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.     

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．     

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。     

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。     

基于地下水动态模拟的生态输水累积效应

为研究塔里木河下游生态输水对地下水的累积效应,以阿拉干断面和第12~18次生态输水为例,建立塔里木河下游典型平原断面间歇性输水下的局部地下水数值模型。采用基于互补相关理论的平流[CD*2]干旱模型计算实际月最大蒸散发速率,模型经率定验证后可应用于生态输水对地下水的累积效应评价。刻画地下水对生态输水的时空响应规律是评价累积效应的有效手段,通过地下水对输水的有效响应距离和受水面积2个指标,揭示输水前后地下水时空分布格局。结果表明,输水后812m地下水距河道的最大响应距离扩大到1100m,中高水位受水面积达到低水位受水面积的161倍,输水有效范围主要分布于距河道1000~2000m内。     

黑河下游荒漠河岸林植物水分传输观测试验研究

荒漠河岸林是长期适应干旱区内陆河流域环境的产物,具有独特的水分利用和生存策略.对黑河下游胡杨、柽柳等主要荒漠河岸林植物液流、水势、木质部导水率、根系水分再分配以及植物水分来源等的测试分析表明,在降水稀少、蒸发强烈的黑河下游,胡杨、柽柳主要利用的是深层土壤水和地下水,其中成熟胡杨主要吸收地下175~325cm处土壤水和地下水供其蒸腾和生存所需;胡杨根系水力提升过程主要发生在10~70cm土层,蒸散导致的土壤耗水量中有10%来自根系提升的水量;植物根和枝条木质部的初始导水率(K_(s0))和最大导水率(K_(s,max))相对较高,其中柽柳木质部的潜在导水能力比胡杨强;胡杨、柽柳液流速度呈单峰型,在午后达到峰值,黎明前水势无显著变化,反映未受到严重水分胁迫;黑河下游河道附近的地下水埋深大多在4m以内,基本可以满足荒漠河岸林植物的生长发育,黑河下游荒漠河岸林生态系统处于稳定和发展状态.     

额济纳三角洲地下水埋深变化与土地覆被变化关系的研究

干旱内陆河流域普遍存在流域中游灌溉农业和下游地区生态环境、地下水埋深之间的平衡问题。本文根据黑河下游额济纳三角洲1988-2009年地下水埋深数据,利用Mann-Kendall检验法和克里格插值法分析地下水埋深时空变化,同时利用1990、2000和2010年的土地覆被数据分析土地覆被变化,探讨了土地覆被变化与地下水埋深变化的关系。结果表明:1988-2009年,研究区年平均地下水埋深在0.1显著水平上呈增加趋势,地下水埋深的空间相关性先减弱后增强;生态环境先后经历了严重恶化到缓慢恢复的过程;地下水埋深空间分布与变化和植被空间分布与变化有着密切的关系。四种荒漠植被生长的地下水位埋深从大到小排序为梭梭、柽柳、胡杨、芦苇。地下水埋深增加,植被退化,水域趋向干涸,地下水埋深减少,植被有所恢复,水域面积增加。     

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。     

浅析塔里木河下游应急输水前后生态变化

本文介绍了塔里木河的水资源和生态恶化现状,分析了向塔河应急输水的必要性和可行性,根据遥感影像,从图像解译、分类以及植被指数、植被覆盖度两个主要方面对塔河下游输水前后的生态变化作了定性和定量分析,对输水效果进行了评价并提出了建议。结果表明:9次应急输水对塔河下游生态恢复起到了巨大的推动作用,有效地遏制了生态的继续恶化,为我国综合治理塔河赢得了宝贵的时间。     

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。     

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.     

绿洲-荒漠带植物物种多样性特征对水资源的响应

结合野外调查,采用物种丰富度指数（R）、Shannon—Wiener指数（H）、Simpson指数（D）、Pielou均匀度指数（JSW）分析了塔里木河下游绿洲-荒漠带群落物种多样性特征,并选用地下水埋深和0-20,20-50,50-80,80-130cm土壤含水量作为植物生存的水环境指标,分析了物种多样性指数对环境水资源的响应．结果表明：塔里木河下游绿洲-荒漠带共发现19种植物,多样性指数均较同温带其他植被类型低;地下水埋深和80cm以下深层土壤含水量共同影响群落物种多样性,而且当地下水埋深较深时,深层土壤含水量对群落物种多样性特征的影响作用甚至比地下水埋深大．同时,研究还发现,〈4m是维持绿洲-荒漠群落物种多样性、保护绿洲稳定的植被合理地下水位,9m是绿洲-荒漠带植被生存的极限水位．     

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。     

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。     

塔里木河下游植被覆盖动态变化遥感分析

目的 基于遥感等信息化技术,对塔里木河下游地区应急输水前后的植被覆盖度状况进行动态监测及定性定量分析.方法 选取塔里木河下游地区1999年TM、2002年ETM~+和2004年的ASTER等3期夏季遥感影像和基础地理数据,基于RS,GPS及GIS等技术,通过分类体系划分、遥感信息提取、野外验证等方法,完成了研究区植被覆盖度的动态变化分析.结果 应急输水工程实施后,研究区河道两侧较大范围内的中、高盖度植被覆盖面积明显增加,劣、低盖度植被覆盖面积持续下降,部分地区还出现了较为明显的逆转,生态环境逐步趋于好转.结论 基于RS,GPS及GIS等信息技术,建立植被覆盖度动态监测体系,是研究生态环境动态变化的重要手段和发展趋势.     

杭州湾滩涂湿地植被主要植物的光能利用率和光化学指数的相关性研究

利用LCPro‐SD便携式光合仪和FieldSpec Pro光谱仪观测了3种典型湿地植被旱柳（Salix matsu‐dana）、柽柳（Tamarix chinensis）和芦苇（Phragm itescommunis）的光合作用日变化及同步光谱,分析了影响光能利用率（LUE）变化的环境和生理因子,探讨了 LUE和光化学指数（PRI）的相关性．研究结果表明：影响芦苇、柽柳和旱柳光合作用变化的生理因子不同,芦苇的 LUE与Pn、PAR和Gs呈负相关;旱柳和柽柳的 LUE与 Pn 和Gs 呈正相关,与 PAR无关．3种植被的 PRI和LUE的相关性为：旱柳（R2＝0．9565）＞柽柳（R2＝0．9515）＞芦苇（R2＝0．6425）,湿地旱柳的相关性为最大,LUE和 PRI相关性受叶面积指数影响较大．     

新疆准噶尔盆地南缘不同生境下的梭梭和柽柳生理生态特性

以在新疆准噶尔盆地南缘自然荒漠区、自然人工交错带、人工种植区等3种不同生境类型下的梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bge)和柽柳(Tamarix ramosissima Ldb)为研究对象,测定植物叶片的丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)3种保护酶活性,研究不同生境下梭梭和柽柳的生理生态特性,为准噶尔盆地南缘植被的恢复与重建提供理论依据。结果表明,自然荒漠区和人工种植区的柽柳和梭梭丙二醛含量较多,保护酶活性较高。而自然人工交错带上的植株相对于上述2种样地,丙二醛含量和保护酶活性都较低。结合野外调查和数据分析表明梭梭比柽柳具有更强的耐旱性。     

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．