新疆伊犁河谷植被与地形地貌及地下水关系

采用RS和GIS技术,基于Landsat 8 OLI数据和野外调查成果,探究了伊犁河流域植被与地形地貌、地下水埋深及总溶体固体(TDS)定量关系。结果表明:①沼泽平原、冲洪积细土平原、缓倾斜含砾细土平原、黄土丘陵、风积沙丘及强倾斜砾质平原区植被生长状况依次变差。②高程750 m及2 800 m左右植被生长状况较好。③当地下水矿化度＞1 000 mg/L后,植被生长状况与地下水矿化度负相关,相关系数为0.733 5。④在人类活动干扰较小的情况下,地下水埋深在0~4.3 m范围内与植被生长状况呈二次函数关系,相关系数为0.764 8,适宜植被生长的地下水埋深为1.2~4.3 m;当地下水埋深为2.8 m左右时,植被长势最好。研究结果为流域生态环境保护、水资源合理开发利用、水资源科学管理提供技术支撑。     

基于生态水位的张掖盆地地下水合理开发研究

针对黑河流域上下游水资源矛盾,中游张掖盆地地下水位持续上升的现象,设计增加地下水开采量的解决方案。首先对张掖盆地地下水生态水位进行了理论探讨,将张掖盆地分为山前倾斜平原区和中部细土平原区,在山前平原地带地下水位埋深应控制在10 m之内,以便发挥地下水含水层的调蓄能力;中部平原生态水位的上限是防治地表土壤盐渍化的水位,埋深为3 m,下限是防止地表植被退化的水位,埋深为5 m。然后根据各灌区当前情况设计地下水可持续开采量3.6亿m3,采用数值模拟方法对研究区的地下水位进行模拟和预测,并依据研究区合理生态水位证明了设计开采方案的合理性。     

基于生态水位的张掖盆地地下水合理开发研究

针对黑河流域上下游水资源矛盾,中游张掖盆地地下水位持续上升的现象,设计增加地下水开采量的解决方案。首先对张掖盆地地下水生态水位进行了理论探讨,将张掖盆地分为山前倾斜平原区和中部细土平原区,在山前平原地带地下水位埋深应控制在10 m之内,以便发挥地下水含水层的调蓄能力;中部平原生态水位的上限是防治地表土壤盐渍化的水位,埋深为3 m,下限是防止地表植被退化的水位,埋深为5 m。然后根据各灌区当前情况设计地下水可持续开采量3.6亿m3,采用数值模拟方法对研究区的地下水位进行模拟和预测,并依据研究区合理生态水位证明了设计开采方案的合理性。     

焉耆盆地地下水合理开采量研究

针对焉耆盆地大量引用地表水灌溉,造成地下水水位大面积上升,引发严重土壤盐碱化的现实状况,设计了5种增加地下水开采量、减少地表水引水量的方案,并运用数值模拟模型对各方案进行模拟和预测。焉耆盆地合理地下生态水位上限是防止地表土壤盐碱化的地下水水位,埋深为3.2 m;下限是防止地表植被退化的水位,埋深为4.5 m。根据不同开采方案的模型预测结果,结合地下水生态水位,并考虑地表水、地下水的转化关系,确定焉耆盆地不引起地表生态环境退化的地下水可持续开采量为3.8亿m3/a。     

格尔木河中游地区植被覆盖与地下水埋深关系研究

在干旱区内陆盆地,地下水对植被的分布有很大的影响。在格尔木河中游地区,同样发现植被依赖地下水分布的特征。通过归一化植被指数(NDVI)的遥感影像数据与地下水埋深的实地观测数据来研究分析植被覆盖对地下水埋深的关系。研究结果表明:当地下水埋深小于4m时,NDVI均值与标准差均随着地下水埋深的增加而减小。当地下水埋深大于4m但小于8m时,植被生长开始逐渐受到影响,对地下水的敏感性开始减弱。当地下水埋深超过8m时,植被覆盖严重下降,并且对地下水埋深变化表现的愈加不敏感。8m被认为是影响研究区植被覆盖的地下水埋深上限,超过该上限,地区生态环境会受到严重影响;不同植被类型受地下水的影响也不同:水柏枝的生长与地下水关系较密切,芦苇盐生草甸与膜果麻黄可能受土壤盐渍化的影响其生长状况与地下水的关系较复杂。对比不同研究区研究成果,由于降雨、蒸散发等气象要素、水文地质条件、人类活动等多方面因素的不同,植被覆盖与地下水的相关性有明显差异。     

地下水埋深对玉米生长及地下水补给的影响

为研究地下水埋深对玉米生长发育及作物系数的影响,选择宁夏彭阳县红河镇玉米为研究对象,借助试坑模拟对比试验,通过试坑旁的马氏瓶控制地下水位,探讨了地下水埋深对玉米生育期株高、干物质积累量、土壤含水率、产量、地下水补给量和作物系数的影响。结果表明:地下水埋深对玉米生长指标影响显著,地下水埋深为0.9 m时地下水补给量最大为83.5 mm,地下水埋深为1.2 m时地下水补给量最小为54.7 mm。     

塔里木河下游应急输水与生态改善监测评估

通过对塔里木河下游5次应急输水各断面地表水水量、12个地下水监测断面观测数据和33个植被样地实测资料的统计分析,找寻应急输水地下水恢复与植被响应之间的关系。研究结果表明,塔里木河下游5次应急输水对该区域地下水恢复起到了积极的作用,沿河道横向1000m范围内地下水埋深平均抬升了4 0m,植被响应范围扩大到离河900m;沿河道纵向,阿拉干以上河段地下水埋深得到初步恢复,植被生长量有明显变化。阿拉干以下河段地下水水位受应急输水影响较弱,特别是依干不及麻断面以下地下水水位基本未得到恢复。     

阿克苏河流域地下水埋深现状及对策分析

阿克苏河是塔里木河的主要源流,其水位变化将影响整个地区的发展。监测该流域地下水水位变化十分有必要。通过分析阿克苏河流域25眼水盐监测井水位变化,了解到阿克苏河流域范围内地下水连年下降,2001年地下水埋深1~3m,2015年地下水水位最大埋深已达到9.39m。对地下水资源的过度开采,使流域内地表自然植被退化,生态环境遭到破坏。研究结果对于指导当地地下水资源的合理开发、保护生态环境具有重要意义。     

东光县地下水压采效果及环境影响预测

运用Visual-MODFLOW软件建立东光县地下水流数值模型,对不同压采方案下地下水水位回升效果进行预测,并分析其环境影响。结果表明:仅压采深层地下水(方案1)时,承压含水层水位整体明显抬升,升幅为2.0~11.7 m,其中处于超采区的东光县城区升高幅度最大;同时压采浅层和深层地下水(方案2)时,承压含水层水位增幅在1.4~11.6 m,城区水位增幅依然最大。两种压采方案对潜水含水层的影响有限,潜水位前期出现不同程度的波动,后期水位较为平稳。总体上,两种方案下整个区域主要潜水位埋深为3~4 m;方案2下,个别地段水位埋深为1.8 m,低于本区防盐碱化临界水位埋深2.0 m,可能造成次生盐碱化风险。     

2000—2014年塔里木河下游地下水补给量及合理需求量

以塔里木河下游为研究区,以区域内9个固定监测断面为基础,依据断面内各个地下水监测井,收集了输水前和第15次输水后的地下水位数据,结合土壤饱和差计算方法,分析了第15次输水后的地下水补给量,并联系植被生长所需的合理水位探讨了地下水到达合理水位所需的水量,以期评价生态输水的阶段性效果,为调整生态输水方案提供理论参考。结果表明:(1)生态输水前地下水埋深在6~13 m之间,第15次生态输水后,地下水最大升高幅度达到8.26 m;(2)第15次生态输水后,塔里木河下游地下水补给量约为20.44亿m3;(3)为使地下水达到植被生长所需适宜水位,塔里木河下游地下水的合理需求量约为24.08亿m3。     

地下水与植被关系的研究进展

地下水与植被之间有着复杂的关系,它涉及地下水、土壤、植被等相互之间的动态平衡。地下水的变化会引起土壤水盐变化而直接影响植被的生长、分布和演替。本文系统地总结了地下水与土壤含水量、土壤含盐量、天然植被、地表荒漠化关系等诸多方面的影响研究进展,并探讨了生态地下水埋深对植被的重要作用。认为针对地下水变化引起的生态负效应,开展地下水与植被的关系研究,认识和理解植被退化的过程和机制,是应对气候变化和人类活动影响下地下水管理和生态保护的重要工具,最后指出地下水生态效应仍是今后亟需加强的研究方向。     

黄土中降雨入渗规律的现场监测研究

已有许多人工降雨试验确定的黄土入渗深度有限，一般很少超过4m，由此认为降雨难以通过正常渗流途径到达地下水位；而是通过裂隙、落水洞等通道灌入深部补给地下水的。然而调查发现，这种入水通道仅在黄土塬边的卸荷区常见，塬的中部很少。为了了解黄土地区地表水以何种方式补给地下水，在甘肃正宁县建立了一个监测站，通过在一深度为10 m的探井井壁上埋设土壤水分计，对天然降雨入渗条件下不同深度黄土层的体积含水率变化情况进行了为期一年的连续监测，同时采用雨量计记录其间的日降雨量。结果表明：2 m以内的浅部土层，土壤水分具有周年的背景变化趋势，该趋势和蒸发量的变化趋势吻合。当日降雨量小于18mm/d时，水分仅在表层循环，对地表以下（>20cm）的含水率几乎没有影响。当日降雨量大于18mm/d时，才会引起土壤含水率骤增，降雨量越大，土壤含水率增幅越大，影响深度越大，随着深度增加，增幅减小，时间上渐有滞后。观测点黄土的浸润带约为2m，2m以下的非饱和黄土中，水分以非饱和渗流或水汽形式迁移，水汽迁移量很小，但不可忽视，当遇到透水性差的古土壤层时，会在其顶部富集，长期作用则可能形成软弱带，诱发黄土滑坡。     

和田绿洲地下水特征及其对生态植被的影响分析

介绍了和田绿洲地理气候概况,研究了该地区地下水化学组成、地下水矿化度与各组分离子之间的关系及其随地下水埋深的变化规律,对其地下水的化学类型变化规律作了简单分析.并对和田绿洲生态植被状况与地下水水质和水位之间的关系进行了分析.结果表明:和田绿洲的地下水水质不会形成钠害,对野生生态也没有构成制约因素,但地下水水位的高低对野生生态的分布起着重要作用.在降水稀少,而蒸发强度极大的和田绿洲,在水资源开发过程中将地下水位维持在一定范围之内,对保持绿洲生态稳定和社会经济可持续发展,具有重要意义.     

石羊河流域下游天然绿洲地下水生态功能强弱周期性与机制

西北内陆的石羊河流域下游区降水稀少、蒸发强烈,天然植被对潜水埋深具有强烈依赖性,对地下水这种生态功能的强弱变化特征与机制尚缺乏深入认识。本文采用原位监测、高分辨遥感探测与解译和多元相关分析方法,研究地下水生态功能强弱变化与潜水埋深、气温、降水和出山地表径流水量之间的关系。结果表明：(1)地下水生态功能越强,天然植被覆盖度越高或归一化植被指数值越大;(2)地下水生态功能具有时效性和年际及日际变化周期性,每年4月至7月上旬是地下水生态功能作用逐渐增强时段,每日7∶30—19∶00是地下水生态功能主要作用时段,主要受控于气温、日照、蒸发、上游区降水与出山地表径流水量和潜水埋深的一年四季周期性变化影响;(3)每年潜水埋深大于极限生态水位时段,地下水生态功能处于失效状态,且气候越干旱,每年的失效时段起始越早和结束越晚。因此,西北内陆的石羊河流域下游天然绿洲区地下水生态功能强弱具有年际、年内变化周期性。     

近30年来白洋淀流域平原区地下水位动态变化及原因分析

白洋淀流域平原区是华北平原的农业高产区域,灌溉用水主要靠开采地下水。近几十年来,白洋淀地下水位下降严重,在1974年-2007年。该区域地下水埋深以平均每年0．51m的速率下降,1980年以后下降速率明显加速,在2000年-2007年年均下降速率达到了0．99m。引起地下水位持续下降的主要原因是地下水超采严重,且用水高峰期遭遇枯水期,尤其体现在1980年以后年降水偏枯．同时社会经济用水量维持在高峰阶段。低效的农业用水模式及地下水超采已经严重制约了白洋淀地区水资源的可持续利用。     

卡拉贝利水库对河流末端地下水埋深的影响

重点水利枢纽工程区域环境现状、发展趋势及水库运行对环境可能产生的影响是环境影响评价工作的重要组成部分。本文分析了克孜河下游河岸林草区的水分运动和补给关系,计算地下水补给量变化值和埋深变化值,预测卡拉贝利水库修建后天然植被的生长状况,为项目决策和工程环境管理提供科学的依据。通过建立区域水均衡模型,模拟工程修建前后,区域地表水与地下水的水量分配和流转关系及平衡状况变化,通过监测研究区地下水埋深数据,模拟工程建成前后河流末端河岸带林草区地下水埋深的分布变化情况,分析由于工程建设导致地下水位变化进而对河岸带林草的影响。结果表明:研究区总体上是河道地表径流补给地下水,河道过水期水面线高于地下水位,河道地表径流与地下水的补给关系是地表水补给地下水,在断流期河道两岸地下水位高于河床高程,地下水侧向渗出补给地表水。     

塔里木河生态输水的累积生态响应

以塔里木河第12～18次生态输水为例,采用经验统计模型和克里金插值法分析了输水前后塔里木河下游地下水埋深和夏季归一化差异植被指数(NDVI)的时空变化,剖析了地下水和植被对生态输水的累积生态响应规律。结果表明:累积生态输水量与最小地下水埋深呈对数曲线正相关关系,其累积效应的增长性由强到弱;地下水埋深对生态输水的累积时间响应具有滞后性,输水80 d后累积效应最显著;沿河道方向,库尔干监测断面累积空间效应最显著;垂直河道方向,地下水对累积输水的空间响应随河道距离增加而减弱;NDVI与近3 a累积输水量呈显著正相关关系,大西海子水库、台特玛湖及河道附近NDVI增长显著。推荐近期输水量为2.5亿～5.0亿m~3/次,合理输水时间为4—6月和9—11月,适宜输水间隔5～12个月,预期连续年份5次输水后累积效应可达最小地下水埋深3.5 m、平均地下水埋深4.2 m。