人工补水条件下白洋淀湿地演变研究

近几十年来,在自然因素和人类活动的双重作用下,白洋淀湿地及其周边环境发生了明显变化。本文采用综合识别遥感提取技术,对近40年来白洋淀湿地面积信息进行提取并分析其变化特征,在1986—1989年间,湿地面积增加253.29 km~2;1989—1994年间,湿地面积减少181.61 km~2;1994—1997,湿地面积增加158.17 km~2;1997—2004年间,湿地面积减少170.37 km~2;2004—2016年,湿地面积增加106.09 km~2。根据湿地面积提取结果,分析湿地面积与地表水位和地下水位的关系,确定了白洋淀湿地面积变化的主要控制因子为地表水位,其与白洋淀湿地面积的相关性非常好,相关系数达0.99;白洋淀湿地面积与周边区域的地下水位动态变化呈正相关性,说明湿地渗漏量对周边区域的地下水位动态变化有一定影响。针对白洋淀湿地地表水位,采用水均衡法,分析了影响白洋淀地表水位的主控因素,主要为白洋淀湿地的入淀流量和蒸发蒸腾消耗量。通过白洋淀湿地演变及其影响因素的分析,初步揭示了白洋淀湿地与水文过程的相互影响机制,可为制定白洋淀湿地生态修复和水资源可持续利用方案等提供技术支撑和理论参考。     

黄河中游鄂尔多斯高原内流区与闭流区的形成机理—基于水循环的分析

在分析鄂尔多斯高原地表水、地下水与黄河流域水资源转化关系的基础上,依据地下水流系统的理论与方法,对内流区与闭流区的形成机理进行了研究,对内流区与闭流区的分布范围进行了重新界定。结果表明,在鄂尔多斯高原可划分为2个内流区和4个闭流区：内流区内虽然地表水与黄河及其支流无直接的水力联系,但地下水与黄河及其支流存在着密切的水力联系,应将其划入黄河流域;闭流区内无论地表水还是地下水,与黄河及其支流均无水力联系,不属于黄河流域;闭流区总面积为32451.4km2,与1977年《黄河流域特征值资料》中划分的闭流区面积(42296km2)相比减少了9844.6 km2,即黄河流域集水面积在原来的基础上应增加9844.6 km2。     

黄河中游鄂尔多斯高原内流区与闭流区的形成机理——基于水循环的分析

在分析鄂尔多斯高原地表水、地下水与黄河流域水资源转化关系的基础上,依据地下水流系统的理论与方法,对内流区与闭流区的形成机理进行了研究,对内流区与闭流区的分布范围进行了重新界定.结果表明,鄂尔多斯高原可划分为3个内流区和4个闭流区:内流区内虽然地表水与黄河及其支流无直接的水力联系,但地下水与黄河及其支流存在着密切的水力联系,应将其划入黄河流域;闭流区内无论地表水还是地下水,与黄河及其支流均无水力联系,不属于黄河流域;闭流区的总面积为31225km2,与1977年<黄河流域特征值资料>中划分的闭流区面积(42296 km2)相比减少了11071 km2,即黄河流域集水面积在原来的基础上应增加11071 km2.     

三江平原沼泽湿地格局变化及影响因素分析

为揭示湿地变化剧烈区湿地格局变化过程及规律,利用GIS和RS技术,结合地学信息图谱与空间自相关方法,对1954-2010年三江平原沼泽湿地格局变化及其影响因素进行研究。结果表明:1954-2010年三江平原沼泽湿地面积逐渐减少,88.7%的沼泽湿地丧失,湿地斑块数量呈先增加后减少的趋势;三江平原沼泽湿地的空间聚集性逐渐降低,且空间格局由集中连片分布转变为零星散布;降雨量减少、气温升高及径流量减少,是造成沼泽湿地减少的主要原因之一,地形地貌影响到沼泽湿地的丧失程度,以海拔20~80 m的沼泽湿地面积丧失最多。三江平原沼泽湿地的丧失同时受农业开发、居民点分布、湿地保护区建设影响,距居民点越近,沼泽湿地面积丧失呈指数增加,距保护区越近,沼泽湿地面积丧失越多。     

黑河流域中西部子水系水资源分布特征研究

根据研究区的气象、水文、地质和冰川等资料,结合野外调查,研究了黑河流域中西部子水系的降水资源、冰川资源、地表水资源、地下水资源、水资源总量及其时空分布特征.山区水资源主要由祁连山南部的降水、冰雪融水等形式补给,以冰川、地表水、地下基流形式存在,冰川融水补给量为0.5532×108m3,地表水资源量为11.64×108m3,出山口基流量为5.264×108m3.河流进入山前平原后,地表水与地下水多次重复转化,南盆地地下水资源量为8.74×108m3,北盆地地下水资源量为2.06×108m3.中游耗水量的增加,加剧了中游和下游地区用水矛盾.对河流水质现状进行了分析评价,中、下游受生活污水、工业废水、农业退水的影响,河流水质较差.随着张掖市节水型社会建设和黑河流域综合治理的逐步推进,黑河流域中西部子水系的水资源问题日趋突出,研究水资源的分布特征,可为区域水资源的管理调度、可持续利用提供科学的决策依据.     

基于 GSFLOW 的青土湖生态输水量-湖水面积关系研究

西北地区水资源匮乏,生态环境脆弱,如何科学处理生产用水与生态用水的关系一直是西北干旱区水资源开发利用中关注和研究的热点难点课题之一。关于流域中上游生态输水与尾闾湖水域面积（或湿地面积）关系的定量化研究较少。以我国西北干旱区河西走廊石羊河流域的尾闾湖—青土湖为例,利用GSFLOW建立了区域地表水-地下水耦合模型,其中采用...     

桂林会仙岩溶湿地水位动态特征及水文生态效应

会仙湿地是我国最大的岩溶湿地,具有重要的生态环境功能。近年来湿地面积萎缩、退化趋势显著,生态环境逐步恶化。从湿地水文过程的角度,基于野外定点监测数据,运用统计学方法研究了会仙湿地年季水位分布特征及其对降水的响应过程,分析了湿地内地下水与地表水的转换关系,并进一步讨论了湿地水位波动对生态环境的影响。结果表明:会仙湿地地表、地下水位存在显著的空间差异性,两者均对降水响应迅速,多峰多谷特征显著。湿地中部地表水位较边缘区稳定,各区地表水域相互贯通;地下水位变化受地势、降水、岩溶发育及第四系厚度等因素影响,表现出与地表水相似的变化特征,但其水位变幅自补给到排泄区逐渐降低。区内地表、地下水转换频繁、水力联系紧密,湿地地下水常年以一稳定强度补给地表水,是会仙湿地重要的补给水源。Pearson相关性分析表明,湿地地表水位与水体电导率呈显著负相关（R=-0.780 8）,水位下降期间水体营养盐浓度增高,可能诱发水体富营养化;而湿地地下水位与浅层土壤含水量的相关性不显著,对湿地生境的扰动较小。      

疏勒河流域中游生态环境变化及成因分析

近三十年来,疏勒河流域中游地区生态环境不断恶化,主要表现为绿色生产严重退化,湿地面积缩小,盐碱地,沙地迅速增加。通过不同时段的遥感解译,分析了不同生态景观的定量变化及成因。恶劣的地理环境加上人类活动对水资源利用量的不断增加是造成该区生态环境日趋恶化的主要因素。保护地下水平衡和合理用水结构,实行水资源优化管理,提高水的利用率是社会经济,环境可持续发展的有力保证。     

基于地表水循环遥感观测的黑河流域水平衡分析

流域内水循环各环节的水量及其时空分布是不断变化的,掌握流域水循环与水平衡状况是进行流域水资源合理开发利用的重要基础。以2000—2019年黑河流域水文显著变化期为研究时段,综合应用TRMM与GPM卫星观测的降水量、遥感估算的蒸散发量等数据并结合气象站点、水文站点等观测数据,对流域降水、蒸散发与径流等水循环要素的水平衡进行了分析。结果表明:祁连山区是主要产流区,向中游年均下泄水量约为45.11×108 m3。其中,消耗于中游的年均量约为29.92×108 m3,约占66%;补充下游的年均量约为15.19×108 m3,约占34%。民乐—张掖盆地是黑河中游水资源消耗的主要区域,年均消耗的上游来水和当地降水量达43.97×108 m3,约占中游消耗量的75%;中游农田蒸散发年均消耗水量约20.3×108 m3,占总消耗量的35%;上游区降水量增加是黑河干流出山口径流量增加的主因,对径流量增加的贡献率为96%,导致年均径流增加0.35×108 m3,潜在蒸散发对径流增加几乎没有贡献。根据目前黑河干流上游径流量变化与中游水资源消耗现状,如果未来水文周期变化导致上游径流减少,中下游用水矛盾凸显的风险较大。地表水循环遥感观测可作为流域水平衡分析的方法之一,分析流域地表水水资源的空间分布状况、揭示水资源变化趋势与原因,支撑水资源合理配置,陆面实际蒸散发是水平衡分析不确定性的主要来源,准确估测不同类型下垫面实际蒸散发量是提升分析可靠性的关键。基于互补相关的陆面实际蒸散发估算方法相对简单,但其中用于计算湿环境蒸散发量的Priestley-Taylor公式中乘性经验系数受地形影响空间变异很大,区域上采用统一数值会对结果造成不可忽视的影响。     

黑河中游盆地水资源转化规律研究

基于近二十多年黑河中游盆地的地表水和地下水观测资料,通过对盆地水资源转化规律的认识,利用水文系统分析法分析了该区域地表水、地下水相互转化规律,建立了盆地出口断面水资源量转化模型和盆地平均地下水水位变幅变化模型,经模型计算值与实测值比较吻合的较好,故可运用模型预测该盆地出口断面的水资源量和地下水水位的变化幅度。根据黑河出山径流不同频率的来水量,预测了现状条件下中游绿洲区平均地下水水位的变化幅度。得出了应该充分利用地表水和地下水的相互转化提高水资源的总体利用率,单方面考虑提高地表水利用率的做法有可能破坏地下水资源、降低水资源的总体利用率和造成生态与环境恶化的结论。     

西北干旱区地下水生态功能评价指标体系构建与应用

西北干旱区降水稀少、蒸发强烈,水资源紧缺,自然湖泊湿地、天然植被绿洲和土壤盐渍化程度对地下水生态水位具有强烈依赖性,因此,西北干旱区地下水生态功能评价指标体系构建成为一个重要课题.本文基于对干旱区不同类型生态状况与地下水位埋深之间关系的机制研究,构建了以浅层地下水埋藏状况为核心要素的"西北干旱区地下水生态功能评价指标体系",它由地下水对自然湿地景观维持性、天然植被绿洲维持性、农田土地质量维持性及其隶属的6项要素指标构成;在石羊河流域中、下游平原区应用结果表明,该套指标体系可为西北干旱区地下水功能评价提供参考,同时还表征石羊河流域中、下游平原区地下水生态功能脆弱,生态功能较弱和弱的分布范围占示范应用区总面积的87.86％,地下水生态功能强、较强分布范围仅占5.07％.由此可见,进一步提高西北干旱区地下水生态功能保护能力刻不容缓.     

Assessment of wetland fragmentation in the Tarim River basin, western China

The wetlands in the middle and lower reaches of the Tarim River are a rich area of biodiversity and natural resources in the inland arid region of China. However, this wetland area has decreased in size during the past several decades. Water quality and biodiversity has declined due to expanded agricultural activities since 1960s. Using remote sensing (RS), geographic information system (GIS) and global positioning system (GPS) techniques, we investigated the dynamics, spatial patterns and fragmentation of the wetlands in the middle and lower reaches of the Tarim River from 1980 to 2000. We found that the total area of the wetlands was reduced by 45.8% and the density of the patches increased four times from 1980 to 1990. From 1990 to 2000, though the total area of the wetlands slightly increased the number of the patches increased three times and the density of the patches doubled. Based on the analyses of transition matrixes, diversity and fragmentation indexes, and spatial distribution alternation of the wetlands, we found the landscape diversity and fragmentation indices increased while wetland dominance index decreased dramatically. Among the wetland types, the areas of the river-channel, reservoir and pond wetlands increased while the areas of the lake and marsh wetlands decreased continuously.     

天鹅洲长江故道湿地地下水砷的时空分布特征及控制机理

高砷地下水不仅直接危害供水安全,还可通过与湿地之间的交互作用,影响湿地水质进而威胁湿地生态安全.长江中游河湖平原已被报道广泛分布有高砷地下水,而位于长江中游故道区域的天鹅洲湿地地下水中砷的空间分布特征尚不明确,湿地与地下水的交互作用对地下水中砷季节性动态的控制机理尚不明确.本研究在天鹅洲湿地采集2个水文地质钻孔的35件沉积物样品、12个分层监测井不同季节的共72组地下水样和18组地表水样,通过水位-水化学监测、沉积物地球化学组成分析和砷、铁形态表征探究天鹅洲湿地地下水中砷的时空分布规律及控制机理.研究发现天鹅洲湿地地下水砷含量为1.08~147 μg/L,牛轭湖外侧浅井（10 m）地下水砷含量普遍高于深井（25 m）和牛轭湖内侧浅井（10 m）、深井（25 m）地下水,枯水期和平水期的砷含量高于丰水期.牛轭湖外侧浅层地下水系统具有更厚的粘土、亚粘土沉积,沉积物中总砷、强吸附态砷和易还原的铁氧化物的含量更多,吸附砷的水铁矿等无定形铁氧化物还原性溶解导致砷释放进入地下水中.枯水期天鹅洲湿地底部向牛轭湖外侧浅层含水层输送不稳定的有机质,使天鹅洲湿地地下水-地表水界面成为砷释放的热点区域.丰水期时牛轭湖外侧含水层受长江补给的影响,还原环境发生改变使地下水中的砷和铁被氧化固定从而不利于砷向地下水释放.      

超采对北京市潮白河冲洪积扇中上部地区地下水质的影响

潮白河冲洪积扇中上游地区作为北京市最主要地表水和地下水供给区,在城市供水中的作用举足轻重。由于多年连续超采,地下水位持续下降,1999-2013年地下水位下降最大达45 m;应急水源地地区地下水硬度年均上升2.6%,密云十里堡地区地下水硬度和硝酸盐氮超标。通过分析潮白河冲洪积扇区域地下水开发利用、地下水位和水质变化情况以及地下水位变化对地下水水质的影响,认为：超量开采导致的地下水水位下降是引起该区域地下水水质恶化的主要原因之一,控制地下水超量开采和地表水污染,并利用南水北调的水进京之机回灌和停采以涵养地下水,是恢复区域水资源和水环境的良好途径。     

黑河流域地下水循环演化规律研究

大量野外调查研究表明，气候变化和人类活动对黑河流域地下水循环和更新演变具有重要影响；平原区浅层地下水主要是现代水补给，35％来自祁连山区基岩裂隙水通过地表径流转化补给，其他是降水和冰雪融水在山前戈壁带入渗补给，具有较强的更新能力；深层承压水主要形成于地质历史时期区域性补给，与现代水循环有联系；中游区人类活动是造成下游区地下水补给能力减弱、地下水水位持续下降和生态环境退化的重要因素。因此强化中游区人类活动的科学调控，是实现黑河流域地下水可持续利用和下游区生态环境有效保护的关键。     

珠江流域地下水资源评价及问题分析

本文在梳理流域地下水资源评价现状及历史的基础上,讨论了水资源评价方法和分区原则,将珠江流域划分为129个四级地下水系统,以地下水系统为评价单元,在充分考虑不同水文地质参数的基础上,分析评价地下水资源量及存在的问题,讨论珠江流域三级阶地不同水流运动特征,阐述了评价的精度以及水利工程对地下水循环的影响。通过本次评价,珠江流域地下水天然资源量1374.16亿m~3,可开采量为578.7亿m~3,开发利用率仅10.01%。珠江流域跨度较大,水动力特征迥异:上游云贵高原深切峡谷区、中游桂中峰丛洼地区、下游冲洪积平原区,据不完全统计,珠江流域蓄水量大于100万m~3的水库32座,水利工程的修建以及水库对水资源调蓄和分配给地下水资源评价带来一定困难,不同部委对地表水和地下水概念上的分歧导致二者间流域边界不一致以及流域水资源评价结果的差异,为此提出了解决问题的建议,以期为地下水开发利用与治理保护服务。     

黑河流域水资源及现阶段合理开发利用

黑河是我国西部较大的一条内陆河,近30多年来,由于中游地区水资源开发利用程度不断提高,使进入下游额济纳平原的地表水逐渐减少,导致下游生态环境发生恶化.为了拯救下游绿洲,改善生态环境,自1992年起对黑河中、下游用水实行计划调度,1999年开始实施国家定量分水方案.根据近几年的最新调查研究成果,计算评价了黑河流域的总水资源、地表水资源、地下水资源、地表水和地下水的利用现状及开采潜力.在此基础上,提出现阶段中游以加强引输水工程改造、提高地表水资源利用率和推广田间节水灌溉工程,发挥水利用效益;下游以适度开发利用地下水、加强地表水和地下水综合开发利用,改善生态环境.为中、下游科学分配地表水资源和合理开发利用地下水资源提供科学依据.     

黑河流域水资源转化特征及其变化规律

黑河流域水资源主要以冰雪水资源、 地表水资源与地下水资源的形式存在.上游祁连山区分布有现代冰川428条, 发育大小河流共计29条, 多年平均出山径流量37.83×10⁸m³·a^-1; 中下游走廊平原由松散沉积的第四系盆地组成, 接受出山河水及引灌河水的入渗补给, 是地表水资源的重复表现形式, 地下水补给量为25.637×10⁸m³·a^-1.受构造-地貌条件的制约, 自南部山区至北部盆地, 地下水与河水之间经过5个不同地带有规律的、 大数量的、 重复的转化过程, 形成完整统一的"山区地下水-出山地表水-中游盆地地下水-中游盆地地表水(泉水)-下游盆地地下水"水资源循环转化系统.     

Changes of groundwater flow field of Luanhe River Delta under the human activities and its impact on the ecological environment in the past 30 years

The Luanhe River Delta is located in the center of the Circum-Bohai Sea Economic Zone. It enjoys rapid economic and social development while suffering relatively water scarcity. The overexploitation of groundwater in the Luanhe River Delta in recent years has caused the continuous drop of groundwater level and serious environmental and geological problems. This study systematically analyzes the evolution characteristics of the population, economy, and groundwater exploitation in the Luanhe River Delta and summarizes the change patterns of the groundwater flow regime in different aquifers in the Luanhe River Delta according to previous water resource assessment data as well as the latest groundwater survey results. Through comparison of major source/sink terms and groundwater resources, the study reveals the impacts of human activities on the groundwater resources and ecological environment in the study area over the past 30 years from 1990 to 2020. The results are as follows. The average annual drop rate of shallow groundwater and the deep groundwater in the centers of depression cones is 0.4 m and 1.64 m, respectively in the Luanhe River Delta in the past 30 years. The depression cones of shallow and deep groundwater in the study area cover an area of 545.32 km² and 548.79 km², respectively, accounting for more than 10% of the total area of the Luanhe River Delta. Overexploitation of groundwater has further aggravated land subsidence. As a result, two large-scale subsidence centers have formed, with a maximum subsidence rate of up to 120 mm/a. The drop of groundwater level has induced some ecological problems in the Luanhe River Delta area, such as the zero flow and water quality deterioration of rivers and continuous shrinkage of natural wetlands and water. Meanwhile, the proportion of natural wetland area to the total wetland area has been decreased from 99% to 8% and the water area from 1776 km² to 263 km². These results will provide data for groundwater overexploitation control, land subsidence prevention, and ecological restoration in plains and provide services for water resources management and national land space planning.© 2021 China Geology Editorial Office.     

Wetland loss and degradation in the Yellow River Delta, Shandong Province of China

Environmental degradation of wetlands is a major issue in the Yellow River Delta of China. Natural threats and human activities, such as flow cut-off of the Yellow River and droughts, population growth and urbanization, cause wetlands degradation of the delta during the last century, especially in the recent 50?years. Wetland degradation in the Yellow River Delta was investigated and its causation was analyzed. The results indicated that landscape changes of wetlands were mostly tremendous in the whole delta, namely loss of wetland area, surface water and groundwater pollution. Some new degradation control measures based on traditional and scientific knowledge must be used to reverse the wetlands degradation in the Yellow River Delta.