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.     

塔里木河流域水量变化对生态环境影响分析

本文以塔里木河流域的10个水文站1961~2000年观测资料为基础,对塔里木河流域的径流变化及其对下游生态环境影响进行了分析。分析得出:(1)20世纪60年代以来,塔里木河各源流的出山口径流量增加23.82×108m3,增幅达14.97%,但是,能汇入塔里木河干流的水量并没有增加,而且比60年代减少了8.8×108m3,减幅达17.41%。(2)近40年以来,由于塔里木河干流上中游地区的耕地面积急剧扩大,用水量剧增,使下游的来水量比60年代减少7.72×108m3,减幅达76.13%。(3)由于塔里木河上中游耗水量的增加,塔里木河下游来水量逐年减少以至断流,由此造成下游生态环境出现较大的变化,主要表现有:河水盐化严重,灾害性天气出现的次数大幅增加,河道断流,地下水位下降,天然植被严重衰败,沙漠化过程加重。(4)实施塔里木河流域水资源的统一管理,统筹分配上、中、下游水量,调整大农业生产方向,完善流域节水改造配套工程,发展节水型农业,是塔里木河下游受损生态环境恢复与重建的关键。     

气候变化和人类活动在塔里木河流域水文要素中的反映

塔里木河流域较明显的增湿出现在近20 a,流域平原地区近10 a略有暖干化的迹象;20世纪90年代是流域山区近40 a来最暖湿的阶段,在天山南麓中西部山区和帕米尔高原一带90年代增湿幅度大,西昆仑山北坡一带近20 a降水变化很小.塔里木河流域4条源流出山口多年平均径流量为227.0×108 m3,从年代际尺度看,50-80年代基本接近多年平均值,而90年代受山区增暖变湿影响,4条源流径流量达241.9×108 m3,增幅6.6%.由于源流区人类活动的影响和粗放型农业,近50 a来补给塔里木河干流的源流条数和水量不断减少,加之塔里木河干流上中游区间耗水量大,导致下游水量减少,生态急剧恶化.     

柴达木盆地昆特依盐湖大盐滩矿区潜水含水层的渗透性

为探究潜水含水层中盐类矿物的固-液转化效应对含水层渗透性的影响,以补水背景下的昆特依干盐湖大盐滩矿区潜水含水层为研究对象,通过抽水试验计算矿区潜水含水层的渗透性,查明含水层渗透性的变化特征;并结合潜卤水水化学数据,分析盐类的固-液转化效应对含水层渗透性变化的影响。结果表明:1补水背景下,大盐滩矿区潜水含水层渗透性受含水层中盐类矿物固-液转化效应的影响,呈现波动性变化。2013年10月,含水层渗透系数最大(376.33 m·d~(-1));2014年3月,含水层渗透系数最小(78.65 m·d~(-1)),2014年6月和9月,渗透系数分别为195.34 m·d~(-1)和348.40 m·d~(-1),呈现逐步上升的趋势。2潜水含水层中芒硝的固-液转化是导致含水层渗透性波动变化的最直接因素。3潜水含水层渗透性变化趋势与SO_4~(2-)-Na+浓度曲线的变化趋势相符。     

不同土体构型土壤的持水性能

通过GMS软件三维建模功能,将宁夏某葡萄基地土壤划分为4种土体构型:壤砂型、砂型、壤砂粘型和壤粘砂型结构,并对基地土壤的田间持水量、饱和导水率和容重进行了分析,研究了不同土体构型下的土壤持水性能。结果表明,土壤土体构型不同,其容重、田间持水量、土壤饱和导水率也不同。砂型结构的田间持水量和容重最小,分别为13%和1.5 g·cm~(-3),而土壤饱和导水率最大,为3.2 m·d~(-1);壤粘砂型结构田间持水量和容重最大,分别为16.5%和1.63 g·cm~(-3),而土壤饱和导水率最小,为1.02 m·d~(-1);田间持水量与土壤饱和导水率的相关系数为-0.92,呈显著负相关,与容重的相关系数为0.73,呈显著正相关。壤粘砂型土体构型上壤下粘,利于保水保肥,持水性能最好;砂型结构持水性能最差,其他土体构型持水性能一般,需要进行改良以提高土壤的持水性能。     

塔里木河流域生态环境恶化的水文效应

塔里木河是我国最大的内陆河。 4条源流出山口多年平均天然径流量 2 2 4 .9× 10 8m3 (195 7～ 2 0 0 1年 )。在全球变暖的大背景下 ,塔里木河流域山区气候出现变暖增湿的趋势 ,2 0世纪 90年代径流量达 2 4 1.9× 10 8m3 ,增幅 7.6 %。由于源流区人类开发利用水资源的影响 ,使得补给塔里木河干流的水量不断减少 ,水文条件改变 ,造成干流上、中游段耗水严重 ,导致下游生态与环境急剧退化。自 2 0 0 0年以来 ,实施的从开都河—博斯腾湖向下游绿色走廊应急输水 ,已使下游生态环境开始恢复生机。     

渭河陕西段河床渗透系数时空变化规律及其机制研究

采用水头下降竖管法对2011年11月-2014年11月渭河陕西段的5个区域河床垂向渗透系数(Kv)进行计算,分析其变化规律并试图通过沉积物的物理化学性质揭示Kv值变化的机制。结果表明:1)渭河草滩段河床的Kv值大于其它4个点位;2)草滩段Kv值具有较为强的时间变异,其它4个点位Kv值在较小范围内变动即趋于稳定;3)2013年5月以后各点位的Kv值比较接近;4)河水温度差异对Kv值的时空变化有一定的影响;5)河床沉积物的类型差异是Kv值变化的主要影响因素;6)不同类型的河床沉积物对Kv值的影响机制存在差异,但Kv值均与沉积物的孔隙率(n)和不均匀系数(Cu)相关。     

塔里木河上游水资源利用效率分析

塔里木河三条源流灌区引用地表水量已接近 70 % ,而有效利用率不足 0 .4,主要是渠系防渗率只有 10 %～ 2 0 % ,渠系利用系数 0 .39～ 0 .40。灌区从河道引水共计 140 .85× 10 8m3 ,到达农田的水量只有 5 5 .47× 10 8m3 。而且渠系、水库和农田渗漏还引起了灌区地下水位上升和土壤盐渍化。要提高源流灌区的水资源利用效率 ,必须实行地表水和地下水的联合利用 ,并修建山区水库逐步取代平原水库 ,减少引水的无效蒸发和渗漏损失 ,方可保证水资源的可持续利用和向塔里木河干流输送 45× 10 8m3 的地表水     

塔里木河干流近50a地表水资源利用问题评估

塔里木河干流本身不产生径流 ,历史上曾有九大水系汇入 ,而现今与塔里木河干流有地表水力联系的只有阿克苏河、和田河和开都河—孔雀河三大水系 ,维系其水与生态系统。近 5 0a来 ,由于源流区以水资源开发利用为核心的高强度的人类活动 ,在源流区出山口水量未减少 ,且 2 0世纪 90年代以来有明显增加的背景下 ,补给干流的水量呈明显减少态势。加之干流区间耗水量不断增大 ,多年平均干流上游耗水量 16 .89× 10 8m3 ,中游 2 2 .96×10 8m3 ,上中游耗水量占阿拉尔站多年平均径流量 (4 6 .18× 10 8m3 )的 86 .3% ,仅有 (6 .33× 10 8m3 ) 13.7%的水量进入下游。地处下游的大西海子水库建于 1970年 ,1970 - 1999年的 30a中 ,有 2 0a无水下泄其下游 ,致使 32 0km河道干涸 ,台特玛湖于 1974年消失于荒漠中。塔里木河干流下游一片凄凉景象 ,风沙肆虐 ,沙漠扩大 ,生态退化 ,严重危及干流地区。 2 0 0 0年 5月 14日至 2 0 0 3年 11月 3日从博斯腾湖 5次向干流下游应急输水 ,计由大西海子水库下泄水量达 16 .6× 10 8m3 ,才使干涸长达 2 8a的台特码湖于 2 0 0 1年 11月 16日开始恢复到 10km2 多的水域 ,周边及沿河两岸生态与环境得以初步改善     

塔里木河干流中游灌区退耕封育效益分析

塔里木河干流中游灌区退耕封育的规模为 9× 10 3 hm2 ,其中 ,库灌区退耕 1.4 2× 10 3 hm2 ,河灌区退耕 3.5 7× 10 3 hm2 ,泵灌区退耕 4 .0 1× 10 3 hm2 。退耕封育后 ,农田灌溉用水改为生态灌溉用水 ,用水量减少。人工种植的农作物被天然野生植被所替代 ,同时可提高对保留耕地的利用率 ,扩大耕地的播种面积 ,增加地表植被的覆盖度。退耕封育后 ,可节约水量 0 .97× 10 8m3 ,除满足封育生态用水外 ,还可增加塔里木河下泄水量 0 .31× 10 8m3 。     

塔里木河干流上中游丰枯情景下生态水调控研究

为保护及恢复塔里木河干流受损的天然植被生态系统,利用遥感影像、水文、植被等数据,借助野外监测、地理信息技术与模型模拟相结合的手段,厘定了不同来水频率下河水的损耗量、可调生态水量及生态供水量;结合天然植被的分布特点及需水规律,制定了不同水情条件下的生态水调控方案。结果表明:(1)在10%、25%、50%、75%、90%的来水频率下,生态供水量分别为48.39×10~8m~3、38.05×10~8m~3、27.20×10~8m~3、17.41×10~8m~3和11.93×10~8m~3,对天然植被生态需水量的保障度分别达到217%、171%、122%、78%和53%。(2)在丰水年、平水年、枯水年,设定促进天然植被"恢复"及实现"基本保护"和"重点保护"3个生态目标,以3~5 a为周期、轮灌时段7—9月、持续时间15~20 d的生态水调控方案。具体而言,丰水年在重点保护区、生态敏感区和生态脆弱区实现2~3次的漫溢,平水年在重点保护区(适当情景下涵盖生态敏感区和生态脆弱区)实现1~2次漫溢,枯水年仅通过河损补给重点保护区的生态用水。以上研究可为塔里木河干流水资源的优化配置与天然植被的生态保护及恢复提供重要的科学依据和技术参考。     

海河流域地下水开采初期数值模拟及水量平衡分析

海河流域平原区地下水长期过度开采已引起了严重的环境问题,水资源的不断枯竭也制约着当地经济的可持续发展,成为国家一直关注的问题。作为地下水管理的方法之一,建立了地下水数值模型。对海河流域平原区地下水开采初期状态作了模拟分析,模拟结果显示:该区域地下水年补给量为156.6亿m3,其中,山前侧渗17.5亿m3,降雨入渗补给136亿m3,河道入渗3.1亿m3;地下水的排泄途径为河道基流88.5亿m3,蒸散发50.1亿m3,排泄入海15.2亿m3,黄河内滩侧渗排出1.8亿m3,总排泄量为156亿m3,地下水收支基本平衡。地下水的总体流向为自北、西、南指向渤海湾,吻合于地形坡度变化。模拟结果为水资源管理和水环境修复提供数据依据。模型也为下一步地下水大量开采状态的模拟提供初始水头条件、地质物理参数和边界条件。     

人类活动对内陆河石羊河流域水资源转化的影响

石羊河地表水与地下水多次转化关系为流域提高水资源利用率提供了可能性。但上游盲目扩大灌溉面积,引起水资源的过度开发利用。研究表明,至1989年净灌溉面积达2.01万hm2,使进入下游的河川径流衰竭甚至断流;石羊河中下游年超采量达5×108m3以上,仅民勤盆地年超采量达4×108m3以上;下游地下水矿化度以每年0.1g/L的速度增长,下游出现了严重的生态问题。     

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。     

五台山地区森林生态系统服务功能价值评估

森林对维持我国自然生态系统的平衡和稳定具有重要意义,其服务功能价值越来越受到人们的重视。采用综合评价方法对五台山地区森林生态系统服务功能价值进行估算。结果表明:五台山地区森林生态系统服务功能总价值为101.47×108元,单位面积价值量为6.80元·m-2·a-1,其中供给功能价值为0.44×108元(占0.43%),支持功能价值为31.34×108元(占30.89%),调节功能价值为65.83×108元(占64.88%),文化服务功能价值为3.86×108元(占3.80%);从不同的服务功能类型来看,其价值量为:防风固沙维持营养物质循环涵养水源气候调节保护生物多样性休憩娱乐净化空气提供林产品控制侵蚀;不同森林类型价值量差异较大,灌丛最大,针阔混交林最小,从单位面积价值量来看,松杉类最大,灌丛最小;五台山地区森林生态系统服务功能价值巨大,该结果对区域生态系统管理具有重要意义。     

新疆奎屯河流域平原区生态需水研究

新疆奎屯河流域地处我国西北干旱区,随着人口增加和经济发展,国民经济需水与生态需水已成为流域水资源开发利用和生态环境保护的主要矛盾。因此,为了实现奎屯河流域水资源的可持续利用及国民经济的可持续发展,急需对生态需水进行研究。本文以流域社会经济与生态环境协调发展为目标,分析了奎屯河流域存在的主要生态环境问题,在干旱区生态需水概念与分类的基础上,给出了奎屯河流域生态需水的界定范围。在此前提下,从流域生态环境现状及未来需求出发,采用不同的计算方法,对流域生态需水进行了计算,可为流域水资源优化配置及生态环境建设提供科学的依据。结果表明:奎屯河流域生态需水达5.65×108m3,占流域水资源总量16.98×108m3的33.3%,占径流总量15.41×108m3的36.7%。其中天然绿洲生态需水为2.41×108m3,占生态需水的43%;人工绿洲生态需水达3.24×108m3,占生态需水的57%。     

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。     

额济纳绿洲生态需水及其预测研究

生态需水是当前水问题的一个研究热点,对于生态环境急剧恶化的内陆干旱区,这一研究尤为紧迫.以额济纳绿洲为例,采用潜水蒸发模型,对其生态用水进行了估算.结果表明:2000年额济纳绿洲生态需水量为5.0009×108m3;2010年绿洲生态需水量为5.8342 × 108m3;2020年绿洲生态需水量6.8768×108m3...     

塔里木河下游水量转化特征及其生态输水策略

2000—2015年的生态输水对塔里木河下游生态恢复发挥了重要的作用。通过连续16 a的动态监测和野外数据采集,对生态输水的特点、方式、水量转化特征、生境变化和影响范围等进行了系统的分析,同时对生态输水策略与生态保护模式进行了初步探讨。结果表明:(1)主河道线状输水方式,难以扩大环境响应范围,开展汊河输水和面状输水是十分必要的;(2)水量转化和耗散比例为:补给地下水44.2%,土壤与植被消耗48.8%,入湖水量与河道内水面蒸发7%;(3)地下水响应的最大距离为1 000 m,在距河500 m范围地下水位上升、水质好转显著;(4)鉴于生态退化的趋势得到遏止,但其脆弱性依然没有根本转变,恢复并合理调控其文阔尔河和老塔里木河区间的地下水位,扩大受水区范围,建立更加稳固的生态恢复平台,是今后生态输水与生态环境保护的主攻策略。     

天山冰川区山溪河水化学成分变化过程分析

2014年8月在天山北坡中段对玛纳斯河流域西部鹿茸冰川的考察中,采集了冰川表面融水径流至大南沟出山口以及流域内其他主要河流的水样共30个,从氢氧同位素关系、Gibbs图分析、水化学Pipper图分析以及相关分析,定量分析了由冰川、降水补给源到出山口的径流不同离子的变化特征和影响因素。结果表明:海拔2 000 m以上高山地区的河水均属TDS(total dissolved solids,总溶解固体)小于100 mg·L~(-1)的低矿化度甘甜淡水。河水呈弱碱性,p H介于6.92~7.86,与TDS、EC具有较好的相关性。河水含有的主要阴阳离子浓度为:HCO_3~-SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-;Ca~(2+)Na~+Mg~(2+)K~+。各离子含量整体随着与河床接触时间增加和水流延伸而缓慢增大,不同离子变化过程存在差异。河床岩石成分和离子间复杂的相互作用是导致差异的主要原因。其影响力为:水岩作用降水贡献蒸发浓缩。硫酸盐岩贡献较大,导致SO_4~(2-)增加尤为明显;水化学类型由HCO_3~--Ca~(2+)型转化为(HCO_3~-、SO_4~(2-))-Ca~(2+)型。Cl~-、Na~+、Mg~(2+)、K~+等离子主要受到水化学相互作用的影响。NO_3~-主要来自人类活动和自然生物作用,F~-主要来自水-岩作用。