塔里木河中游典型绿洲土地利用/覆被及水资源动态变化研究

运用3S技术,并采用最大似然法分别对1989年和2010年渭干河-库车河绿洲两期Landsat-TM影像数据进行分类统计,获得了该区域22年来土地利用/土地覆被变化矢量图和定量统计数据,并利用不同时期该流域地表径流和地下水资源开发利用程度、农业种植结构、城市用水、天然植被用水,分析该区域土地类型变化和水资源的关系。研究结果表明：该地区耕地面积逐年增加,22年来增加耕地面积141 573.4 hm²,平均每年增加6741.59 hm²;天然植被草地面积急剧减少,平均每年减少7 682.38 hm²,城市用水由0.41亿m³增加至4.26亿m³,加之机电井数量骤增导致地下水位下降了2.34 m;导致地下水位下降,水质矿化度增高,天然植被大量减少,流域下游生态问题极其脆弱。     

近30年内蒙古自治区植被变化趋势及影响因素分析

基于NOAA和MOD IS数据,以生长季累计NDVI为植被表征指标,采用基于像元的趋势分析方法,对过去近30年内蒙古自治区的植被变化进行了系统分析(分为1983～1999年和2000～2009年两个时段),确定了植被发生趋势性变化的区域,并利用气候和社会经济统计资料确定了影响植被变化的主要因素。研究结果表明:近30年来,内蒙古自治区72.1%的地区植被未发生明显的趋势性变化;5.5%的地区(科尔沁沙地以南和鄂尔多斯东北部)植被状况两个时期均持续好转,13.9%的地区(锡林郭勒盟草原、科尔沁沙地以南、后套平原和土默川平原)植被前期好转,后期一直保持平稳状态;0.6%的地区(科尔沁沙地北部)植被前期变差,后期无明显变化趋势;1.8%的地区(大青山山脉北侧的乌盟后山及大兴安岭的部分地区)植被前期未发生明显变化,后期明显变差。除锡林郭勒植被好转和大青山山脉北侧的乌盟后山地区植被变差主要受降水影响外,研究期内植被活动显著增强的大部分地区主要受人为因素的影响。西辽河沿岸平原、土默川平原、后套平原、科尔沁沙地以南等耕作区的植被变化主要与农作物产量的变化有关,鄂尔多斯地区和乌兰布和沙漠东部边缘的磴口县等草原区NDVI的显著增加与区域草原开垦、持续植树种草、禁牧轮牧等防沙治沙等活动有关,大兴安岭部分地区的NDVI显著减少与森林火灾有关。     

渭干河-库车河三角洲绿洲近10年地下水位及水质时空变化特征

利用渭干河-库车河三角洲绿洲30个观测井近10a的统计资料,分析了该三角洲地下水位和水质的时空变化特征及其成因。结果显示:(1)地下水埋深的基本规律是西部灌区、渭干河古河带和冲积扇上部地下水位较深,东部灌区、农牧交错带和冲积扇下部地下水位较浅;研究区地下水海拔高程自南向北升高;地下水埋深受制于局部地形和土地利用方式,与区域地势关系不大。(2)近10 a来,研究区地下水位下降了1.00 m,西部灌区下降了1.34 m,农牧交错带下降了0.41 m;矿化度平均降低了0.54 g/L,农牧交错带降低了1.36 g/L,渭干河古河带矿化度升高了0.43 g/L。(3)研究区年内最高地下水位和最低水位平均相差0.84 m,冲积扇中部相差1.04 m,冲积扇上部相差0.73 m,2月出现最低水位,4月出现最高水位;地下水质年内最高和最低矿化度季节相差0.21 g/L,冲积扇下部0.51 g/L,中部为0.17 g/L。(4)人类农业生产活动和蒸发作用是地下水埋深及水质时空变化的主要原因;研究区骨干排水沟渠的开通运行,降低了相应地域的地下水位和矿化度。     

干旱、半干旱区平原水库对坝后盐渍化的影响

为了农业灌溉,干旱、半干旱区修建大量的平原水库,坝基多位于第四纪松散深厚覆盖层上,深厚覆盖层地基上平原水库的渗漏引起坝后地下水位抬升,造成水库下游大面积土地盐渍化,使许多土地减产甚至弃耕。通过对代表性平原水库的监测,分析水库对坝后地下水临界水位的影响程度,进而分析防渗措施的型式。利用有限元计算了深厚覆盖层透水坝基垂直防渗墙和水平铺盖时,坝基渗流量与防渗体尺寸的关系,并联合坝后排水体进行综合控制地下水临界水位,推导出控制地下水临界水位的水库防渗体尺寸计算公式。结合工程实例计算表明,选择合理的防渗体型式并结合排渗体联合控渗,可以从源头上控制坝基的渗漏量,使坝后地下水位控制在临界水位以下,防治坝后土壤的次生盐渍化问题。     

伊犁河谷地下水盐运动规律研究

根据研究区地质地貌,将整个研究区划分为三层阶地,通过对三层阶地的地下水盐动态进行实时监测,运用双因子方差分析方法,详细论述了地下水电导率随地下水位在不同时期及不同分布条件下的变化情况.结果表明,地下水电导率变化与水位变化有很大关系,且表现出很强的区域特征:各阶地电导率(EC)值均随水位的上升而增加,高EC值出现在高水位...     

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。     

昌马水库运行后疏勒河流域盆地地下水补给资源及其水位变化分析

通过对昌马水库运行前后不同时期疏勒河流域各盆地地下水补给量与地下水水位动态变化分析表明:流域地下水资源呈减少趋势,地下水位表现为较强的区域性下降。昌马水库运行后,中游玉门踏实盆地地下水补给量大幅减少,比上世纪60年代、90年代末分别减少了3.11亿m3、2.95亿m3,下游安西敦煌、花海盆地地下水补给量小幅增加,中游昌马洪积扇前缘泉水量与60年代比削减了53.2%。各盆地水量补给减少区水位下降,增加区水位上升,下降(上升)幅度随补给量减少(增加)而增大。     

古尔班通古特沙漠NDVI时空变化特征

利用NOAA/AVHRR NDVI时间序列数据,分析1981-2003年古尔班通古特沙漠不同分区NDVI时空变化的特征。结果表明:23年来,古尔班通古特沙漠NDVI整体上呈波动上升趋势。NDVI增加区域略大于减小区域,且20世纪90年代NDVI增加幅度小于80年代。沙漠不同的植被、沙地类型可能造成了NDVI年内变化特征的空间差异性。沙漠中部和西部年内NDVI最高,呈单峰型;东南部最低,呈低值型;北部植物生长季期间NDVI变化非常平缓,为平稳型。从年内尺度看,水分和热量条件对沙漠植被生长的年内变化起着重要作用。从年际尺度看,降水对NDVI年际变化影响较大,降水丰沛的年份植被茂盛,反之植被稀少、生长缓慢;气温对植被生长的影响不明显。在空间分布上NDVI具有明显的纬向水平地带性分布规律:44.7°~45.6°N NDVI较高,在0.15以上,45.6°N以北和44.7°N以南的地区NDVI较低,其值小于0.15。     

塔里木河下游荒漠河岸林地下水蒸散发

通过对塔里木河下游4个观测点地下水位的监测和地下水蒸散发的估算,分析荒漠河岸林地下水位月和日的波动、地下水蒸散发(ET_g)的时空变化及其主要影响因素。结果表明:①在生态输水前(7月21日至8月12日),4个观测点地下水位呈整体下降趋势;而生态输水后,水位保持稳定上升趋势。在整个观测期内,地下水位都表现出明显的昼夜波动现象。②ET_g均呈现出单峰变化特征,08:00开始快速增加,在12:00-16:00维持在一个较高水平上,18:00以后快速下降,最高值出现在当地时间14:00。③ET_g随着植被类型、覆盖度的不同而存在显著差异,同时又受地下水位埋深的影响。④太阳辐射、温度和饱和水气压差是影响塔里木河下游地下水蒸散发日变化的主要因素,风速对其无显著影响。     

生态输水后塔里木河下游地下水水盐动态变化

塔里木河下游是我国生态环境问题最为突出的地区之一。由于人类不合理的资源开发 ,导致该地区环境问题日益突出。本文结合塔里木河下游生态输水 ,通过近 3a的监测和取样分析 ,就生态输水前后塔里木河下游地下水水盐动态变化进行了分析。结果显示 :1 .生态输水后地下水位在时间上和空间上各有其变化规律 ,在时间上近河道水位响应快 ,远河道水位响应慢。在空间上在距河道不同距离和不同河段地下水上升的幅度不同 ;2 .输水后 ,地下水的盐分变化远比水位的变化要复杂 ,但是总体上看水质是好转的 ;3.鉴于输水后地下水在不同断面上响应程度的巨大差异 ,生态输水工作有必要继续开展。同时 ,有必要对输水的方式进行适当调整。     

塔里木河干流中游输水堤防对生态保育的影响

通过对塔里木河中游地区输水堤防修建后,有生态闸和无生态闸断面地下水位、水质和生态变化监测,结果发现:在有生态闸断面的地下水埋深、地下水矿化度都保持在理想范围内,而无生态闸断面的地下水埋深持续下降,地下水水质变化呈恶化趋势,由于生态对环境变化的迟滞性特点,有无生态闸断面的植被盖度尚未表现出明显的分化,但由于沙子河断面地下水埋深的增大,一些草本植物逐渐消亡,而乌斯满断面物种则无变化。因此,有必要采取措施防止堤防外的生态退化,促进全流域生态系统的健康发展。     

基于遥感方法的银川盆地植被发育与地下水关系研究

干旱区的水文地质及生态地质环境研究一直是水文地质学的研究热点。从流域尺度上研究地下水变化的生态效应问题已经引起了广泛的关注。银川盆地地处干旱地区,自然生态环境十分脆弱,植被的发育与地下水有着极为密切的关系。由于遥感技术在大尺度问题的研究方面具有极大的优越性,因此,本文将遥感技术与地下水数据相结合,引入条件植被覆盖率的概念,对银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深进行了研究,并对适宜水位埋深范围内,水质矿化度的影响进行了探讨。结果表明:银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深范围为2-4m,在此埋深范围内,矿化度小于2.5g/L时,地下水水质利于植被发育。     

塔里木河下游荒漠河岸林地下水蒸散发

通过对塔里木河下游4个观测点地下水位的监测和地下水蒸散发的估算,分析荒漠河岸林地下水位月和日的波动、地下水蒸散发（ETg）的时空变化及其主要影响因素。结果表明：① 在生态输水前（7月21日至8月12日）,4个观测点地下水位呈整体下降趋势;而生态输水后,水位保持稳定上升趋势。在整个观测期内,地下水位都表现出明显的昼夜波动现象。② ETg 均呈现出单峰变化特征,8:00开始快速增加,在12:00—16:00维持在一个较高水平上,18:00以后快速下降,最高值出现在当地时间14:00。③ ETg随着植被类型、覆盖度的不同而存在显著差异,同时又受地下水位埋深的影响。④ 太阳辐射、温度和饱和水气压差是影响塔里木河下游地下水蒸散发日变化的主要因素,风速对其无显著影响。     

诺敏河流域植被覆盖时空演变及其与径流的关系研究

基于GIMMS/NDVI数据对诺敏河流域1982-2006年间植被覆盖的时空演变特征进行了研究,并结合SCS模型模拟地表径流,在流域和像元尺度分析植被NDVI变化与径流的关系。研究表明:诺敏河流域植被NDVI值较高,但25a间整体呈下降趋势,NDVI减少的区域占总面积的82.5%,植被覆盖有所降低;NDVI空间差异明显,NDVI的高值区主要分布在中上游林区,而耕地分布较多的下游地区NDVI值相对较低。流域尺度上植被NDVI与径流不具有明显的相关性。但从像元尺度来看,植被NDVI和径流的正相关和负相关共存,流域不同空间位置的植被变化与径流的关系并不一致。     

乌鲁木齐河流域水资源利用对生态环境关系的初步研究

乌鲁木齐河流域是水资源利用程度较高的地区。水资源的开发利用必然对生态环境产生影响,其中包括上游水利工程的实施、地表水利用率的提高,改变了乌河的来水过程,并使下游地表水明显减少,河流的断流导致土地沙化,水库的修筑造成了良好的生态环境,地下水利用的急剧增长使地下水位下降、水质恶化,井灌井排改良了盐碱化土壤,改善了农业生态环境等。     

气候变暖背景下近30a北半球植被变化研究综述

归一化植被指数(NDVI)目前广泛应用于全球和区域尺度植被变化研究,成为揭示气候变化的重要指标。基于NDVI变化以及NDVI提取的植被物候变化2个方面(植被生长季开始时间SOG,植被生长季结束时间EOG),对近30 a气候变暖背景下北半球植被变化的有关研究结论进行回顾总结。结果显示:1近30 a北半球植被生长季NDVI整体呈增加趋势,森林植被NDVI增长速率大于其他植被类型;20世纪90年代NDVI增加趋势较80年代显著,从21世纪初开始,出现NDVI增长速率减缓现象;2近30 a北半球SOG整体呈提前趋势,近10 a SOG提前趋势减缓;欧亚地区SOG提前趋势可能较北美显著,非洲植被物候变化规律不清晰;北半球植被物候变化表现出明显的纬度地带性,55°~65°N纬度带SOG提前趋势与45°~55°N纬度带EOG推迟趋势相对显著;3除森林退化严重外,近30 a青藏高原植被整体上以增加为主,NDVI增长趋势北部显著,中部和东部微弱,南部呈下降趋势;高原东部和藏北SOG提前趋势显著,而中部、西部和西南部有推迟现象。     

关中中部近10a地下水动态变化的区域响应分析——以咸阳市为例

通过分析关中中部典型地区-咸阳近十年来的典型井的地下水逐月数据,采用平均值法,回归分析法,相关分析法等方法发现咸阳近十年来降水呈缓慢增加的趋势,而气温则是在1998年后比较稳定而有降低的趋势,说明关中中部气候有湿润的迹象。分别研究咸阳市不同地貌区地下水的变化情况,发现渭河阶地区地下水在十年中呈明显的线型下降趋势,降水对它的影响并不明显;黄土台原区地下水位呈波动下降的趋势,水位的下降与降水量基本呈正相关,但在降水突变年,地下水位的变化具有滞后性,一般在下一年才体现出来;黄土高原丘陵沟壑区地下水位在2003年以前下降斜率很大,明显大于降水的下降斜率,2003年后水位有所回升,但2006年又开始下降。地下水下降导致本区出现多处漏斗区;产生了11处地裂缝;并且地下水硬度与矿化度明显升高,水质变坏。分析认为人为因素是本区地下水下降的主导因素,应该采取及时有效的措施。     

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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黑河分水后下游地下水位和可开采储量的变化

黑河向东西居延海分水后,下游地下水位和开采储量的变化引人关注。以1990-1999年的平均地下水位代表分水前状况,以2004年代表分水后的地下水位水平,选择典型区域对狼心山以下额济纳三角洲地下水位的变化进行分析。结果表明:分水后下游三角洲的地下水位有不同程度的上升,范围在0.2~0.4 m;相应地地下水可开采储量增加约0.17×108m3,分析得出,这部分增加的可开采水储量主要由当年分水所增加的入境水量转化而来。由于黑河下游三角洲特殊的地理环境背景,决定了黑河分水是一项长期而艰巨的任务。     

黑河中游植被覆盖率变化趋势及其驱动因子分析

利用2002~2011年的黑河干流中游归一化值被指数数据获得植被覆盖率变化趋势,选取合适的NDVI阈值将整个区域划分为"绿洲区"和"荒漠区",并分别探讨了地下水埋深、中游耗水量及累积降水量对两种区域面积和植被覆盖率变化的影响。结果表明:黑河干流中游植被覆盖率整体呈增长趋势,由2002年的32%增长到了2011年的36%,对植被覆盖率增长贡献最大的因素为绿洲区扩张,10年间绿洲区面积占比增长了10%;影响绿洲扩张的主要因素为地下水位埋深和中游耗水量,绿洲区植被覆盖率变化较小,可忽略其影响。荒漠区植被覆盖率的变化主要受累积降水量影响。利用地下水位埋深、中游耗水量、累积降水量可预测区域植被覆盖率的变化趋势,区分人类活动和气候变化对区域植被覆盖率的影响是可行的。