台兰河流域地下水人工回补适宜性评价及试验验证

地下水人工回补是管理含水层、调蓄水资源的重要方法,探究合理的适宜性评价方法是确定回补区域的基本工作。利用遥感数据和GIS技术,基于直觉模糊层次分析法(IFAHP),构建GIS-IFAHP决策模型,选取地下水位埋深、给水度、土壤质地、含水层渗透系数、地形坡度、土地利用/覆盖、与灌区距离、河网密度8个指标进行主观层次排序,获得各指标的综合主观权重,结合加权叠加分析法得到研究区地下水人工回补适宜性分区图,并在高适宜区内做地表入渗试验,分析地下水回补的可行性。结果表明:地下水回补低适宜区主要分布在细土平原区,占回补区总面积13.24%;中等适宜区主要分布在砾质平原中下部,占回补区面积29.48%;高适宜区主要位于砾质平原区中上部,占回补区总面积18.94%。地表渗库8 d内共回补水量1.54万m^(3),回补期间3眼观测孔水位平均稳定在14.95 m,地下水位平均累积抬升25.21 m。采用GIS-IFAHP决策模型,在地下水回补区域选择合理性上表现良好;干旱地区土地利用率较低且回补条件良好的倾斜砾质平原,通过地表入渗回补的方式能够有效地补充地下水。

台兰河洼地水库建成后水环境影响分析

为了分析台兰河洼地水库建成后对区域水环境的影响,基于洼地水库基本概况,在分析台兰河水质和水环境监测的基础上,采用调查和探坑、钻孔试验法,以水库非持久性污染物BOD5的浓度和营养元素(N、P)的富集度为研究对象,对水库建成后对区域水质、地下水和水文情势影响进行了探讨,提出水库建成后对区域水质影响较小,形成的渗漏对地下水有盐渍化影响,需采用防渗措施防止库盘渗漏问题出现,为项目建设提供了技术依据。

新疆塔里木河重要源流区(阿克苏河流域)山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目——以台兰河流域农村生态环境综合治理与土地整治为例

本项目为《新疆塔里木河重要源流区(阿克苏河流域)山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目实施方案》确定的35个子项目之一,位于阿克苏河绿洲生态安全维护单元中,本项目以改善农村人居环境和农田生态小气候为主旨,通过对项目区生态问题分析及处理措施,确定该子项目包含农村污水管网治理工程、高标准农田建设工程和土地整治工程三个部分。台兰河流域农村生态环境综合治理与土地整治项目地方筹措资金配套工程分别为农村污水管网治理工程、高标准农田建设工程。本次针对该子项目中央投资土地整治部分工程进行设计。

天山南坡台兰河流域冰川物质平衡变化及其对径流的影响

应用控制流域的径流及相关降水资料 ,通过模型重建了台兰河流域平均冰川物质平衡序列 .结果显示 ,195 7— 2 0 0 0年流域冰川平均年物质平衡为 - 2 87mm ,累计冰川物质平衡 - 12 .6m ;4 4a来由于气温升温引起的冰川净消融相当于每年补给河流径流 1.2 4× 10 8m3 ,占河流年径流量的 15 % .1982年以后 ,流域冰川物质平衡一直呈负平衡 ,195 7— 1981年平均物质平衡为 - 16 8mm·a-1,1982—2 0 0 0年平均为 - 4 4 5mm·a-1.随着气候由暖干向暖湿转型 ,降水量增加 ,但冰川对气温的敏感性更大 ,冰川消融加快 ,冰川融水量持续增加 .气温和降水量的变化与北大西洋涛动和北极涛动变化一致 ,其突变年份都在 1986— 1988年左右 .

近40a来天山台兰河流域冰川资源变化分析

台兰河流域作为阿克苏河的支流，是以冰川融水补给为主的河流，流域面积为l324krn2。结合1：5万地形图、LandsatETM＋遥感影像及数字高程模型数据，通过综合计算机自动解译及目视解译的方法，将面向对象图像特征提取方法应用到该流域冰川信息提取中，并以影像叠加数字高程模型来提取表碛覆盖区的冰川末端边界，最后参照专家指导意见进行边界的再次修订，得到1972～2011年该流域的冰川变化数据，并分析了过去近40a来冰川变化特征及其对气候变化的响应过程。结果表明：1972～2011年，台兰河流域冰川退缩明显，冰川总面积从435．44km。退缩到385．38krn。，减少了50．06km。，退缩率为11．50％，年均减少约1．25km2，平均单条冰川面积减小0．31km。；冰川总条数从113条减少到109条，消失冰川10条，有3条冰川分离成了9条，其余100条冰川都呈减小趋势。结合阿克苏和拜城气象站气象资料分析认为，台兰河流域冰川萎缩与该地区气温快速上升关系密切，气温上升导致的冰川消融在一定程度上抵消了降水增加对冰川的补给。

基于分维模型的台兰河流域土地利用变化研究

以新疆台兰河流域1990年、2000年和2005年土地利用数据为例,将分形理论应用于土地利用空间分布及其变化的研究中,定量分析干旱内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及各土地利用类型随时间的变化趋势,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:各种土地利用类型都具有空间分形特征,分维数是面积、斑块数量和平均斑块面积等单项指标有机结合的综合表现,是综合表征土地利用变化空间格局的定量指标。1990年、2000年和2005年不同土地利用分维数的排序分别为:水域>工矿居民用地>耕地>草地>未利用地>林地;水域>工矿居民用地>草地>耕地>林地>未利用地;水域>工矿居民用地>草地>林地>耕地>未利用地。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体土地利用分形维值分别为1.5993,1.5986,1.6079,流域土地利用的分维数呈现先减后增的趋势,土地利用空间结构趋于复杂化,土地利用类型有扩张的趋势。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体空间结构稳定性指数分别为0.1720,0.1563,0.1435,说明整个流域土地利用类型的空间结构稳定性逐渐下降。

基于层次分析法的干旱内陆河流域生态环境需水评价——以新疆台兰河流域为例

干旱内陆河流域生态环境需水综合评价是一个多层次,多目标的综合决策问题,同时是干旱区水资源合理配置与管理,生态环境保护与建设中最为关键的科学问题之一。根据台兰河流域的实际情况和环境问题,构建评价干旱内陆河流域生态环境需水状况的指标体系;该指标体系由3个层次38个评估因子组成;通过分级量化指标,用层次分析法对指标进行权重分析,提出了内陆河流域生态环境需水状况评判标准和具体的评价方法。结果显示,水资源因素对台兰河流域生态环境需水的影响最大,生态环境因素和经济社会因素次之,影响最小的是自然因素。水资源因素、生态环境因素、经济社会因素和自然因素之间相互关联,共同作用导致流域生态环境需水综合状况。评价结果与实际情况基本相符,证明层次分析方法在评价干旱内陆河流域生态环境需水状况中具有一定的应用价值。

蕙兰×台兰种间杂交种子无菌播种育苗技术研究

以蕙兰×台兰种间杂交的种子为材料，研究适合于种子无菌播种、原球茎分化芽、生根壮苗的不同培养基．结果表明：在５种用于无菌播种的培养基中，添加ＩＡＡ１０ｍｇ／Ｌ的Ｃ１培养基，种子萌动率达３％，原球茎由培养１２０天的１０．１３个／瓶，平均直径１．６３ｍｍ到２２０天增至１９．８６个／瓶，平均直径４．３０ｍｍ；ＢＡ１～２ｍｇ／Ｌ有利于原球茎分化芽，分化率达１００％以上；ＮＡＡ２ｍｇ／Ｌ使生根壮苗率达１００％．添加活性炭１．５～３ｇ／Ｌ对种子成苗过程效果较好，在芽分化与生根壮苗培养中，减少ＭＳ大量元素的使用量有利于生长．兰花试管苗移栽成活率为８０％，已获得４～５年生的杂种苗．

近15年台兰河流域土地利用变化及其生态效应研究

利用1990、2000和2005年的TM影像数据，在GIS技术支持下，定量研究了近15年来台兰河流域的土地利用变化特征。结果表明：1990-2005年。台兰河流域耕地和沙地面积均明显增加，分别增加3．50万hm^2和2．05万hm^2，而草地和天然林地面积锐减，其中草地净减少6．00万hm^2，反映出流域有大面积拓荒的趋势。选择研究区5组自然条件相同而土地利用方式不同的代表性样区进行对比研究，结果发现不同土地利用方式对土壤有机质含量及总盐的影响主要发生在0～25cm土层中，剖面中土壤有机质含量及总盐自上而下明显降低。人工甘草地和盐碱地的土壤总盐远高于其他土地利用类型，土壤表层（0～20cm）有机质含量在几种土地利用类型之间的比较是：经济林〉耕地〉人工甘草地〉改良沙地〉盐碱地。随耕种年限的增加耕地总盐含量降低，有机质含量增加。

干旱内陆河流域平原区生态环境需水分析——以新疆自治区台兰河流域为例

从干旱区台兰河流域存在的环境问题出发,在确定流域平原区生态环境需水类型的基础上,构建了台兰河流域平原区生态环境需水定量模型,估算了流域平原区生态环境的规模。计算结果表明,台兰河平原区最大生态环境需水量为4.146×108m3,最小生态环境需水量为2.372×108m3,最适生态环境需水量为2.983×108m3,分别占台兰河平原区水资源总量(8.121×108m3)的51.05%,29.21%和36.73%。在不考虑河流输沙需水量的情况下,台兰河河流生态环境需水量平均为1.440×108m3。在考虑输沙需水量的情况下,河流生态环境需水量平均为2.604×108m3。明确了在确定流域生态环境需水量时,必须考虑研究区环境状况和生态保护目标,从而在不同区域和用水部门间进行调配,并针对流域不同的生态系统状况和对应生态系统类型确定了面向生态的水资源合理配置方案。

21世纪天山南坡台兰河流域径流变化情景预估

基于台兰水文站2003—2005年观测的水文气象数据,通过参数率定和验证获得了适用于台兰河流域的HBV水文模型优化参数。应用RegCM3气候模式在IPCC SRES A1B情景下的预估数据,经Delta降尺度方法生成流域未来气候数据,并结合流域冰川退缩情景预估台兰河流域径流在21世纪中期(2041—2060年)和末期(2081—2100年)可能发生的变化。结果表明:在21世纪中期和末期,台兰河流域气温将显著上升,而降水变化不大;21世纪中期冰川3种可能退缩比例为15%、20%和25%,末期分别为20%、30%和40%;无论冰川处于哪一种退缩情景,21世纪径流较基准期(1981—2000年)都呈增加趋势,中期和末期最小增幅将分别为17.3%和18.6%;最大增幅可达45.9%和66.0%;耦合RegCM3气候模式预估增幅为28.9%和41.5%;台兰河流域未来径流年内分布与基准期大体相同,但又呈现出一定的差异性,具体表现为,在21世纪中期5月份径流增加很快,径流峰值出现在7月份,而到21世纪末期径流峰值出现在8月份。

托木尔峰自然保护区台兰河上游不同植被类型的水源涵养功能

为了研究托木尔峰自然保护区生态系统的水源涵养功能,选择台兰河上游为研究区域,采用野外观察与室内试验相结合的方法,分别对该区域具有代表性的雪岭云杉林、灌木林、草地植被,从林冠层、枯枝落叶层和土壤层3个层次及综合性的水源涵养能力进行了定量分析。结果表明:研究区云杉林林冠截留能力优于灌木林,穿透降雨量及林冠截留量平均值均大于灌木林。除草地外,各样地枯枝落叶未分解层平均厚度均大于半分解层,云杉林枯枝落叶层的厚度和蓄积量明显大于灌木林,不同植被类型枯枝落叶半分解层的自然持水率、最大持水率均高于未分解层,云杉林枯枝落叶层自然持水率、最大持水率均高于灌木林,灌木林和云杉林的枯枝落叶未分解层有效拦蓄量均高于半分解层。不同植被类型平均土壤容重大小表现为草地>灌木林>云杉林,土壤孔隙度的平均值大小则与之相反;不同植被类型的土壤自然含水率、饱和含水量及非毛管持水量均表现为云杉林>灌木林>草地,而不同植被类型30cm深土层的蓄水能力变化则存在差异。研究区不同植被类型的水源涵养能力在181.06~237.63mm,综合、有效水源涵养能力均表现为云杉林>灌木林>草地,其中土壤层的涵养贡献率最大,总有效蓄水量远小于总持水量。综上所述,台兰河上游云杉林和灌木林具有较好的涵养水源能力,放牧强度和人为干扰是影响研究区不同植被类型尤其是生境脆弱的草地植被水源涵养功能的重要因素。

回灌及回灌后开采对台兰河流域地下水位的影响

探讨不同的回灌及回灌后开采方式对地下水位的影响,将有助于对水资源的时空再调度并达到高效开发利用水资源。以新疆温宿县台兰河流域地下水库为例,在分析水文地质条件基础上构建了地下水流场数值模型,确定了回灌井及开采井、观测井的位置及回灌、回灌后开采方案,分析了HG1、HG2回灌井各自在全年回灌、汛期回灌时的地下水位变化情况,指出汛期回灌效果最佳;通过比较无回灌、开采无回灌、开采回灌、回灌无开采四种情况下地下水位变化情况,指出回灌后开采对区域地下水位影响显著,从而确定出HG1为最佳回灌井位。研究结果表明,摸清回灌及回灌后开采地下水的运动规律,将有利于台兰河流域地下水资源的优化调度。

托木尔峰国家级自然保护区台兰河上游不同海拔草地土壤持水能力研究

为探究托木尔峰国家级自然保护区不同海拔草地土壤水源涵养能力的空间变化,本研究通过野外调查、土样采集及室内分析,对托木尔峰自然保护区台兰河上游河谷不同海拔草地表层土壤持水能力进行研究。结果表明:研究区草地土壤物理性质随海拔高度的增加表现有所不同,其中平均土壤含水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度均与海拔表现出显著的正相关关系,随海拔高度的上升均呈现出不断增加的趋势;土壤容重则与海拔存在着极显著的指数负相关关系(R2=0.881 7),即随着海拔高度的增加,土壤容重呈减小趋势。研究区不同海拔草地土壤的水源涵养能力不同,其中最大持水量、非毛管蓄水量和毛管持水量的大小顺序均为山地栗钙土>山地棕钙土>山地棕漠土,即随海拔高度的增加而增大;土壤涵蓄降水量与有效涵蓄量的大小顺序均为山地棕漠土>山地棕钙土>山地栗钙土,随海拔高度的增加而呈下降趋势。海拔高度与放牧及人为活动的干扰强度是导致研究区草地土壤水源涵养功能差异显著的重要因子。

台兰河流域土地利用变化及其景观格局特征研究

在遥感和GIS技术支持下,获取了自1990年以来台兰河流域3期土地利用数据,在GIS空间分析模块下对台兰河流域土地利用及其景观格局特征进行了研究。结果表明:1990-2005年,土地利用变化表现出耕地和沙地明显增加,分别增加35 027.11 hm2和10 443.46 hm2,而草地和天然林地面积锐减,其中草地净减少59 965.95hm2,反映出流域有大面积拓荒的趋势。随着耕地面积的不断增大,引发农业用水和生态用水之间的矛盾,天然植被受到破环,生物多样性减少。老绿洲土壤盐渍化面积总体呈减小趋势,新绿洲及绿洲外围局部地区土壤盐渍化呈恶化趋势。

新疆温宿县台兰河坎儿井式地下水库水量分析

由于地质构造挤压运动的影响,新疆台兰河流域上游山区地形抬升,山前地形凹陷,导致凹陷区沉积了大量的砂卵石松散层,形成良好的地下水库建设条件。为了更好地利用台兰河洪水期及冬闲期的水资源,经研究,决定在台兰河山前区修建地下水水库。在分析台兰河流域水资源情况的基础上,分析了地下水库工程的布置方案、水库蓄水能力以及水库的灌溉经济效益。水库的建成将有利于促进当地的社会经济发展。

台兰河绿洲灌区土地利用变化与水资源动态研究

基于2000年和2005年的遥感影像,利用RS,GIS及景观生态学方法,对台兰河绿洲灌区2000—2005年的土地利用进行监测,并分析了不同时期台兰河绿洲灌区水资源开发利用程度。对研究区土地利用与水资源动态变化关系进行了分析。结果表明,2000—2005年耕地面积和水域面积年均增加分别为3603.8hm2和151.4hm2;绿洲林地和草地大面积减少,减少量分别为2247.07hm2和14325.9hm2,相应地绿地面积减少了16572.97hm2;草地和林地等生态用地的减少是灌区耕地增加的主要来源,转移比例分别为13.97%和5.93%。地表来水量不断减少的情况下,灌区地下水开采量从1989年的5.91×106m3增加到2003年的1.39×107m3,灌溉面积和机井数量不断增大,地下水开采强度日益增加,地下水水位呈日益下降的趋势。农业用水所占比例过大,生态用水逐渐缩减。

托木尔峰自然保护区台兰河上游森林植被水源涵养功能

为定量评价托木尔峰自然保护区森林的水源涵养能力,利用综合蓄水能力法,对台兰河上游雪岭云杉森林生态系统的林冠层截留量(C)、枯枝落叶层持水量(L)、土壤层蓄水量(S)及综合水源涵养能力进行估算和分析。结果表明:(1)研究区4样地中,林冠层截留量表现为中海拔云杉林(29.94mm)>较高海拔云杉林(20.56mm)>高海拔云杉林(11.72mm)>低海拔云杉杨树混交林(5.84mm),而茎流量则与之相反。(2)除中海拔云杉林外,各样地枯枝落叶未分解层平均厚度均大于半分解层;其中,未分解层的平均蓄积量中高海拔云杉林最大(79.32t/hm^2),半分解层为中海拔云杉林最大(59.47t/hm^2)。整体来看,枯枝落叶层的最大持水量大小依次为中海拔云杉林(32.55mm)>高海拔云杉林(31.05mm)>较高海拔云杉林(30.78mm)>低海拔云杉杨树混交林(12.84mm)。(3)4样地平均土壤容重变动范围为0.73~1.06g/cm^3;土壤孔隙度的平均值大小均为中海拔云杉林>较高海拔云杉林>高海拔云杉林>低海拔云杉杨树混交林;林下土壤自然含水率随海拔高度的增加呈不断上升趋势。不同样地30cm深土层的非毛管孔隙持水量表现为:中海拔云杉林(37.6mm)>较高海拔云杉林(30.7mm)>高海拔云杉林(25.73mm)>低海拔云杉杨树混交林(13.92mm)。(4)研究区森林生态系统的水源涵养能力在171.27~280.84mm之间,低海拔云杉杨树混交林的总持水量最小,中海拔云杉林最大。土壤层水源涵养贡献率最大,占比在77.75%~89.10%之间;总有效蓄水量虽远小于总持水量,但能够很好地发挥水源涵养功能和水土保持作用。

改进GM(1,1)模型在台兰河灌区引水量预测中的应用

台兰河流域灌区存在水量分配不均,水资源利用率低等特点,对本灌区年引水量进行模拟与预测具有重要意义。在传统GM(1,1)模型基础上,利用最小二乘原理,以原始序列与其模拟值的差值平方和最小为约束条件,构建改进GM(1,1)时间响应模型。结果表明,改进GM(1,1)模型模拟数据合理准确,精度较高,具有很强的实用性,可以运用于台兰河灌区引水量模拟与预测。

台兰河山前地下水开发新途径

通过对台兰河流域内地表水、地下水综合分析,提出适合本区水文地质特点的开发新思路:在山前储水构造地带修建"横坎儿井"式集水系统,利用地形坡度,实现自流供水。对地表水采取"引洪回补"滞洪削峰,调蓄地下水,为新疆干旱区水资源的合理开发利用提供新途径。