干旱区受损植被生态恢复需水量——以新疆哈巴河县平原区为例

[目的]分析干旱区受损植被恢复过程中生态需水量,为生态恢复不同阶段所需水资源量及水资源优化配置提供科学依据。[方法]基于1990,2000,2010,2015,2020年Landsat系列影像,采用遥感技术,结合改进的彭曼公式法,对新疆哈巴河县平原区植被耗水量时空演变特征及生态恢复需水量进行了定量研究。[结果]①1990—2020年天然植被平均耗水量为7.55×10^(8)m^(3),以3.60×10^(7)m^(3)/5 a的速率减小,与之对应的是天然植被面积以17.36 km 2/a的速率减小,植被覆盖度从高植被覆盖度向中植被覆盖度转化,生态受损严重。②区域内植被耗水量时空分布均存在较大差异:空间上高值主要分布于哈巴河流域,别列则克河流域植被耗水量整体偏低;时间上年际变化以2000年植被耗水量为最高,年内植被耗水量则主要集中在生长中期。③绿洲区生态恢复需水量如下:维持现状(2020年)生态需水量为4.62×10^(8)m^(3),恢复到1990—2020年生态平均水平生态需水量为6.65×10^(8)m^(3),达到1990—2020年生态最佳水平(2000年)生态需水量为9.55×10^(8)m^(3)。[结论]在人为与自然二元作用下,灌区1990—2020年生态环境整体呈现退化趋势,生态耗水空间分配失衡,受损植被生态恢复需水量时空配置应根据耗水时空分布进行优化完善。

新疆焉耆盆地平原区地下水演化的主要水文地球化学过程分析

地下水资源是焉耆盆地生活、生产及生态用水的主要供水水源.深入研究焉耆盆地地下水演化特征及水文地球化学过程对合理开发地下水资源及保护地下水环境具有重要意义.利用Gibbs图阐明了焉耆盆地平原区地下水所经历的水文地球化学作用(大气降水、蒸发浓缩和岩石风化作用等),平原区采样点主要分布在Gisbbs图的右上角及中部左侧,表明平原区地下水受风化、蒸发浓缩作用影响,且受大气降水作用影响较小;方解石、白云石等碳酸盐矿物,以及岩盐、石膏等蒸发岩的风化溶解是平原区地下水主要离子来源,应用PHREEQC地球化学模拟软件计算了平原区各矿物饱和指数,大部分采样点方解石与白云石未达到饱和状态;随着平原区地下水中的TDS和Cl-浓度的逐渐升高,Mg^(2+)在地下水中的富集受到了白云石沉淀过程的限制,而Ca^(2+)的含量随TDS的增大而持续增加,并结合平原区2011年与2014年地下水水化学Piper三线图,平原区地下水大部分呈Ca·Na型或者Ca·Mg型;地下水ORP值均为正值,表明平原区地下水处于氧化状态;根据离子比例法,γNa+/γ(Na++Ca^(2+)+Mg^(2+))比值深层承压水>潜水>浅层承压水,表明平原区地下水阳离子交换作用由强到弱依次为深层承压水、潜水、浅层承压水.

新疆焉耆盆地平原区地下水有机污染评价及污染成因

在新疆焉耆盆地平原区采集了42组地下水样品和10组地表水样品,首次将有机污染物纳入检测项目,检测有机污染物共计39项.对所有水样测试结果的统计显示:焉耆盆地平原区地下水中检出的有机污染物共有3种,分别是三氯甲烷、1,2-二氯乙烷和1,2-二氯苯,检出率分别为30.95%、2.38%和2.38%,检出的三项有机污染物含量均低于饮用水标准.通过多介质污染评价系统进行有机污染评价,各有机污染物检出点不会对环境造成明显危害.在焉耆盆地平原区不同的土地利用类型有机污染物检出率不同,检出率为牧草地>耕地>建设用地;检出的14组地下水有机污染物大部分分布在包气带岩性为亚黏土与亚砂土区域,其余分布在包气带岩性为砂砾石区域;地表水采样点中只有B03(开都河)检测出微量的三氯甲烷,地下水中检出的有机污染物不是来自于地表水的补给.

1956—2016年新疆平原区地下水资源量变化及其影响因素分析

探索变化环境下新疆平原区地下水资源量的变化趋势,是识别地下水环境问题、加强地下水资源管理的基础工作。基于水利部门历次水资源调查评价成果、水利统计资料汇编等数据,对1956—2016年新疆平原区地下水资源量变化及其影响因素进行分析,对变化原因进行探讨。结果表明:1956—2016年新疆平原区地下水资源量呈减少趋势,其中地下水天然补给量基本稳定,地表水体转化补给量持续减少;从地下水补给结构分析,渠系渗漏补给量大幅减少,导致地下水资源量减少;河道渗漏补给量增加,抵消了地下水资源量的减幅。平原区灌溉面积扩大导致的农田灌溉耗水量增大是地下水资源量减少的根本原因,人类活动对地下水资源量的影响大于气候变化。

论新疆平原灌区土壤盐碱化与水资源开发

通过对灌区土壤盐碱化及治理阶段的分析可以看出,灌区土壤盐碱化的严重程度与水资源开发利用的方式和程度是密切相关的,是灌区水盐不平衡所致。为此,在以水资源合理开发利用为中心的灌区水土资源利用规划中,应将维持绿洲水盐平衡的水量视为“生态用水”,将盐份聚集地视为“生态用地”。实现流域水土资源合理配置,是新疆平原灌区土壤盐碱化治理的关键。

新疆平原非灌区自然植被生态耗水量的计算

本文以新疆平原非灌区为研究区域,该区域自然植被主要依靠汲取浅层地下水来满足其对水分的需求。通过TM卫星影像处理、水文地质调查手段查明了研究区域内各流域的包气带岩性、浅层地下水埋深和自然植被分布面积及覆盖率,应用GIS技术划定计算单元,利用典型地下水均衡试验场潜水蒸发蒸腾试验资料确定各计算单元的潜水蒸发系数和植被系数,进而计算出现状条件下研究区域自然植被生态耗水量为63.7762×108m3/a。

新疆天山山区近40年春季气候变化特征与平原区的比较

利用新疆 195 9～ 1998年的春季温度降水资料 ,分析了天山山区近 4 0年来春季气候变化的基本特征 ,并与南疆、北疆进行了比较。所得的主要结果如下 :(1)天山山区在春季温度的冷暖变化阶段上 1981年前与北疆的相似 ,1981年后与南疆相似。 (2 )天山山区在春季降水量干湿变化阶段上与北疆的相似性强于南疆。 (3)春季温度空间分布的同步变化性以北疆为最好 ,南疆最差 ,天山山区居中 ,而春季温度空间分布的反向变化性 ,以南疆为最大 ,北疆最小 ,天山山区居中。春季降水空间分布的同步变化性北疆较好 ,天山山区和南疆较差 ,而春季降水空间分布的反向变化性 ,以天山山区为最大 ,北疆最小 ,南疆居中。 (4 )三大区域的春季温度均表现为 2 0世纪 6 0与 90年代偏高 ,70和 80年代偏低。天山山区与北疆从 6 0年代到 90年代 ,春季降水均表现出了持续的增加的趋势 ,南疆春季降水除 6 0年代外 ,不断增多。 90年代是新疆三大区域春季降水最多的年代。⑸北疆和南疆近 4 0年的春季最低温度存在着显著的增温趋势 ,增温率北疆大于南疆。

层次分析法在新疆平原灌区土壤盐渍化研究中的应用

本文结合新疆平原灌区土壤盐渍化形成、治理以及现状,利用层次分析法,探讨了灌区内部土壤盐渍化的发生原因和治理措施的有效性。结果表明:干旱荒漠化气候和土壤历史积留盐分是灌区内土壤盐渍化的主导因子,贡献率达69.3%;地下水水位过高是引起土壤盐渍化的重要原因,贡献率11.1%;不完善的排水系统和不合理的灌溉方式也是土壤盐渍化的重要因素。各个治理措施组合权重的分配格局相对均衡,其中建立现代化的排水系统和通过平整土地、植树造林治理土壤盐渍化的效益较高,组合权重达31%。层次分析法可为灌区土地资源的管理、土壤盐渍化的治理提供定量依据。

新疆焉耆盆地平原区地下水有机污染特征初步分析

在新疆焉耆盆地平原区采集了42组地下水水样,检测有机污染物共计39项.对所有水样测试结果的统计显示,焉耆盆地平原区地下水中检出的有机污染物共有3种,分别是三氯甲烷、1,2-二氯乙烷和1,2-二氯苯,检出率分别为30.95%、2.38%和2.38%,检出的3项有机污染物含量均低于饮用水标准;不同含水层类型的有机污染物检出率为潜水(50.00%)>深层承压水(33.33%)>浅层承压水(27.27%);不同土地利用类型的有机污染物检出率为牧草地(42.86%)>耕地(34.48%)>建设用地(16.67%);有机污染物14个检出点大部分分布在包气带岩性为亚黏土(41.18%)与亚砂土(40.00%)的区域,其余分布在包气带岩性为砂砾石(20.00%)的区域;地下水中检出的有机污染物不是来自于地表水的补给;深层承压水检测出有机污染物是由于有机污染物垂向渗透污染以及地下水混合开采、止水不佳所致.

新疆山区水库参与调度后平原水库废弃可行性分析

新疆山区水库参与调度后部分平原水库可不再承担原有任务,使平原水库废弃成为可能。以玛纳斯河灌区夹河子水库为例,对比分析夹河子水库废弃前后灌区种植业与水库群联合调度方案的变化,确定平原水库废弃的可行性及对灌区种植业与水库群联合调度等的影响。结果表明:夹河子水库废弃可以降低水库群年蒸发(980.9万~1 884.0万m^3)与渗漏(135.7万~878.2万m^3)损失;丰水年与平水年增加水库群弃水量(分别增加3 474.4万,1 360.1万m^3),枯水年减少弃水量(2 140.1万m^3);显著提高灌区种植业产值(30.8%~43.9%)与种植面积(17.4%~29.9%)。故山区水库参与调度后夹河子水库废弃可行,而新疆其他类似地区也可以有选择地废弃部分水深浅、库容小、安全状态差的平原水库。

北疆平原荒漠区粮草轮作模式经济效益分析

为分析北疆平原荒漠区苜蓿(Medicago sativa)(1年)+小麦(Triticum aestivum)(3年)+苜蓿(1年)和小麦(1年)+苜蓿(4年)2种粮草轮作模式的经济效益,本研究在呼图壁核心试验区开展连续5年的实地调查,比较了两种模式下粮草产量、投入成本、利润和产投比。结果表明:小麦(1年)+苜蓿(4年)种植模式下年均总利润较苜蓿(1年)+小麦(3年)+苜蓿(1年)模式提高18.71%;老苜蓿地倒茬种植小麦的前两年籽粒产量较小麦连作增产25%;小麦倒茬轮作苜蓿后,苜蓿的干草产量呈逐年下降趋势,种植3~4年苜蓿的年均粮草利润为9050元·hm^(-2),是小麦的3.26倍。综上所述,在粮食耕作系统中引入低成本苜蓿,可提高作物产量,增加轮作的利润,解决蛋白质饲料短缺的问题。

北疆平原荒漠区高粱属饲草品种比较试验

为了筛选出适宜于北疆平原荒漠区种植的高产优质饲用高粱品种,在呼图壁旱生牧草种子基地采用随机区组试验设计,连续两年开展了不同高粱属饲草品种的比较试验。研究结果表明,10份高粱属饲草品种中甜高粱F10、1180、2180、3180和极光的生育期较长,在刈割前一直处于营养生长期,金冠和红岩进入乳熟期,属早熟品种,甜高粱3701、1230和海狮达到灌浆期,属中熟品种。甜高粱3701和海狮的植株高度均在350 cm以上,显著高于其他品种。两年的产量综合评价显示,海狮的鲜干草产量均较高,鲜草为7 324.98 kg/667 m2,干草为2 212.23 kg/667 m2,初步判定可将其作为当地高产优质饲用高粱的备选品种,甜高粱3701和1230鲜草产量也相对较高,植株青绿多汁,可用于制作青贮饲料。

新疆平原区潜水蒸发研究

以新疆平原区 7个地下水均衡试验场潜水蒸发观测资料为基础 ,分析了潜水蒸发的影响因素 ,给出了潜水蒸发极限深度、潜水蒸发系数及其与潜水位埋深间的经验公式。

新疆平原区地下水资源评价模型与可开采量分析

本文在阐述新疆平原区水文地质条件及其地下水系统特征的基础上,采用水均衡的基本原理,在MAPGIS、RS、数据库和VBA面向对象开发技术支持下,综合考虑了影响地下水系统的多种因素,构建出平原区地下水资源评价模型。同时考虑水资源总体规划、水资源配置、水利工程建设、耗水等各种因素,采用常规的开采系数法、典型区域分析类比法、耗水分析等多种方法计算确定地下水可开采量。本文基于新疆最新一轮的地下水资源调查与评价成果,对地下水可开采量的计算提出了5条原则、3种计算方案,并对不同方案进行对比分析,最终确定新疆平原区地下水可开采量为153×108m3/a。

新疆天山北坡平原区地下水质量与污染评价

地下水是新疆天山北坡平原区生活用水、工业用水及灌溉用水的主要水源。依据2011年77个地下水样的pH值、总溶解固体(TDS)、总硬度、氨氮、NO2-、NO3-、高锰酸盐指数、F-、Cl-、SO42-检测结果,采用单项指标评价法进行地下水质量评价,统计了各地各评价指标在不同水质级别所占的比例;采用化学组分浓度对比法对同一监测井2003年和2011年的18组水样进行地下水污染评价,分析了水质变化趋势和地下水污染原因。结果表明:2011年潜水和承压水中Ⅳ类和Ⅴ类水质所占比例之和分别为40.0%和47.6%;潜水水质类别基本呈现变好的趋势,而承压水水质类别呈现变差趋势。

新疆平原区地下水资源评价误差来源分析

分析了新疆平原区地下水补给量、排泄量和可开采量评价的误差来源 ,提出了减少评价误差的措施 :一是地下水动态监测和水运行测量统计是实现逐步逼近地下水资源量的最有效方法 ;二是加强基本水文及水文地质参数的试验研究 ;三是地下水资源评价要有动态的观念 ;四是建立地下水可开采量与当地地表水资源量、水利化标准间的关系 ;五是利用遥感技术确定土地利用现状等。

新疆平原区降水入渗补给地下水研究

以新疆昌吉地下水均衡试验站测得的降水入渗补给地下水量资料为基础 ,讨论了影响降水入渗补给地下水的因素 ,计算了潜水年降水入渗补给系数 。

新疆平原人工林造林面积计算技术标准研制

通过对新疆常规造林树种测树因子的调查 ,应用数理统计分析方法 ,确定新疆常规造林树种面积计算方法 ,并以杨树带壮林为例 ,计算出杨树造林面积标准。

GIS支持下的新疆平原区地下水资源评价模型

在阐述地下水资源系统特征的基础上,采用水均衡的基本原理,在MAPGIS、RS、数据库和VBA面向对象开发技术支持下,构建地下水资源评价模型,评价模型主要应用了遥感信息、水文地质调查、水位水质观测及其他试验资料多源信息,综合考虑了影响地下水系统的多种因素,如含水层特征、水质、植被覆盖情况以及地下水开发利用状况。该评价方法同传统方法相比,具有速度快、精度高的优点。另外,基于GIS的评价模型更大的优势是数据更新时,便于模型重新评价,最终为水资源统一规划提供可靠的决策依据。

新疆平原区饮用地下水中F^-含量的调查与评价

利用1997—1999年2058个饮用地下水中F-含量的测试成果,评价了新疆平原区饮用地下水中F-含量的状况,其结果为:F-含量变化范围为0 05～7 00mg/L,面积加权平均值为0 68mg/L,超标率18 9%。