生态输水工程对塔里木河中下游地区地下水循环特征的影响

利用环境同位素技术结合水化学特征,对塔里木河中下游地区生态输水影响下地下水循环规律进行监测分析。结果显示:塔里木河中下游各断面地下水p H值变化不大,矿化度和各离子差异明显,地下水水样以Na+、Cl+占绝对优势;矿化度较低的断面其离子浓度变化较小,反之,矿化度高的断面其离子浓度变化幅度较大;塔里木河中游δ2H和δ18O变化趋势基本一致,随着距河道距离的增大,δ18O的值呈增大趋势,下游H、O同位素变化波动较大,下游各样点距河道最近处(即50m处)H、O同位素最小,随着距河道距离的增大,H、O同位素亦呈增大趋势变化;塔里木河中下游地下水、地表水中δ2H和δ18O之间均呈明显的线性关系,中游地表水补给是地下水的主要来源;下游地下水中H、O同位素则普遍高于地表水,说明水体受到严重的蒸发作用,导致同位素富集外,也说明存在地下水对河水的补给。     

塔里木河下游输水后地下水动态变化及天然植被的生态响应

通过总结自2000年开始的对塔里木河下游生态输水后的地下水和天然植被的详细调查资料,从输水后地下水的时空变化和天然植被对地下水动态变化的响应差异上展开了针对性的分析,结果显示:生态输水后塔里木河下游沿河一定区域的地下水受输水影响出现了明显的响应,其抬升和回落存在着明显的时空差异,而正是这种水位的时空差异导致了地表植被在时间和空间响应上的明显不同;在空间上表现为从上到下的差异和距河由近而远的差异,从时间上表现为随输水持续时间的增长而响应的越来越明显的特点．同时,根据输水后地下水和植被响应的关系以及输水对塔里木河下游天然植被的保护和恢复进行了讨论,目的是为塔里木河流域的生态治理工程提供植被保护和恢复的理论依据,同时为其他地区开展类似的生态工程提供可供参考的科学依据．     

断流河道间断输水两岸地下水的运动模型及其解法--以塔里木河下游断流河段生态输水为例

以塔里木河下游断流河段生态输水为背景,根据间断性输水河道充水和停水2个阶段周期性交替重复出现的特征,建立了断流河道间断输水两岸地下水运动的一维非稳定流模型,并通过水位与流量边界条件相互转换的一种方法实现模型的求解,最后应用该模型分析了塔里木河下游断流河段生态输水两岸地下水位恢复状况,其结果比较满意,表明了模型的实用性。     

塔里木河下游输水条件下浅层地下水化学特征变化与合理生态水位探讨

结合2000—2005年塔里木河下游间歇性输水过程中地下水化学与地下水位变化的监测资料的分析发现：地下水化学特征对间歇性生态输水的响应表现出明显的阶段性；在地下水化学特征对输水响应的不同阶段，地下水化矿化度和主要离子含量的变化量与采样点距输水河道距离有较强相关性，而地下水埋深的变化是地下水化学特征阶段性变化的直接影响因素；地下水埋深在5m左右时主要离子含量和矿化度最小，水质状况最佳，植被盖度远大于荒漠化临界盖度.在该埋深条件下既能满足生态恢复的需要，又能避免水分的过度蒸发浪费.因此间歇性生态输水条件下，能维持较好水质并抑制荒漠化发展的合理生态水位为5m.     

新疆塔里木河下游河道生态输水对植被生理的影响研究

通过对2000～2002年塔里木河下游生态输水过程中地下水位变化的动态监测和24个样地的胡杨、柽柳、芦苇等主要植物叶片的脯氨酸(PRO),超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)等生理指标的测试分析,探讨了塔里木河下游断流河道输水后地下水位抬升变化以及地表植被的生理响应过程. 监测研究表明,随着塔里木河下游生态输水工程的实施,河道附近地下水位呈逐级抬升过程, 由输水前的5～8?m抬升至2.5～5?m;塔里木河下游天然植物的生长与地下水位变化有着密切的关系,随着地下水位的抬升,植被生长状况得到改善,胡杨、柽柳、芦苇等植物的各生理指标对地下水位变化响应敏感,对不同地下水位条件下植物的PRO累积过程、POD和SOD酶活性的变化分析推测,芦苇、柽柳、胡杨的胁迫地下水位分别为 3.5,5和4.5?m.     

堤防修建对塔里木河中游湿地地下水化学特征及水盐运移的影响

通过对塔里木河中游输水堤防修建之初以及修建5年后,沙子河口、乌斯满和阿其河口三个断面地下水化学特征时空变化的监测与分析,初步揭示了在输水堤防影响下地下水化学特征变化的初步规律,结果表明：（1）在空间上,沙子河断面地下水化学变化规律完全被颠倒过来,乌斯满断面,地下水化学变化规律受输水堤防的影响不十分明显,但地表积盐严重;阿其河断面,则呈现复杂的变化．（2）在时间上,丰枯期地下水化学特征的正常变化规律在沙子河被彻底改变,在乌斯满和阿其河呈现出复杂变化．各化学组分含量在沙子河断面和乌斯满、阿其河断面的含量及其变化特点与断面间的环境条件的差异显著相关,沙子河断面自堤防修建后就没有地表水经过,而设有生态闸的乌斯满和阿其河断面的一定范围内在洪水期还有地表过水;而以矿化度为代表的水化学特征表现为随着年份的增加而上升的特点．（3）从水力联系上,堤防修建之初,距堤防1500m左右范围以内各处的水化学特征具有显著相关性,水盐排泄区在1500m左右的区域．5年后只有距800m以内范围各处的水力联系尚在,而且800m．处成为水盐排泄区,沿河淡化带的萎缩必将带来植物群落的退化和湿地面积的缩小．     

塔里木河下游卡尔达依地区胡杨树枝年轮生长量变化特征

借助树木水文学的方法,文章以对塔里木河下游主要建群植物胡杨年轮的生长量变化进行深入分析。结果显示:塔里木河下游生态输水后,胡杨样枝年轮生长量变化明显,说明输水对胡杨生长量的影响是显著的和积极的;输水后胡杨年轮生长量表现出明显的时空动态变化规律。随着输水时间的延续,在离河不同距离处胡杨年轮生长量变化没有一直出现单调递增趋势,而在一段时间内开始下降;从空间变化看,离河不同距离的胡杨生长量对输水的响应存在的差异。在离河一定范围内,胡杨生长量随着距离的增加而出现减少趋势,但达到一定距离,胡杨生长量开始突然出现增加现象。这表明胡杨样枝年轮生长量的时空差异具有复杂性和突变性。     

塔里木河中下游胡杨叶绿素特征

选取塔里木河中下游5个断面地下水监测井附近的10个30m×30m胡杨样方,根据胡杨是异叶杨的特点将胡杨叶片分成披针形叶,卵圆形叶,锯齿卵圆形叶分别测量叶绿素值。结果量示：样方叶绿素的平均值均是由披针形叶、卵圆形叶、锯齿卵圆形叶逐渐增大的;同一断面距离河道越远叶绿素越小。     

塔里木河下游数字地下水埋深模型的构建

根据数字地面模型的概念,利用航空拍摄的地面高程数据和地下水观测孔观测得到的地下水水位数据,建立了塔里木河下游地区的数字高程模型和数字地下水水位模型,并在这两个数字模型的基础上得到了塔里木河下游的数字地下水埋深模型．从数字地下水埋深模型获得的地下水埋深分布状况可知,地下水埋深大于10m的面积占统计面积的65％．     

塔里木河下游断流河道最小生态流量研究

以塔里木河下游断流河道作为研究区域,进行河道最小生态流量的研究．根据第五次和第六次应急输水过程获得的河道内3个控制断面的几何形态特征数据,选择湿周法中的曲率法推求河道最小生态流量,以及此流量对应的水面宽、平均水深和平均流速等指标．结果显示,英苏、阿拉干和依干布及麻断面所在河道的最小生态流量分别为2．85,3．76和1．76m^3·S^-1,分别占推算的多年平均流量的9．7％,14．0％和6．9％．在排除塔里木河流域的枯水期后,求得不考虑蒸发和渗漏条件下的河道年生态需水量为0．79×10^8m^3。采用多种方法对计算结果进行验证分析认为,研究结果符合实际情况,可以作为塔里木河下游水资源调配的依据．     

塔里木河流域下游绿洲演变对生态输水的响应

参考前人对绿洲的定义和分类方法,对塔里木河下游人工绿洲、天然绿洲进行提取,分析生态输水前后人工绿洲和天然绿洲的面积变化特征、转化过程、重心迁移情况以及扩张与退缩的空间变化。结果表明:1990—2015年,塔里木河下游绿洲总面积先下降、后上升,人工绿洲不断扩张,10 a平均增长量为46.78 km~2,天然绿洲面积不断缩减,在2000年后有所上升。生态输水前(1990—2000年),塔里木河下游来水量减少,导致大面积草地退化,天然绿洲面积减少;生态输水后(2000—2015年),部分未利用土地得到了利用,变成河渠、水库、湖泊、灌木林和高覆盖度草地,塔里木河下游生态有所恢复。下游绿洲重心先往西北,再往南方,最后又往东南方向迁移。绿洲主要向西北和东南方向扩张,1990—2000年的扩张区域主要集中于英苏上游区域;2000—2010年期间,台特玛湖地区绿洲面积增加明显;绿洲缩减区域分布广而零星。     

三盛公水库运用对下游河道输沙的影响

通过建立一维水沙数学模型,分析了不同下泄流量与含沙量条件下三盛公水库下游河道的水沙输移规律,统计了河道的含沙量、累计冲淤量和河段沿程冲淤量,并计算了河道单位长度冲淤量,定量分析了不同河段的冲淤特点。结果表明：流量相同的条件下,进口含沙量越大,河道沿程淤积量和累计淤积量越大,但水库下游100km后水体含沙量逐渐趋于一致,与进口含沙量无关;水库的下泄流量和含沙量对下游河道的冲刷和淤积影响明显,下泄含沙量不大于3kg/m3时,下游河道以冲刷为主;水库至三湖河口河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响明显,该河段冲淤平衡来沙系数在0.004kg·s/m6附近。     

塔里木河干流生态闸(堰)工程设计

为减少上中游无效耗水,提高向塔里木河下游输水保证率,结合干流输水堤工程布置生态闸(堰),有效保护上中游生态的同时,恢复改善下游生态。工程设计原则要技术可行,经济合理,管理运行方便。     

塔里木河下游胡杨径向生长与水文的响应

借助树木水文学的方法,文章以对塔里木河下游主要建群植物胡杨年轮的生长量变化进行深入分析。结果显示：（1）塔里木河下游生态输水后,胡杨样枝年轮生长量变化明显,说明输水对胡杨生长量的影响是显著的和积极的;并表现出明显的时空动态变化规律;（3）胡杨样枝的中部和底部年轮径向生长量之间的相关性显著,主枝顶部和侧枝顶部以及主枝中部和侧枝中部之间的相关性显著;（4）随着输水时间的延续,样枝胡杨主枝和侧枝径向生长量呈上升趋势;而且胡杨样枝不同部位径向生长量年际变化规律呈上升趋势,这充分说明塔里木河下游实施的生态输水工程对胡杨生长量的影响是显著的和积极的。     

输水堤防工程对塔里木河中游荒漠河岸林生态系统的影响

河岸生态系统的恢复与保育越来越受到人们的关注.通过建立监测断面对塔里木河中游从2001-2007年输水堤防修建后地下水埋深、地下水化学特征以及植被覆盖度和物种多样性的监测分析发现:堤防两侧湿地的地下水位呈现下降变化趋势,地下水矿化度以及主要离子含量呈现大幅度增加,而植被覆盖度和物种多样性都呈下降变化的趋势;相关分析结果表明,在输水堤防修建之初距堤防不同距离处水化学的相关性显著,而随着时间的推移,距堤防远处与近处的相关性下降,距堤防800 m以外区域成为水盐的排泄区.输水堤防的修建抑制了河水漫溢是堤防外地下水位下降,水质恶化和植被覆盖度及物种多样性的降低根本原因.     

输水堤防工程对塔里木河中游荒漠河岸林生态系统的影响

河岸生态系统的恢复与保育越来越受到人们的关注．通过建立监测断面对塔里木河中游从2001-2007年输水堤防修建后地下水埋深、地下水化学特征以及植被覆盖度和物种多样性的监测分析发现：堤防两侧湿地的地下水位呈现下降变化趋势,地下水矿化度以及主要离子含量呈现大幅度增加,而植被覆盖度和物种多样性都呈下降变化的趋势;相关分析结果表明,在输水堤防修建之初距堤防不同距离处水化学的相关性显著,而随着时间的推移,距堤防远处与近处的相关性下降,距堤防800m以外区域成为水盐的排泄区．输水堤防的修建抑制了河水漫溢是堤防外地下水位下降,水质恶化和植被覆盖度及物种多样性的降低根本原因．     

塔里木河干流地表水与地下水耦合模拟

基于流域水资源管理需求,揭示塔里木河地表水与地下水转化关系,以更好地发挥区域水资源整体性功能,采用HSPF-MODFLOW耦合模型对塔里木河流域进行日径流模拟,并选用纳什系数E_(ns)、确定性系数R~2、均方根误差σ对模拟结果进行率定,以明晰大气降水-地表水-地下水转化规律。结果表明:率定期和验证期地表水模拟纳什系数均大于0.7,对长期连续径流模拟效果较好;地下水位模拟随补给量变化与实测值基本一致,随着干流下游间歇性输水的延续,下游整体地下水位明显回升,但生态走廊以下河段抬升幅度较小,2004年下游地下水年平均埋深约6.21 m,而在规划年预计达到4.73 m;耦合模型能较为准确地模拟地表径流和地下水动态变化过程,对水资源联合评价与综合管理具有重要意义。     

塔里木河河道自净需水量

在一维水质模型基础上,根据河道断面流速与流量的关系,建立了计算河道自净需水量的试算模型,分析了塔里木河各河段的水质控制目标.根据不同历史时期监测的塔里木河西大桥、阿拉尔、新渠满水文站、新和和沙雅干排的水质资料,计算了塔里木河河道新渠满水文站断面的自净需水量.结果表明:新渠满水文断面年自净需水量6.39×108m3,3,4,11,12月自净缺水0.97×108m3.     

塔里木河下游生态输水对当地经济影响实证研究

文章采用随机抽样问卷调查、入户访问和统计资料相结合方法,塔里木河对下游输水后农牧民经济收入和当地经济变化进行研究。调查结果表明：90％以上的被调查者赞同生态输水带来了明显的经济利益,至少76％的农户家庭收入在输水后得到不同程度的增加,农牧民家庭收入增加更显著。随着输水后放牧数量增加193％,平均家庭收入相应增加了近2倍,人均收入提高了181％;96％的居民认为地方经济发展与生态输水有关。输水后两团场农林牧渔业生产年平均产值提高了141％,实际播种面积也增加18％。问卷调查的民意结果充分说明生态输水在改善生态环境的同时,给当地农牧民带来了可观的经济收入,并在一定程度上促进了当地经济的发展,突现出塔里木河下游生态输水的社会经济效益。     

干旱区典型流域天然草地生态脆弱性评价研究

塔里木河流域是干旱区生态环境变化的敏感地区,其中塔河下游地区为严重脆弱地区,是典型的生态脆弱带和环境危机带.塔河下游地区广大的天然草地主要分布在绿洲-荒漠过渡带.依据有关生态脆弱带评价方法,结合塔河下游天然草地分布的实际状况,建立生态脆弱性评价体系.对垂直于塔河河道不同距离上的草地生态环境进行了分析,得出:(1)地下水位水质与河道距离具有一定的相关关系;(2)距离河道350 m是深根植物和浅根植物的分界线;(3)距离河道500 m以上地带的草地生态环境表现为中度生态脆弱,＜350 m的草地生态环境表现为一般脆弱等.