黑河下游额济纳绿洲变化规律及其相关因素分析

通过处理额济纳旗地区的卫星数据,以归一化植被指数为重要指标,对可能影响绿洲的各种人为和自然因素进行了定量分析,其中包括年径流量、年降雨量、高程、坡度和地下水埋深等。结果表明:当通过狼心山的黑河流量大于3×108m3/a时,额济纳绿洲面积与黑河下游径流量呈良好的线性关系;该地区植被的生长和降雨几乎无关,两者相关系数为0·016;绿洲植被生长与高程有一定关系,最适宜绿洲植物生长的高程为930~950m;坡度和植被生长也有一定关系,坡度小的地方,植被相对茂密;地下水埋深对植被的生长存在密切的关系,用植被覆盖率的概念得到最适宜绿洲植物生长的地下水位埋深为3·2~3·8m。     

黑河流域下游额济纳绿洲与水资源的关系

简要介绍了黑河流域下游额济纳绿洲自然概况,分析了黑河下游地表水、地下水近20年的变化趋势,进而对额济纳绿洲植被生长、植物种群演替、植被覆盖度以及绿洲的存亡与当地地下水埋深的关系作了剖析,并对规划年绿洲变化作了预测.指出了水资源是黑河下游额济纳经济社会可持续发展和生态环境建设的依托,如何稳定绿洲和使绿洲有适度规模发展,是生态保护的核心问题,具有重要的战略意义.     

1985-2013年黑河中游流域地下水位动态变化特征

在气候变化和人类活动的影响下, 黑河流域地表水和地下水的时空分布特征发生了很大变化. 研究水系统演化及其驱动机制对流域水资源可持续管理非常关键. 基于甘肃河西黑河中游流域地下水位动态、水文气象、土地利用和灌溉统计数据, 研究了1985-2013年黑河中游流域地下水位时空变化. 结果表明: 地表水的不合理分配和耕地的扩展导致了地下水的过量开采和地下水位的剧烈变化. 1985-2004年区域地下水位以下降为主; 2005-2013年呈现下降和回升两极发展趋势, 冲洪积扇群带地下水最大下降达17.41 m, 而黑河干流沿岸地下水位最大回升了3.3 m, 地下水埋深普遍增加了1.0~3.0 m. 尽管地下水位在2005-2013年表现出回升趋势, 但干流中游盆地地下水系统处于严重负均衡状态, 制定合理的“生态分水”方案和水资源综合管理规划非常紧迫.     

黑河下游水环境变化对生态环境的影响

黑河下游地区深处内陆腹地,气候极度干旱,冬春季节多大风,生态环境恶劣,黑河进入下游地区的水量是维系区内生态的主要水源。20世纪80年代以来,由于中游地区过量开采,流入下游的水量大幅减少,导致东、西居延海相继干涸,绿洲草场大面积沙化,沙尘暴肆虐,生态环境恶化。2002年以后,由于执行国务院有关黑河分水方案,东、西居延海相继恢复湖面,绿洲区生机盎然,生态环境得到恢复。黑河下游地区地下水储存量达到3000×108m3以上,水质较好。黑河沿途渗漏是地下水的主要补给来源,不同河段渗漏的水量通过古河道网络迳流、排泄,维系着额济纳绿洲和古日乃荒漠绿洲植被生态。目前,正在修建旨在防止河床渗漏的甘蒙引水渠,遗弃原有河道,将会切断地下水的补给,导致依靠地下水滋养的古日乃荒漠绿洲植被消失,形成新的规模巨大的沙尘暴源区。     

中国西北地区额济纳绿洲植被盖度与黑河流量的滞后效应研究

干旱区植被生长与地下水的关系是生态水文地质学研究的热点之一。西北干旱地区,由于降水稀少,绿洲是当地人类生存和发展的主要依托。近年来,随着黑河流域中游地区用水量的逐年加大,下游来水量减少,使得下游额济纳绿洲的面积不断减小,湖泊干涸,沙漠化严重,生态环境恶化。由于绿洲植被的生长与水有极为密切的关系,因此,研究河流流量与绿洲植被生长之间的定量关系,对改善黑河流域生态环境、协调用水矛盾和合理配置水资源具有重要意义。将遥感数据与黑河径流量数据相结合,在区域尺度上定量研究额济纳绿洲植被生长与河流径流量的关系。结果表明,绿洲植被对黑河径流以及地下水有很强的依赖关系,而且黑河径流对额济纳绿洲的影响存在一年的滞后期,而地下水则通过这种滞后作用将两者联系起来。     

黑河下游生态调水对水资源时空变化的影响分析

分析了黑河流域地表水、地下水资源在调水前后的时空分布变化,评价了黑河生态调水引起水资源的时空变化规律。黑河在调水前进入下游的水量明显受中游用水影响,20世纪90年代后,进入黑河下游地区的水量逐年减少,导致地下水位下降,出现草场大面积沙化和沙漠化、林地面积减少等生态环境问题。自2000年开始至2003年,按照分步实施、逐步到位的原则,国家对黑河水资源实行统一管理和调度,实现国务院批准的分水方案,自2004年开始转入正常调度,下游来水量比调水前有明显增加,2000～2004年、2005～2008年正义峡断面增加下泄量分别为1.62×108m3、2.35×108m3,哨马营断面来水增加1.34×108m3、1.18×108m3,狼心山断面来水增加1.64×108m3、1.41×108m3。调水后黑河下游区域地下水位逐年回升,整个额济纳绿洲地下水位回升了0.56m,东西河上游、赛汉桃来、吉日格朗图区域地下水位分别回升了0.26m、0.05m、0.78m。使东居延海得到恢复,最大水面面积达35.7km2,西居延海得到一定的水量补给,环湖地区生态环境逐步得到恢复。     

新疆焉耆盆地绿洲水盐双梯度下天然植被多样性分异特征

通过对焉耆盆地河畔带、荒漠带、湖畔带土壤水盐及地下水位和天然植被关系的分析,研究了干旱绿洲水盐过程与分异天然植被生长和绿洲生态的影响.结果表明:绿洲天然植被生物多样性取决水盐双梯度影响,盐分不断向湖畔积聚是引起焉耆盆地湖畔生态系统生境恶化的主导因子.绿洲内部河畔带物种多样性与地下水埋深关系表明,在埋深1.5m区域,随着地下水埋深的加大,物种多样性减少;在埋深1.5～3m区域内,随着地下水埋深加大,其物种多样性在增加;而当埋深在3～4m之间时,随着地下水埋深的加大,植物多样性呈明显减少趋势;而在埋深4m区域内,多样性指数波动不大.调查表明,随着埋深的变化,地表的天然植被草本、灌木、乔木也呈现明显的分异,地下水水盐条件制约植被分布、生存和演替,各种植被类型适应不同的地下水位和盐分特征.     

新疆渭干河-库车河三角洲绿洲地下水特征对天然植被的影响分析

依据实际观测资料和前人研究成果,对渭干河-库车河三角洲绿洲地下水特征对天然植被的影响进行分析.结果表明:受农业生产活动影响,研究区近10a间地下水位及水质发生了明显变化,地下水位约下降了1m左右,地下水矿化度平均降低0.54g·L-1,地下水变淡与地下水水位下降有着较好的相关性.由于地下水埋深较浅,渭干河-库车河冲积扇下部荒漠区矿化度较大,地表积盐,地下水水质成为天然植被的限制因素.由于防治土壤盐渍化,灌溉排泻地下水,在绿洲区大量开采利用地下水,以及河水对地下水补给不断减少等原因,造成三角洲下部绿洲外围荒漠区的地下水位逐渐下降,致使绿洲周边天然灌丛及草本植物的衰退.     

石羊河流域中下游近40a地下水位动态特征分析

石羊河流域位于河西走廊东部,是中国西北最发达的经济区域,也是甘肃省内水资源最紧张、用水矛盾最尖锐、生态环境不断恶化的地区之一。依据河西走廊石羊河流域中下游64个观测点1977~2015年地下水位观测点时间序列观测资料,在深入阐述研究区地下水位季节性及多年动态特征、类型和平面分布规律的基础上,利用Kendall秩次相关系数和Hurst指数分别分析了研究区地下水位的趋势性和持续性特征。根据计算数据,分析了研究区域地下水位下降的原因。结果表明:石羊河流域平原地带绿洲区和绿洲区外围地下水位的趋势性和持续性各不相同,地下水位的年均值与月均值都通过了显著性检验,呈不断的下降趋势,绿洲区地下水位下降幅度、下降趋势大于绿洲区外围,并具有较强的持续性,且绿洲区地下水位下降的持续性比绿洲区外围更强。     

黑河下游额济纳绿洲退化规律及其控制因素

本文针对黑河下游的额济纳绿洲，借助遥感方法利用气象卫星数据定量确定了绿洲的多年动态变化规律，通过地下水数值模拟得到地下水水位埋深分布，提出植被覆盖率的概念较好地描述了植被生长状况与地下水位埋深的定量关系，最终给出了能从宏观上研究干旱区绿洲和水资源定量关系的实用方法。     

民勤绿洲天然植被生长与地下水埋深变化关系

甘肃石羊河流域民勤盆地水资源短缺，生态环境脆弱，弄清地下水埋深与天然生态植被生长的关系，是精准调控地下水开采、针对性制定生态保护政策的重要理论依据。利用民勤盆地2000—2017年LANDSAT遥感数据，计算归一化差值植被指数（NDVI）年均值，结合85眼监测井的地下水埋深实测数据，分析了植被生长与埋深的关系。结果显示:研究区植被NDVI较低，多年均值约0.1，2012年后NDVI趋于增大，反映人工造林等措施成果明显。地下水埋深总体趋于增大，2008年后增幅减缓，目前埋深西部大于20 m，东部、北部小于20 m。区内适宜植被生长的埋深范围为2.5~3.9 m，多年平均适宜生态水位约2.66 m；埋深小于4 m时，NDVI与埋深表现为高度负相关(R<-0.8)，即埋深越小，NDVI越高；埋深大于4 m时，两者无明显关系。较前人成果，文章从长序列时间、盆地空间尺度分析了民勤绿洲区天然植被生长与地下水埋深的变化，得到浅埋区生态水位，进而圈定了生态治理重点靶区。     

Desert riparian vegetation and groundwater in the lower reaches of the Tarim River basin

The Green Corridor in the lower reaches of Tarim River in northwestern China has an extreme hot and dry climate. Vegetation here, consisting of arbor, shrub and grass, relies on groundwater exceedingly. However, the increasing anthropogenic activities of large-scale agricultural reclamation and unreasonable water utilization in the upper and middle reaches caused the 321-km riverway in the lower reaches to dry up completely in 1972 and resulted in the sharp decline of groundwater, followed by the ruin of desert riparian vegetation on a large scale. The Green Corridor is on the verge of shrinking. Water has a key role in maintaining ecological balance and socioeconomic development. This paper, focused on the relationship between vegetation and groundwater, discusses (1) the change of groundwater table caused by the ecological water delivery carried out in the lower reaches of Tarim River; (2) the appropriate groundwater depth meeting the vegetation’s survival; (3) the minimum ecological flux and ecological water requirement for the growth of natural vegetation. It was shown that (1) based on the analysis of the monitoring data from the groundwater level of ten times water delivery, such an extensive artificial watering takes positive effect on raising the groundwater level along the two sides of the river; (2) a groundwater table depth of 2–4 m is probably the appropriate ecological water table level for the lower reaches of the Tarim River, and 6 m is the threshold for the local vegetation; (3) at the lower Tarim River, 1.157 × 10⁸ m³ of water flow is needed for itself. The longer the duration of water releases, the greater would be the groundwater rise and the larger the range of vegetation influenced. It was found that the duration and volume of water delivery was closely related to restoration of vegetation in the lower reaches of the Tarim River. The goal of this paper is to offer scientific evidences for water delivery in the rigorous areas to maintain an ecological balance.     

苏干湖盆地水资源与生态环境及其向区外调水的影响

苏干湖水系属于柴达木内流水系西北端的一个独立水系, 在现状条件下, 苏干湖盆地水循环关系为大小哈尔腾河-苏干湖的"补给-蒸发"相平衡.大小苏干湖为盆地水资源的尾闾汇集区, 生态景观大部分为戈壁荒漠, 生态植被集中分布在湖外围地下水埋深小于5 m的浅埋带.在评价分析现状水均衡的基础上, 分析了盆地水循环过程, 结合氢氧同位素测试和遥感信息提取, 得出大、 小苏干湖水体的补给来源不同, 河流来水量的变化主要反映在大苏干湖水域, 对小苏干湖水体影响较小.初步建立了苏干湖盆地生态植被变化模式, 结合引哈济党工程, 分析了不同调水情景下, 大苏干湖水体面积的变化、 地下水浅埋带的变化及生态变化. 结果表明: 在大哈尔腾河调水1.0×10⁸m³时, 不会对苏干湖水系生态状况造成明显的影响, 因而可对敦煌生态保护起到积极作用.     

The influence of water conveyances on restoration of vegetation to the lower reaches of Tarim River

Because of long-term stream-flow cut off in the lower reaches of Tarim River, environmental degradation has become the most severe and widespread environmental problem in Tarim River basin. Nine ecological water conveyances to the lower reaches of Tarim River made ecological environment change a lot. 3S technology was used to monitor dynamic change of ecology. However, remote sensing area index cannot analyze ecological restoration degree of Tarim River precisely because the time of each water conveyance is short, the change of vegetation area is not obvious, and there exists visual interpretation error. In this paper, remote monitoring datum of high temporal resolution and high spatial resolution were used to research the relationships between normalized difference vegetation index (NDVI) and the groundwater depth, between NDVI and the surface vegetation coverage, and between the groundwater depth and the surface vegetation coverage. The growth and restoration of the vegetation in different periods were evaluated by investigative analysis of the change trend of NDVI. The conception of relative restoration degree was proposed and the response of vegetation restoration to the water conveyance was evaluated. The evaluation result suggests that: first, the response of vegetation to the water conveyance concentrates within 1,000 m of both riversides, and the range of influence becomes smaller along the lower reaches of Tarim River. Second, influenced by the groundwater recharge, the vegetation coverage shows decreasing trend with the increase of off-river distance. Third, the vegetation coverage shows decreasing trend along the watercourse influenced by the water consumption. Finally, in spatial, original scattered meadow of low coverage transforms to high coverage gradually in research region. Vegetation response to the water conveyance expands to both sides with the watercourse being the axis, and expanding scale increases continuously.     

利用包气带环境示踪剂评估张掖盆地降水入渗速率

降水入渗补给速率是干旱半干旱地区地下水资源评价和保护中的重要参数。长期以来在河西走廊中游盆地地下水资源评价中,一直认为地下水位埋深>5m的地带难以产生降水入渗补给。本文在黑河流域中游的张掖盆地分别选择沙丘区和裸地区,综合运用包气带同位素和水化学信息,开展了降水入渗补给研究。包气带氯质量平衡法结果表明:现代气候条件下,张掖盆地地下水位埋深>5m的地带仍存在降水入渗补给,在沙丘覆盖区,地下水位埋深6.3m时,降水入渗补给速率为13.3～14.4mm/a,入渗系数0.10～0.11;在裸地区,地下水位埋深8.6m时,降水入渗补给速率为16.8～18.4mm/a,入渗系数0.13～0.14。     

内蒙古西辽河平原植被指数时空变化及其影响因素研究

西辽河平原位于我国北方农牧交错带,属半干旱气候,发育科尔沁沙地,生态环境极其脆弱,开展植被指数时空变化及其影响因素研究,对于预测土地退化风险意义重大,可为该流域生态环境保护治理及水资源合理开发利用提供技术支撑。利用2000—2019年MODIS NDVI数据,采用一元线性回归趋势法和Mann-Kendall检验分析了近20年来该地区的植被生长变化趋势及突变情况。从影响植被生长的水热条件出发,分析了NDVI值与气象因素（降水、气温）、土壤湿度、地下水埋深等因子的相关关系;结合人类活动,分析了土地利用类型变化对NDVI值的影响。结果表明:（1）2000—2019年生长季NDVI值整体呈上升趋势,不存在显著突变点,最高值0.56,最低值0.41。（2）NDVI值在空间上呈现“东高西低”的分布特征,不同用地类型的NDVI值由大到小依次为耕地>林地>沼泽地>滩地>草地>盐碱地>沙地。（3）92.5%的区域植被呈增长趋势,7.5%的区域植被呈减少趋势。（4）NDVI值与降水、气温、土壤湿度呈正相关关系,相关系数分别为0.86,0.78,0.81,降水对植被影响最大。（5）最适宜天然植被生长的地下水埋深约为3 m,当地下水埋深大于10 m时,NDVI值会随着埋深的增加剧烈减小。（6）人类活动如土地开垦、植树造林是近20年来NDVI值呈增加趋势的主要原因之一,在一定程度上改善了当地生态环境。     

西北内陆河流域水循环和生态演变与功能保障机制研究

在气候变化、生态保护以及水资源调控影响下,西北内陆河流域水循环和生态环境状态发生了显著改变,迫切需要解答气候变化对植被恢复和产水量的影响,调水和压采等措施下地下水水位动态、管控指标及其对生态环境的维持机制。为此,文章阐述了内陆河流域气候-植被-土壤-水文相互作用机理以及上中下游演变状况。针对上游产水区,提出了山区气候变...     

塔里木河下游生态输水及植被恢复遥感监测评价

在干旱区内陆河流域,由于水资源过度开发利用,生态环境退化已成为普遍现象.向断流的河道和生态退化区域实施生态输水,是河流生态系统恢复的基本行为和必然过程.基于向塔里木河下游7次生态输水过程中地表水、地下水、植被恢复等系统监测,并运用卫星遥感技术,对生态输水后植被恢复响应特征指标NDVI(植被指数),进行了系统研究分析,并提出植被相对恢复度的评价方法.     

Environmental changes after ecological water conveyance in the lower reaches of Heihe River,northwest China

This paper analyzed the dynamic change of the groundwater level by 6 years’ monitoring in field monitoring and the change of vegetation by the field survey and satellite remote sensing after watering in the lower reaches of Heihe River. The findings indicated: (1) the groundwater level elevation and the plant growth are closely related to the volume and the duration of watering. In general, groundwater level elevates dramatically and plants are growing much more vigorously after watering; (2) Watering incidence on groundwater keeps extending with the watering times increasing; (3) Plants grew rapidly in 100–400 m away from the water channel after watering. Watering incidence on vegetation reached 1,000 m; (4) In terms of the function and structure of ecosystem after watering in the lower reaches of Heihe River, the ecological water conveyance does not still reach the goal of ecological restoration at a large spatial scale at present. In addition, in order to solve fundamentally the problem of ecological environment worsens in the lower reaches of Heihe River, some suggestions and countermeasures are put forward.