石羊河下游民勤盆地土壤盐分空间分异特征

明晰土壤盐分空间变异性是土壤盐渍化程度研究和盐碱地改良的前提。本研究选取干旱内陆河流域石羊河下游民勤盆地为研究区,通过对0~30 cm土层土壤盐分原位数据统计学特征、空间自相关性、变异性和分布格局的分析,探讨民勤盆地土壤盐分空间异质性变化规律,以期为研究区土壤盐渍化治理提供理论依据。结果显示:(1)实测土壤盐分含量和变化范围均随土层加深而变小,且均呈偏正态分布。(2)Moran’s I指数均呈“∽”型波动趋势且值域范围随土层加深而变大,正(负)空间自相关性均随距离的增大而减小(0~10 cm负的空间自相关性相反)。(3)变异函数均以指数模型为最好,R2随土层加深而变大(0.62→0.69→0.81),RSS均是0.0002,C0/(C0+C)和A0变化规律一致,随着土层加深空间异质性由弱到强烈再到中等。(4)插值精度10~20 cm>20~30 cm>0~10 cm。3个土层土壤盐分均存在空间分异特性,水平方向(同一土层)上,盐渍化程度均自西南向东北逐渐增加;垂直方向(不同土层)上,分布规律由简单到复杂,从聚集状态(0~10 cm)逐渐趋于斑块化(10~20 cm)和斑点化(20~30 cm)。非盐化土(<1.50%)和4种不同程度盐渍土在3个土层中均有分布,盐渍土面积中度(>70.00%)>强度(约20.00%)>轻度(约9.00%)>盐土(<0.50%)。

西北干旱内陆河区水资源利用与绿洲演变规律研究──以石羊河流域下游民勤盆地为例

水资源的开发利用对我国西北干旱内陆河区的生态环境具有重要的影响，天然植物的生 长与种群随地下水位和阵水的变化而演变。由于良好的绿洲生态系统是实现于旱内陆河区社会。 经济和环境可持续发展的基本前提，在西部大开发中，必须综合考虑水资源开发利用与绿洲生 态环境保护问题，本文以民勤盆地为例，研究典型干旱内陆河区水资源利用、农业灌溉与绿洲 演变的转化关系和基本规律。

近2000年来甘肃民勤盆地绿洲的空间变化

在2000多年前的秦汉之际,民勤盆地是北方匈奴的游牧之地。自从西汉王朝驱逐匈奴以后,农耕文化传入本区,使本区由一个纯粹牧业区迅速演变为农业区。伴随着人类开发进程的加快和开发规模的扩大,加之自然环境的变化,民勤盆地从一个“土沃泽饶”、“可耕可渔”的湿生环境演变为“十地九沙,非灌不殖”的干旱荒漠环境。目前,民勤盆地成为干旱区生态环境恶化的典型,其发展的可持续性受到严峻挑战。作者在大量野外实地考察的基础上,综合运用历史文献、考古、遥感和地图资料,通过广泛搜集近2000年来民勤盆地绿洲演化的证据,对典型历史时期的绿洲分布范围进行了复原,并制作了相应的绿洲分布图。结果表明,民勤绿洲的开发始于汉代,繁荣于魏晋,萧条于南北朝至宋元,复兴于明清,鼎盛于现代。绿洲的发展在空间上总体表现为一个自西向东的迁移过程。

民勤盆地12kaBP以来的沉积旋回

ZY剖面沉积物的粒度特征反映了民勤盆地降水、水动力搬运强度及湖面水位高低的变化.利用剖面沉积物的粒度资料;;发现该剖面自12kaBP以来风成沉积与湖相和浅湖相沉积在粒度上具有多次显著的粗细韵律交替变化;;粒度参数Mz;;σ;;Sk;;Kg和SC/S亦随之相应为多波动峰谷交替的态势.同时;;粒度特征值φ5;;φ16;;φ25;;φ50;;φ75;;φ84;;φ95相应地表现为非常有节奏地跳动.据此;;将ZY剖面分为2个风成沉积、2个湖相沉积和2个浅湖相沉积;;并认为其是12kaBP以来在东亚冬夏古季风交替影响下沙漠演变的一个颇为完整的气候-地层记录.本剖面不仅可以作为古环境与古气候变化的自然记录;;而且剖面所反映的环境变化为研究本区土地退化、荒漠化等问题提供了自然背景.

民勤盆地地下水水位下降特征与可持续利用评价

在水文地质调查的基础上,以地下水化学与同位素为基础数据,研究了民勤盆地地下水组成的基本特征,自然演变规律和人类活动影响下的变化过程。地下水δ18O较现代降水值低-3.5‰左右,表明民勤盆地地下水均为地质时期封存或入渗补给年代久远的古水,现代农业灌溉地下水是不可再生资源,大规模超采地下水导致地下水水位形成漏斗形曲面下降。作者以水量平衡理论为依据建立了估算地下水储量与农业经济规模灌溉可开采储量的"漏斗"模型,经计算绿洲浅层、深层地下水可开采静储量632亿m3;绿洲浅层地下水淡水农业生产经济资源可开采总量为110亿m3;按照目前开采速率,维持目前产业经济规模极限时间约为16 7a。因此,必须实施农业种植业经济向农业畜牧业、草业经济发展,以及产业调整期经济平稳过渡。

民勤盆地水资源承载力指标体系及评估

水资源是民勤盆地社会经济发展最主要的限制因子,水资源承载力研究对民勤盆地实现可持续发展具有重要意义。论文采用定性和定量相结合的方法,从水资源承载力的定义、内涵、影响因素出发,结合民勤盆地的生态环境特点、社会经济发展状况,构建了由对象层指标和影响层指标组成、能够对水资源承载力进行测度和评价的指标体系。依据各指标的含义,利用可得数据初步估算、预测了民勤盆地2001、2010和2020年的水资源承载力,并对计算结果进行了简要评价。

民勤盆地水资源环境与可持续发展

甘肃石羊河流域下游的民勤盆地土地荒漠化的发展,备受世人注目。为了使民勤盆地社会经济与环境均能够达到可持续发展的目的,通过民勤盆地水资源利用及其产生的环境效应的研究,划分了水资源利用与环境变迁的阶段。结果表明,人口膨胀、大面积开荒等导致的大规模、无节制地开采地下水,造成地下水水位下降、水质恶化,是30多年来民勤盆地土壤盐碱化、沙漠化迅速发展主要原因。在此基础上,提出了民勤盆地可持续发展战略的原则、环境发展战略和水资源利用战略。

西北地区地下水水量-水位双控指标确定研究——以民勤盆地为例

地下水是西北内陆河流域干旱半干旱地区重要的供水水源、生态因子和环境因子。当前缺乏针对西北干旱半干旱地区特点的地下水水量和水位双控管理指标确定方法研究,无法为西北地区开展流域水资源管理生态保护提供技术支撑。本研究基于地下水可持续利用和生态保护的原则,提出了一套确定西北地区地下水水量-水位双控指标的技术方案。采用“以位定量”的思路,依据指标监测井代表的不同地下水功能区的地下水管理水位,确定水位指标区间值;将通过天然植被排泄的地下水量作为不可袭夺的排泄项,以数值模拟方法预报求解满足水位指标约束的地下水开采量,计算水量指标区间值。以民勤盆地为研究区开展示例研究,依据技术方案计算得到水位指标的下限阈值为埋深5.00~49.37 m,上限阈值为埋深0.00~5.00 m,水量指标上限为6000×104 m 3/a,下限为10000×104 m 3/a。采用2012—2016年区内实际开采量和监测水位变化趋势进行验证,当开采量在水量指标区间内运行时,水位也基本在水位指标区间内变化。该技术方法可以为西北地区开展双控管理提供一定的技术支撑。

民勤盆地沙漠化、贫困化与水资源开发利用

以3S技术与PR A工具,通过对民勤盆地水资源状况的变化与沙漠化、贫困化发生发展规律对比研究,表明自然条件恶劣、基础设施弱是沙漠化、贫困化产生的内在因素,而人类活动则是强大的驱动力。石羊河流域武威盆地不合理的水资源利用造成进入民勤盆地水量日益减少,从20世纪50—70年代的4×108～6×108m 3下降到目前的0.5×108m 3,民勤盆地内大规模开采地下水导致水位下降达30m,同时造成地下水水质恶化、植被退化与沙漠化。沙漠化导致了贫困,贫困反过来加剧沙漠化,两者不断恶性循环。为此,要加强流域内水资源管理,严禁超采地下水;以“退耕还林,种草养畜”为出发点促进流域产业结构调整和节水;加大资金投入和科技扶贫,实现可持续发展。

民勤盆地地下水地球化学演化模拟

根据稳定同位素分析 ,民勤盆地地下水在第四系总体补给环境较现代凉。在 2 0 0m以下的深层地下水为晚更新世补给的古封存水 ,表现为还原环境。 6 0m～ 12 0m左右的浅层水为古地下水与现代降水的混合水 ,但古地下水占的成分较多 ,部分水样为氧化环境。民勤盆地地下水地球化学特征主要形成于山区 ,在沿途运移过程强烈的蒸发浓缩作用占据主导地位 ,形成了浅层高矿化盐碱水 ,深层地下水活跃的阳离子交换作用形成高钠浓度水。通过利用PHREEEQC法对民勤盆地地下水化学进行质量平衡模拟 ,表明民勤盆地地下水水化学沿水流路径以HCO-3 、SO2 -4、Cl-、Ca2 + 、Na+ 升高为主要特征 ,方解石、白云石的饱和指数随水流路径有减少趋势 ,而石膏、芒硝和岩盐的饱和指数有增加的趋势 :沿水流途径白云石、CO2 、石膏、岩盐和芒硝溶解量逐渐增加是常量离子浓度升高的物质来源。

近10a来民勤盆地地下水埋深的空间异质性分析

在GIS环境下,采用地统计空间分析技术,利用民勤盆地1999-2008年10 a的地下水位观测资料,在插值获取逐年地下水埋深栅格数据的基础上,对民勤盆地地下水埋深的时空格局和空间异质性进行了分析。结果表明:(1)1999-2008年民勤盆地地下水埋深急剧增大,整体平均每年增加幅度为0.52 m,地下水降落漏斗区逐年扩大,并有与附近漏斗区融合的趋势;(2)1999-2008年10 a间的地下水埋深的空间相关性逐年增大,表明民勤盆地地下水埋深的空间结构性逐年增强,地下水储存的空间连通性增加,地下水位的可恢复性和持续可开采性更为脆弱,影响地下水埋深的随机性因素逐渐下降,而人类活动对地下水埋深的影响越来越强烈。

灰色BP神经网络模型在民勤盆地地下水埋深动态预测中的应用

先建立等维新息GM（1,1）模型和BP神经网络模型相耦合的灰色BP神经网络组合模型,再以民勤盆地64、65和84号井为代表,运用此模型模拟和预报石羊河下游民勤盆地的地下水埋深动态。模型精度检验表明,646、5和84号井预测值的平均相对误差分别为0.45%,0.93%,0.62%,均小于1%,符合精度要求。相比GM（1,1）模型,组合模型预测的相对误差整体上较小;相比BP模型,64号井组合模型预测的1998~2001年地下水埋深平均绝对误差从0.32m减少为0.07m,精度显著提高。结果表明：组合模型综合考虑了地下水埋深序列的确定性和不确定性变化,具有更高的预测精度,适合于短期预报。

基于遥感与GIS的民勤盆地荒漠垦殖研究

通过对民勤盆地1959年航片,1973年MSS影像,1987、1994、1998和2001年TM影像的人机交互目视解译结合自动分类,制作了6个典型年代的绿洲分布图。利用GIS软件进行迭加运算处理并进行面积统计,获得民勤盆地40年来荒漠垦殖位置变化图和面积变化数据。结果表明,40年来民勤盆地荒漠垦殖发展迅速,其中尤以70年代和90年代增加显著;荒漠垦殖范围扩展的方式主要有两种:一种是原有绿洲的"摊饼式"扩展,一种是向荒漠腹地的"跳跃式"推进;荒漠垦殖扩展的原因,早期主要受"以粮为纲"政策的影响,晚期在于绿洲生态环境的恶化和经济利益的驱动。荒漠垦殖的迅猛发展极大地破坏绿洲外围的生态环境,加速了荒漠化进程。

民勤盆地水资源可持续利用对策——2000年民勤水资源利用调查

水资源短缺和生态环境恶化已成为民勤绿洲面临的严重问题。本文在分析民勤盆地水资源特点及开发利用中存在的问题的基础上 ,本着水资源可持续利用的原则 ,从加强水资源保护与管理 ,发展节水农业生产体系 ,以及开源调水和减少人口等方面 。

甘肃民勤盆地人类活动对生态环境的影响及其生态环境变化对人类的反作用研究——民勤盆地社会调查结果分析(英文)

主要根据民勤盆地的社会调查资料分析了甘肃省河西地区石羊河流域下游民勤盆地近5 0年来人类活动对生态环境的影响以及生态环境变化对人类的反作用 ,并着重分析了当地人对当地生态环境变化及其原因的理解与认识 .认为民勤盆地存在环境恶化趋势 .该地区地下水位迅速下降 ,沙漠化、土壤盐渍化、植被衰退过程加快 ,这些生态环境变化对人类的生产、生活造成了重大而深刻的影响 。

民勤盆地生态环境需水优先次序和需水量

北方干旱地区由于水资源短缺,全面满足所有生态类型需水要求几乎是不可能的。因此提出应基于各生态类型的生态服务价值进行不同类型生态环境需水优先次序的划分,结合区域水资源及生态环境特点,优先满足生态服务价值高的生态类型需水要求,这将具有重要的现实意义。按照上述理论,将民勤盆地生态功能区和生态环境需水类型需水优先次序进行了划分,并根据盆地实际情况,制定了各生态环境需水类型需水量的需水原则。通过分析,认为目前民勤盆地首要满足的是绿洲边缘的防风固沙林带和盆地地下水位恢复两项生态环境需水类型所需水量。根据计算结果这两项合计为1.4682×108m3,其中防风固沙林带生态环境需水量为1.077×108m3,用于地下水位恢复的人工补给回灌量为0.3912×108m3。并通过与相关研究结果比较,认为本次计算结果趋于合理。

民勤盆地水文湿地与沙漠化演化

民勤盆地水文与湿地演化对当地生态与沙漠化具有重要作用。通过文献、遗迹及荒漠湿地样方调查和分析得出:历史上,民勤盆地水文与湿地演化分为自然水系、半自然水系和人工水系演化过程,从大面积尾闾湖泊、河流、沼泽、湿地到干涸与沙漠化发展,并随水文演化,植被也经历了从水生、沼泽、湿地逐步向中生、沙旱生、强旱生、超旱生植物演化,沙漠化扩展至全境,是长期气候干旱化和人类活动的结果。近年来,随着全流域水资源统筹,民勤盆地来水量增加,在局部地下水位上升与人工补给下,荒漠区形成了一些微域性湿地,表现在湿地区植被覆盖度大,生态正向发展,随着离湿地距离增加,地下水位下降,植被盖度渐低,土地沙漠化仍很严重,生态逆向发展。

民勤盆地地下水开发潜力分析

从地下水资源评价与利用统一的角度提出了地下水潜力的评价方法,介绍了地下水潜力的基本概念、计算公式及评价步骤,并对民勤盆地地下水潜力进行了计算分析,得出了民勤盆地地下水已无开发潜力的结论。

石羊河流域民勤盆地深层淡水资源

本文利用已有的水文地质资料,在2005年水文地质勘探及试验及综合物探资料的基础上,针对民勤盆地淡水资源匮乏,解决人畜饮用水困难问题,利用水均衡法对民勤盆地的深层地下淡水资源进行了计算评价。经计算淡水天然资源量为1072.85万m3/a,30年可采资源量为847.78万m3/a。

甘肃民勤盆地水资源条件变化对环境的影响

一、民勤盆地的自然环境和水资源特征 民勤盆地位于甘肃河西走廊东部石羊河下游,东面为腾格里沙漠,西、北紧接巴丹吉林沙漠,南部为走廊北山东段之断续弧山,为一地形封闭的内陆荒漠区。盆地大部为沙漠所覆盖,宜农地仅占总面积的9％。 盆地年降水量118毫米,蒸发量达2646毫米,呈典型荒漠自然景观特点。夏季炎热少雨,冬季酷寒干燥,热量充足,土质松散,风沙频繁,蒸发强烈,植被稀疏。