胡杨株数和距河道距离的多项式相关系数为0．7531。     

不同水分状况对胡杨、柽柳组织中几个与抗逆能力有关的生理指标的影响

测定了塔里木河下游两个断面不同水位下生长的胡杨、柽柳组织中渗透性物质、SOD、POD和膜脂过氧化的变化。在地下水位为2．76～5．14m范围时，胡杨的各项指标均较稳定，当地下水位下降至6．49m时，叶片可溶性糖、脯氨酸、MDA含量及SOD、POD活性均有不同程度的提高。在地下水位为9．34m时，SOD、POD、MDA均达到最大值，膜脂过氧化加剧。柽柳在地下水位为4．44～7．05m时，随地下水位的下降，叶片可溶性糖、脯氨酸含量均显著上升；SOD值在地下水位为4．44～5．81m时变化不大，在地下水位下降到7．05m时明显提高；POD活性很稳定且很低；MDA含量显著提高，在地下水位为7．05m达到最大值，比地下水位为4．44m时提高了97．74％，膜脂受到损伤。     

人为输水干扰下不同树高级胡杨个体的分布特征研究——以塔里木河下游为例

自2000年实施的向塔里木河下游8次应急输水对以胡杨为主体的荒漠河岸林产生了一定的恢复作用.为了定量评估胡杨对人为输水的响应程度,采用"面"上宏观调查与" 点"上典型研究相结合的方法,以塔里木河下游阿拉干断面设立的长期监测样地内的胡杨为研究对象,分析与研究了树高及其分布特征.结果表明:不同树高级的胡杨分布具有一定规律性;随着离河距离的增加,胡杨株数呈递减趋势;特别是在距河50 m范围内人为输水干扰对胡杨幼苗更新具有显著作用.