干旱区地下水与天然植被关系研究综述

地下水与天然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,而干旱区生物过程微弱,生态系统规模小、稳定性低、地下水的变化会直接影响天然植被的生长发育,与脆弱生态环境的保育有着十分密切的关系,本文针对干旱区这一特殊地域研究其规律,并对有关地下水、土壤含水量、生态地下水埋深的概念和内容做了阐述,从不同角度研究了干旱区地下水与土壤含水量、天然植被、地表荒漠化等关系以及合理地下水埋深的确定进行了总结分析,提出了与合理地下水埋深相关的生态地下水埋深、适宜地下水埋深、最佳地下水埋深、盐渍临界深度、生态警戒地下水埋深等概念,确定地下水与天然植被之间相互作用的结构框架,从生态水文学角度更深层次探讨干旱区地下水与天然植被的关系,为深入研究干旱区生态环境的演变趋势提供依据.     

新疆焉耆盆地近40年土地利用与土地覆被演化

焉耆盆地是塔里木盆地广博荒漠背景下的一个绿洲,盆地内各种景观分异十分显著,其中心的博斯腾湖在当前西部大开发之际担当着向塔里木油田供水和向塔里木河生态输水的重要任务.因而了解焉耆盆地土地利用与覆被格局及其变化是博斯腾湖及其下游地区今后规划和发展的前提.该文通过利用各种景观指数以及斑块转移矩阵分析了20世纪60年代、90年代以及2000年焉耆盆地的土地利用与覆被类型的演化特征.结果显示从20世纪60年代到2000年,研究区土地利用与土地覆被结构经历了复杂的演化,盆地内各种景观变得越来越破碎,异质性明显增加;但是总的来说,盆地中绿洲和荒漠仍呈现出鲜明的分异.而人口的增加、农业的发展模式、以及由于自然和人为因素所产生的水资源的动态变化等是导致盆地土地利用与覆被变化的主要影响因子.     

基于GF-1的酒泉盆地植被与地下水埋深关系研究

地下水位埋深情况对我国西北干旱半干旱区的植被生长具有重要影响,高分系列卫星的发射使从宏观尺度上更加准确地分析植被与地下水位变化的关系成为可能。本文利用2013年8月的高分一号(GF-1)影像数据计算归一化植被指数(NDVI),利用地下水位观测资料及水文地质资料建立地下水模型,从宏观尺度分析了酒泉东盆地的植被与地下水位间的关系。研究表明:酒泉东盆地地下水浅埋区适宜植被生长的地下水位埋深范围为2.0～5.6 m之间;NDVI值随坡度增加而逐渐减小,不同坡向上整体的NDVI均值差异不大,但不同区间的NDVI值在各坡向的分布上有所差异;使用GF-1影像可显著提高NDVI分析的精度。     

三江平原地下水承载农业灌溉规模分析

为了加强地下水资源的管理,合理开发利用和保护地下水资源,指导区域农业生产规模和水利工程建设;该文建立了三江平原地区地下水流的三维数学模型,并使各灌区内地下水位埋深接近潜水极限埋深值,分析规划水平年三江平原地下水开采量,及最大区域灌溉面积。结果显示,到2030年三江平原总的地下水开采量为46.05×10~9 m~3,区域内总的地下水开采量所能承载的灌溉面积为1262.7万亩,不足以支持全区规划年1887.1万亩的总灌溉面积;因此,加强地表引水灌溉力度和合理规划利用地下水是有必要性的。     

气候异常对临汾盆地地下水系统的影响

利用数值模拟方法研究了气候异常对临汾盆地地下水系统的影响。在介绍临汾盆地水文地质条件的基础上,运用地下水模拟软件GMS建立了研究区潜水和中层承压水的水流模型,并根据地下水实测水位资料对模型进行了识别和验证。通过对临汾盆地近50年降水量的分析,确定将连续出现两个特殊干旱年（降水频率为95％）作为气候异常变化情形,运用建立的数值模型对气候异常条件下地下水水位的变化进行了模拟,结果表明：气候异常条件下潜水水位将下降0.3～0.9m,承压水水位将下降2.5～5m。承压水目前是本区地下水的主要开采对象,异常条件下承压水水位的下降可能会使该地区地面沉降进一步加剧。研究降水量异常变化对临汾盆地地下水资源的影响对于该区域水资源的开发利用和规划管理等方面具有重要的现实意义。     

地下水均衡多时段调节计算方法探讨

1.对常用调节计算方法的认识 在地下水资源规划评价中通用的多年均衡法是多年调节时历法,根据历史过程确定某水源地或灌区的可开采量和灌溉保证率,并结合今后开发要求确定未来的开采量和补给量。常用的多年调节方法一般采用以年、季或月为计算时段。随着研究的不断深入和农业生产实际的需求,发现该方法存在丙个方面不足,一是采用年、季或月为计算时段时距太长,与作物生长不同生育阶段实际需水不相适应;二是国内常用的地下水调节计算方法是先确定一个起调水位埋深H_(起调),并以此作为调节控     

浅谈三屯河灌区农业用水“总量控制、定额管理”

1、灌区概况 三屯河灌区属国家大型灌区．由于地处典型的内陆干旱、半干旱地区，三屯河流域气候干燥，降雨稀少，蒸发强烈，总体上水资源短缺．生态环境脆弱，农业生产要依靠人工灌溉，形成了独特的“荒漠绿洲、灌溉农业”生态环境和社会经济体系。     

煤炭矿区地面物探技术与方法

电法勘探具有设备简单、搬运轻便、多道、成本低廉、效率高等优点,还具有通过卫星,实践同步遥测等功能。在电法勘探方法中,直流电法应用最多,电阻率法是当前水文地质物探工作中应用最广、效果最好的方法。地震勘探可分为折射渡法和反射波法两种,浅层地震勘探在水文地质勘察中可确定基岩的埋藏深度,固定储水地段;确定潜水埋藏深度;探测断层带;探测基岩风化层厚度;划分主要沉积层次。放射性物探方法可解决如下问题:测定地下水位和含水层埋深、厚度及其分布;固定地下水的富集部位;测定地下水的矿化度;研究地下水的动力学特征。     

胡杨对非确定性输水响应的生态表征

采用参照对比、实地调查、定点观测的方法,对新疆塔里木河下游长期干旱胁迫输水后不同地下水条件下胡杨生长量、生长势、开花结实以及更新响应的生态表征进行分析。结果表明：输水后一定时段内,胡杨一级枝年轮生长量随地下水埋深增加而降低,可以明确标定输水的响应时间、响应范围和响应程度;随着输水的进行,不同地下水条件胡杨年轮生长量逐步趋近;胡杨大树枯枝比与地下水埋深相关良好,是衡量胡杨生态恢复明确、易测的指标：输水后胡杨在一定范围发生更新,但更新范围、更新方式、更新苗长势及开花结实和保持种子活力所需的地下水条件仍爱输水方式、输水量和输水时间的限制。     

新疆塔里木河流域水系连通与生态保护对策研究

塔里木河是我国最大的内陆河,由“九源一干”144条河流水系构成。目前仅阿克苏河、和田河、叶尔羌河以及开都—孔雀河与塔里木河干流有地表水力联系。流域内水系连通与生态保护问题十分突出,断流河道下游成为过去30年塔里木河流域生态退化最为严重区域。文章结合实地调研和样地调查,系统分析了塔里木河流域水系连通存在的问题,指出流域水系连通性差,抵御极端气候水文事件的能力不足;耕地面积不断扩大,农业用水比例过高,严重挤占了生态用水,导致河道断流,河流肢解,流域水系统完整性被破坏;地下水超采引起地下水位大幅下降,地表生态过程受损,生态隐忧凸显。针对此提出：（1）从机制、体制上推动和实现塔里木河流域水资源科学管理,将断流的5源流纳入塔里木河流域管理局统一管理;（2）科学确定绿洲适宜规模,退耕还水,以水定地、以水定发展;（3）实施流域地表水、地下水统一管理,提升流域水资源监控与综合调度管控能力。     

基于生态约束的辽阳首山地下水水源地管理模型

本文以辽阳首山水源地作为研究对象,在地下水动力场模拟基础上,采用情景分析方法,将3种情景的地下水生态水位作为1项重要的约束条件纳入到地下水管理模型中,建立了基于生态约束的地下水管理模型,采用线性规划方法求得3种不同情景的地下水新增优化开采量分别为21 986m3/d、12 934m3/d、22 602m3/d.管理模型结果表明,通过优化调整开采方案,在增加全区开采量的同时能够保证首山地下水漏斗的逐渐恢复,同时有利于解决研究区内潜在的土壤盐渍化威胁,实现经济效益与生态效益的统一.     

绿洲-荒漠共生关系实验模拟平台（绿洲-荒漠平台）

准噶尔盆地是温带内陆干旱区的典型区域，周围高大山地形成径流，流入盆地后造就了绿洲。绿洲和荒漠存在着相互依存关系：绿洲需要通过排水带走自然富集的盐分，而排水给其外围荒漠植被提供水分与养分，外围荒漠植被反过来为绿洲提供了生态屏障。随着绿洲土地开发规模不断加大，节水措施大范围应用，绿洲排水急剧减少。这一方面导致盐分外泄不畅，绿洲积盐；另一方面致使地下水位剧烈下降，绿洲外围、沙漠边缘的植被受到威胁——绿洲-荒漠共生关系面临根本性的危机。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下，新疆阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站在天山北麓三工河流域建成了“绿洲-荒漠共生关系实验模拟平台”，该平台由绿洲土壤盐分累积与荒漠地下水位模拟子平台、地下水位与荒漠植被关系子平台、沙漠内部降水与荒漠植被关系子平台3个子平台构成，形成了完整的绿洲-荒漠共生关系实验模拟体系。该平台能够满足绿洲区不同灌溉情景下水盐动态长期变化、绿洲边缘荒漠植被变化与地下水位关系、沙漠内部自然植被与降水变化关系的研究需求，为回答绿洲和荒漠生态系统共生关系的关键科学问题提供了重要基础设施支撑。     

Relationship between Water and Vegetation in the Ejina Delta

Water is the foundation of an arid ecological system, as the quantity and quality of surface water and groundwater determine its structure and function. The study on the relationship between water and ecosystem is the basis of ecosystem protection. Taking the Ejina delta, an extremely arid area located downstream of the Heihe River in northwestern China, as an example, this article gives an overviewe of the study in three aspects: (1) the groundwater table and salinity dynamics and their driving factors, (2) the groundwater depth and salt threshold of natural vegetation ecosystem, and (3) the impact evaluation of ecological flow control on Ejina natural vegetation. The authors point out the importance of the research into the relation between water and ecosystem and its key difficulties and weakness, and put forward strategies for promoting the study processes.     

干旱区滴灌水盐调控改良重度盐碱地棉田的包气带水分运移分析

包气带水分运移规律的研究能够为干旱区滴灌水盐调控改良盐碱地的技术提供理论基础。本文以克拉玛依农业开发区经改良的重度盐碱地棉田为例,观测棉花生长季内的土水势、土壤含水量和不同水体的同位素组成的时空分布特征,分析包气带水分运移。结果表明：①在滴灌水盐调控下,经改良的重度盐碱地棉田0~60 cm土层的含水量随时间的变化最大,受灌溉水（降水）入渗、蒸散发的影响最为明显;60~220 cm土壤含水量、土水势和土壤水同位素组成随时间的变幅相对较小,受灌溉水（降水）入渗、蒸散发的影响相对较小;220~260 cm土壤含水量、土水势和土壤水同位素组成随时间的变幅最小,受地下水的影响较明显;②120 cm和150 cm土壤水,100 cm和180 cm土壤水,260 cm土壤水中降水和灌溉水的贡献比例分别约为22%和78%,40%和60%,46%和54%左右,分别反映本次试验入渗水、前期土壤水、地下水的同位素组成特征;③灌溉水对地下水的影响较小,试验期间地下水位的抬升主要来自于侧向径流补给。     

中国典型沙漠区主要优势植被的稳定修复途径与可持续经营技术

通过对中国典型沙漠区(塔里木盆地、准噶尔盆地、科尔沁沙地、浑善达克沙地)主要优势植被的系统研究和综合分析,揭示了优势植被的逆境适应特征和稳定修复途径,提出了植被可持续管理技术。研究结果表明:(1)植物根系与地下潜水或土壤毛管水保持连通。保持合理的生态用水和维持稳定的地下水位对于区域优势木本植物的修复和保育具有重要意义。(2)地下水、融雪、降雨形成的浅层土壤水是梭梭的主要水源。充分利用好降水季节变化和梭梭更新的自然规律,形成科学合理的种植技术措施,对梭梭的修复和保育具有重要意义。(3)封育保护对于沙漠(地)优势植被的稳定恢复具有十分重要的作用。该研究将为干旱区荒漠-绿洲过渡带优势植被修复和优化管理提供科学依据和技术支撑。     

石家庄平原区灌溉粮田增产对地下水的影响研究

本文通过对石家庄平原区粮食产量和地下水开采量及埋深动态变化特征的分析,揭示了粮食产量增加对地下水的影响机制。结果表明,除丰水年和枯水年份外,研究区地下水埋深不随主要补给项降水量的增减而表现出明显的增减变化,而与主要排泄项开采量关系密切,表现出明显的开采特性。小麦玉米产量的增加是驱动地下水开采量和埋深变化的根本动因,1982年以前,小麦玉米产量每增加1×104t,开采地下水量将增加1400×104m3,地下水埋深增加0.0448m;从1982年开始,小麦玉米产量每增加1×104t,地下水累积超采量平均增加3000×104m3,地下水埋深增加0.0705m。     

鄂尔多斯沙漠高原湖淖群的形成演化及生态功能探讨

湖淖群是鄂尔多斯沙漠高原的重要组成部分，有维持湖滨的植物群落生长、缓和湖泊流域的气候变化、维持生物多样性等作用，具有重要的生态功能。本文从湖淖的形成和补给来源出发，分析了湖淖的特点。从新构造运动、气候变化和人类活动等方面研究了区内湖淖群的演化。研究表明，近年来受气候干旱和人类活动的影响，区内地下水位下降，湖淖补给量减小，是湖淖水域萎缩、生态功能减退的主要原因。这为进一步研究鄂尔多斯高原湖淖群的作用及保护生态环境提供了科学依据。     

半干旱地区煤矿开采生态影响评价模型构建与应用

随着我国煤炭开采的重心向西北地区转移,资源开发与环境保护的矛盾日益突出.本文根据煤矿开采特点与半干旱地区环境特征,从矿井开采强度、生态敏感程度两个方面将煤矿开采的非污染生态影响分为土地占用、地面沉陷、地下水位变化、自然背景条件4个子系统,选取13项量化指标并确定其权重,构建了煤矿开采生态影响评价模型,系统提出了半干旱地区煤矿开采生态影响程度定量评价的方法.以神木大保当煤矿为例,验证了该评价模型的可操作性并提出相关建议.     

中国近年寒区地下水试验研究进展

占国土面积一半左右的寒区是中国重要的地理区域之一,由于特殊的低温环境,使得在寒区开展地下水赋存、运动和演化研究的过程中,比较倚重于试验基础。梳理分析可见,有关寒区地下水的试验研究可以大致归结为如下四类。①冻融过程中土壤水热盐迁移试验,这类试验数量最多,试验的目标内容在于监测、探究不同覆被/不同土质/不同冻融过程条件下土壤非饱和带水/热/盐单项或耦合迁移特征及其定量描述方法;②冻土水理性质试验,这类试验多结合寒区工程展开,其目的在于探究固/液二相不同组成条件下冻土的冻融特征参数与其工程力学性质的关系;③在东北、西北、青藏高原等寒区开展的具有显著地域特征和明确目标指向的应用类试验,主要针对各自区域的典型问题展开;④有关试验仪器、试验方法的研究。进一步梳理可知,中科院寒旱所和《冰川冻土》是国内支撑和交流寒区地下水试验研究的最重要的平台。