基于遥感影像的新疆渭干河—库车河三角洲土壤水盐与植被覆盖度的关系

基于土壤样本实测数据及遥感影像数据,以典型干旱区新疆渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,采用像元二分模型估算植被覆盖度(Fractional vegetation cover,FVC),利用反距离权重插值及相关、中介效应等统计学分析方法,研究0~50 cm不同深度土壤水盐含量与FVC的关系,可为干旱区优化资源配置和制定生态恢复措施提供理论依据。结果表明:(1)FVC在空间上呈现由西向东逐渐减少的趋势,且随着土壤含水量的减少和含盐量的增加而减少。(2)各土层含水量均呈自上而下逐渐增加的趋势,各土层含盐量均呈自上而下逐渐减少的趋势,且不同深度水盐含量呈中等及以上变异性。(3)仅10~20 cm土壤含水量、FVC和0~10 cm土壤含水量间有中介效应的存在。深层10~20 cm、10~30 cm和30~50 cm土壤含盐量、FVC和0~10 cm表层土壤含盐量间有中介效应,即深层土壤含盐量通过影响表层土壤含盐量而对FVC产生影响。(4)0~10 cm表层土壤含盐量对FVC的影响最大,47.90%以上的FVC空间变异会受到该层土壤含盐量的影响,且不同深度土壤含盐量对FVC的影响效果均大于土壤含水量的影响效果。

新疆渭干河流域下游水生态问题与对策研究

开展绿洲水生态治理是实现绿洲高质量发展的必然选择。文章针对新疆渭干河流域下游存在的绿洲耕地扩张显著,水资源供需矛盾加剧,土壤盐渍化危害,农田排水存在面源污染等问题。针对性地提出了以水而定,合理确定绿洲适宜规模,优化绿洲水土资源管理;减少人为活动对荒漠-绿洲过渡带的扰动,促进过渡带植被自然恢复;坚持节水优先,统筹好节水、蓄水、调水与增水;系统推进流域退化生态系统保护与修复,开展山水林田湖草沙冰综合治理;综合应用盐渍化生态修复措施5个方面的意见建议。研究成果对于指导流域水生态系统治理、促进经济社会生态良好发展提供了思路。

渭干河流域浅层地下水水化学特征及成因分析

为探明新疆渭干河流域浅层地下水的水化学特征及其主要离子来源,综合运用数理统计、Durov图、Gibbs图、离子比例系数、绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR)等方法对渭干河流域2018年65组浅层地下水水样的检测数据进行分析.研究结果表明,流域内多数地下水取样点总硬度偏高,溶解性总固体中等,地下水以淡水为主.潜水水化学类型种类复杂多变,主要有HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Ca、SO_(4)·Cl-Na·Ca·Mg、HCO_(3)·Cl-Na·Ca·Mg和HCO_(3)·SO_(4)-Ca型;浅层承压水水化学类型以SO_(4)·Cl-Na型与HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Ca·Mg型为主.流域内地下水形成主要受到蒸发-浓缩作用,其次为岩石溶滤作用,其中Na+主要来自岩盐的溶解,少量来自于硅酸盐岩的溶解,Ca^(2+)和Mg^(2+)主要来源于碳酸盐岩的溶解,部分来源于蒸发盐岩和硅酸盐岩的溶解.此外,阳离子交换作用与人类活动影响对流域内地下水中化学组分的形成也有一定贡献.

渭干河上游流域近60年的入库水沙变化特征及趋势分析

研究干旱半干旱地区多沙河流的水沙特性及趋势,对流域内水沙调控、水沙预测具有重要意义。基于宏观(微观)的角度来详细研究干旱半干旱地区多沙河流的水沙特性及趋势,以期为流域内水沙调控、水沙预测提供理论帮助。应用累积距平法、ITA法和ITA-CB法计算克孜尔水库入库流量、入库输沙率,并分别从年内、年际、年代际3个尺度系统地分析流量、输沙率的变化特征与趋势。结果表明:(1)年内水沙分布特征高度相似,二者的最高值均分布在7月,其最低值分别分布在3月和1月,年际尺度上波动性强且差异明显;(2)年度入库流量呈现上升趋势且有增加倾向,夏季表现为上升趋势且存在减弱倾向,其中高值区升高趋势减弱,需要注意干旱的极端气候;(3)年度输沙率呈上升趋势,季度尺度下的趋势特征均表现为下降趋势,其中夏秋两季下降趋势有减弱倾向,冬季出现增强倾向。与传统分析方法相比,ITA与ITA-CB方法能够有效识别出序列内部间存在的微观趋势,有助于详细分析区域水沙的变化特征。

木扎特尔~渭干河水质状况调查评价

基于黑孜河、木扎提河、台勒外丘克河、卡拉苏河、卡普斯浪河以及渭干河上的7个水质监测站近十年的实测监测资料,对木扎特尔~渭干河水质进行调查评价,结果表明:木扎特尔~渭干河河流水质较稳定,变化范围在Ⅰ-Ⅱ类,pH值均分布在7.2-8.2以内,变幅较小,属于中性水,酸碱度基本一致。不同水期的水质类别随着年份的增长没有出现变劣的趋势,水质基本稳定,维持良好的水平。全年期水质类别基本维持不变;水质达标且无超标项目。评价结果为流域水污染防治及水资源可持续利用提供了参考依据。

渭干河灌区灌排管理与水盐平衡研究

灌排管理不当是干旱地区灌区土壤次生盐碱化发生和扩展的主要原因。该文以新疆渭干河灌区为例,利用多年的水盐监测资料,采用水盐平衡方法,确定了渭干河灌区的临界排灌比为9.19%,并深入讨论了确定排灌比的主要影响因素和在灌区灌排实际管理中的应用问题;通过对耕地和新垦荒地盐分动态的对比分析,表明干排盐措施在渭干河灌区具有可行性和必要性;探讨了节水条件下的灌区土壤盐分管理,指出在灌溉规模的一定的条件下,提高田间水分利用效率和保持必要的淋洗比是实现灌区土壤盐分平衡的关键。该研究对干旱半干旱区灌溉农业的可持续发展具有指导意义。

基于流域尺度的土壤盐分空间变异特征——以渭干河-库车河流域三角洲绿洲为例

土壤中水溶性盐的分析,是发展研究盐渍土盐分动态监测与预报技术的重要基础工作。针对目前干旱半干旱区广泛存在的绿洲土壤次生盐渍化问题,基于GIS和地统计学方法,研究了渭干河—库车河流域三角洲绿洲盐渍化土壤特征(土壤含盐量)的空间变异性。研究结果表明:渭-库绿洲土壤含盐量的空间变异性为中等变异,且随土壤深度增加而减弱。各层土壤的合理采样数为在95%置信水平,20%误差下的合理采样数目。高斯模型能够较好的拟合>10-30cm及>30-50cm层土壤含盐量的空间结构。各层土壤盐分空间变异性受到结构性与随机性因素共同作用的影响,呈强空间相关性。套合结构模型考虑到0-10cm层土壤盐分空间变异的尺度依赖性,能够更好的拟合0-10cm层土壤含盐量的空间结构。Kriging插值以及空间等值线分布趋势图能够直观的表现研究区内土壤盐分含量的空间分布状况和变化情况。研究为土壤特征变量空间变异分析与评价提供了普适性较强的实现方法,为构建盐渍土定量动态监测模型以及盐渍土的改良利用提供一定的科学依据。

渭干河灌区土壤水盐空间变异性研究

根据直线和网格布点法布置的150个取样点的测定资料,应用经典统计分析方法,探讨了垦荒地土壤电导率和重量含水率的空间变异性,并给出了不同置信水平及精度要求下两者的合理取样数目。应用自相关和半方差分析方法进一步讨论了土壤电导率及土壤重量含水率的空间变异结构和半方差函数模型。结果表明,垦荒地土壤电导率和重量含水率的空间变异都是有结构的,土壤电导率的最大相关域为9m,土壤重量含水率的最大相关域为6.4m。两者的半方差函数可用有基台的线型模型拟合。

新疆渭干河库车河绿洲人口-经济-环境耦合协调发展研究

渭干河-库车河绿洲（渭库绿洲）在我国西北干旱区绿洲中具有一定的代表性。文章在阐述人口、经济与环境相互协调发展的机理上,建立渭库绿洲人口-经济-环境耦合协调发展指标体系,并引入耦合协调度模型对该绿洲1995-2012年人口-经济-环境耦合协调进实证分析。研究结果表明：（1）经济综合得分和人口综合得分呈上升趋势且经济综合得分增长速度远大于人口综合得分增长速度,环境综合得分则呈下降趋势。（2）1995-2007年发展类型为经济滞后型,其中仅1995年、2003年、2005年人口发展超前。2008-2009年人口效益滞后,2010-2012年环境效益滞后。（3）耦合协调度呈持续上升的趋势,低水平耦合水平转为颉颃耦合,耦合协调类型经历了由中度失调衰退类-轻度失调衰退类-濒临失调衰退类的转化历程。虽然协调度和耦合协调度都有所改善,但是耦合协调程度都较低。通过对人口-经济-环境耦合协调的研究以期为提高绿洲发展质量、协调区域经济发展与绿洲生态环境的保护提供参考。

新疆渭干河流域地下水含盐量的时空变异特征

对面积约3 408 km2的渭干河流域地下水含盐量进行取样检测,应用地质统计学方法对取得数据进行了半方差函数分析。结果表明,该地区1998、1999年地下水含盐量变异函数曲线的理论模型符合球状模型;1997年、2000年地下水含盐量变异函数曲线的理论模型符合有基台线性模型。通过对1997年、1998年、1999年及2000年水样的分析,得出该地区地下水含盐量在时间与空间上皆存在明显变异性的结论。在空间尺度上,地下水含盐量从研究区的西北向东南方向有增加的趋势。从整体上看,研究区地下水含盐量东部高于西部;南部高于北部;东南部高于西北部。在时间尺度上,研究区东南部地下水随着时间的推移正向盐渍化加重方向发展。本文利用软件Geopack与Surfer7.0软件绘制了地下水含盐量的时空分布图,为该地区地下水盐分的管理与今后的防止盐渍化提供了决策依据。

基于能值的绿洲种植业系统可持续性及敏感性评价——以新疆渭干河流域为例

利用能值理论与方法对2000～2006年新疆渭干河流域种植业系统的可持续性与敏感性进行分析,研究结果表明:(1)种植业系统的能值总投入逐年上升,不可更新工业辅助能与可更新自然资源能是种植业系统主要的能值投入类型,地均能值投入在上、中、下游呈递增趋势;(2)种植业系统的能值总产出呈现逐年上升趋势,地均能值产出在上、中、下游依次增加,棉花是中游与下游重要的能值产出作物,玉米、小麦是上游主要的能值产出作物;(3)中游种植业系统的可持续发展指数较高,近年来基本处于稳定状态;上游与下游可持续发展能力偏低,并且表现为连续下降的趋势,形成上、下游可持续发展指数偏低的本质原因差别较大;(4)种植业系统对可更新自然资源能的变化响应较弱,对不可更新工业辅助能变化的响应最为明显;下游种植业系统在环境改善或恶化的情景下响应最为敏感,上游种植业系统对环境变化的响应较弱。

渭干河流域农业水资源消耗强度及影响因素

农业用水是干旱区水资源消耗的主体,通过流域农业水资源消耗强度和影响因素的研究来探索干旱区农业用水情况及进一步挖掘其节水潜力,对实现干旱区水资源可持续利用和加快社会经济发展具有重要意义。首先通过定量分析法,从区域和种植作物类型分析了2000-2009年渭干河流域农业水资源消耗强度变化特征;而后基于改进的差值分解分析法从不同地域空间探讨了农业水资源消耗强度变化的种植结构效应和效率效应;最后选取了可能影响农业水资源消耗强度的相关指标,运用SPSS回归分析了影响农业水资源消耗强度的因素。结果显示:(1)2000-2009年渭干河流域农业水资源消耗强度整体上呈显著下降趋势,不同流域空间下降幅度大小为上游(-0.99)、中游(-0.29)、下游(-0.22),不同作物水资源消耗强度减幅大小为:其他作物(苜蓿、甜菜和薯类等)(-2.91)、瓜果类(-0.90)、蔬菜(-0.86)、小麦(-0.60)、油料作物(-0.36)、玉米(-0.32)、棉花(-0.20)、林果业(-0.09)。(2)10 a间流域农业水资源消耗强度的下降主要归因于效率效应,其总体贡献率为95.41%,但种植结构效应和效率效应的贡献在不同地域空间表现出差异性。(3)人均农业产值、单位面积平均灌溉用水量、人均水资源量和年降水量对农业水资源消耗强度影响显著,其中农业水资源消耗强度与人均农业产值呈负相关;单位面积平均灌溉用水量、人均水资源量和年降水量与农业水资源消耗强度呈正相关。最后基于研究结果提出了降低农业水资源消耗强度的政策建议。

天山南坡渭干河流域地表水资源量及其变化趋势

渭干河流域由木扎提河、卡普斯浪河、台勒维丘克河、卡拉苏河、克孜尔河5条支流汇合而成,支流均发源于天山南坡,单独出流,汇集于拜城盆地的克孜尔水库,始称渭干河.渭干河是天山南麓三大河流之一,主要支流木扎提河发源于汗腾格里峰东坡的冰川集结区,河流源头多接冰川,以冰川融水为主要补给源.5条支流多年平均实测径流量27.98×108m3,干河流域地表水资源量为31.59×108m3,其中地表水资源可利用量为26.05×108m3.从渭干河流域的河川径流量组成可以看出,集水区河水来源于冰川融水、融雪径流、降雨径流,冰川融水量变化和降水量的波动,控制着河流径流量的大小变化.利用现有的观测数据和研究成果粗估分析流域地表水资源的变化趋势,预计近、中期径流量会相应增多.

渭干河绿洲不同土地利用类型土壤盐分的变化特征分析

土壤盐分的动态分析与监测,是实现盐渍化土地科学管理与利用的必要前提。运用GIS技术,结合地统计学方法,分析了渭干河绿洲土壤盐渍化的分布格局,探讨了不同土地利用类型下土壤盐分的变化规律。结果表明:土壤盐分离子含量随土层深度增加而减少,CO_3^(2-)和HCO_3^-变化不明显,整个剖面表现为:Na^++K^+>Ca^(2+)>Mg^(2+),SO_4^(2-)>Cl^->HCO_3^->CO_3^(2-),具有中-强变异性,除了HCO_3^-、CO_3^(2-)和Ca^(2+)外,其他盐分离子变异系数随深度增加而减小。不同土地利用类型的土壤含盐量具有显著差异垂向分布,耕地、荒地和草地、林地分别呈现为平均型、表聚型和底聚型盐分剖面,且各类型表层土壤(0～40 cm)含盐量依次为荒地(38.42 g·kg^(-1))>草地(16.30 g·kg^(-1))>耕地(5.37 g·kg^(-1))>林地(4.62 g·kg^(-1))。渭干河绿洲土壤属于重盐土类型,自然因素(蒸降比和地下水波动等)是土壤盐渍化的形成条件,而人为干扰(土地利用方式、灌排、施肥等)则促进了土壤盐渍化的发展。

土地利用变化时空特征与区域发展关系研究——以渭干河流域为例

基于三期遥感影像图,通过土地利用相对变化率、净变化速度和土地利用程度综合指数等,分析渭干河流域近20年土地利用变化与利用程度的时空差异,并探讨土地利用程度与社会经济发展水平的关系。研究结论如下:(1)渭干河流域土地利用类型以草地和未利用地为主,其类型分布和面积变化存在时空差异。1990—2008年流域林地、水域、建设用地面积逐渐增加,草地、沼泽、未利用地有所减少,耕地面积先增后减,总体有所增加。(2)因未利用地面积比重较大,流域各县的土地利用程度普遍不高,但近年有明显提高。库车、沙雅、新和三县土地利用程度综合指数逐渐增长,拜城县先增后减,总体有所增长。流域各县的土地利用效益均逐年增长,后期增长率远大于前期。(3)土地利用程度与区域社会经济发展水平存在正相关,土地利用程度综合指数越高,单位面积GDP和空间城市化水平越高。未利用地面积比重的空间差异对各县市城市化水平之间的差异具有较大影响。(4)人类活动加剧、社会经济发展等因子是流域土地利用变化主要驱动因素。

渭干河灌区参考作物潜在腾发量的计算及相关分析

利用Penman公式 ,根据位于渭干河灌区内的库车、沙雅、新和三县气象站 1992～ 1996年气象观测资料 ,计算了参考作物潜在腾发量并建立了参考作物潜在蒸发量与其它气象要素的经验关系。根据这些经验关系进行参考作物潜在腾发量的估算 ,其结果可供该地区作物耗水量等研究时参照使用。

基于NDVI分析渭干河流域绿洲耗水对地表径流的影响

利用NOAA/AVHRR NDVI遥感资料提取渭干河流域绿洲区1982―2006年NDVI数据,将绿洲区NDVI值和绿洲面积指标作为绿洲区以农业活动为主的人类活动综合因素,结合流域地表径流,分析了1982―2006年渭干河流域绿洲耗水与流域地表径流之间的关系。结果表明,近25年来,渭干河流域绿洲区来水量、绿洲总耗水均呈增加趋势,且绿洲总耗水在1995年发生突变,相对绿洲来水量的突变点滞后1年;流域绿洲NDVI值相对研究初期增加94%,表现为持续增加,绿洲面积相对研究初期扩张73.7%,表现为持续扩张;从流域绿洲NDVI值和地表径流变化关系看,绿洲降水对绿洲植被生长有较大作用,冰川径流起了调节绿洲来水量和维持绿洲稳定的功能;从绿洲面积和流域地表径流变化看,绿洲降水对绿洲规模的贡献为22%,冰川径流对绿洲的贡献为44%,绿洲来水量中降水径流对绿洲的贡献为34%。由气候变化和冰冻圈变化情景假设得出,未来冰川径流对绿洲贡献除气温不变外均呈减速增加趋势,绿洲降水对绿洲的贡献呈增加趋势。

绿洲耕地适宜面积确定与减灾研究——以新疆渭干河灌区为例

在干旱区,以农田为核心的绿洲规模过大,对绿洲的稳定性产生了广泛而深刻的影响。论文以位于塔里木盆地的渭干河为例,分析渭干河灌区当前所面临的主要风沙灾害,揭示了绿洲规模过大、农业耗水量过大。生态用水被侵占是导致农田生态环境恶化的重要原因。在此基础上,以水热平衡、水盐平衡理论分别计算了灌区适宜的规模与耕地面积。根据模型计算结果,提出了控制耕地规模、确保生态用水的宏观对策。

渭干河平原绿洲灌区合理灌排比探讨

根据灌区盐量平衡原理 ,采用实际监测资料 ,对渭干河及其所属的库车、沙雅、新和县平原绿洲灌区进行盐均衡分析 ,深入探讨了临界灌排比的影响因素及其确定方法。研究结果表明 :(1)灌排比的概念简捷明了 ,体现了干旱区水利建设、灌溉农业的特点 ,可作为衡量干旱区绿洲灌区水盐运动状况的一个指标 ,同时亦是进行灌排管理、规划设计的科学依据。 (2 )临界灌排比与灌溉引水量、排水量、河水含盐浓度、排水含盐浓度等因素有关。渭干河、库车、沙雅、新和灌区临界灌排比分别为 10 .80 ,6 .5 5 ,2 0 .0 9,2 1.48。若没有特殊的地形地貌 ,干旱区绿洲灌区临界灌排比为 2 1左右。 (3)在干旱区进行水量平衡计算 ,制定灌溉制度以及进行灌溉排水管理时 ,应保证有一定量的深层渗漏 ,便于淋洗盐分 ,同时应完善排水系统 ,使灌区在小于临界灌排比下运行。

渭干河流域农田生态系统服务价值变化及其影响因素分析

以渭干河流域为例,计算了2000—2010年间上游山区、中游山间盆地、下游冲洪积平原的农田生态系统服务价值变化,并采用多元逐步回归模型分析了人类活动对流域不同区域农田生态系统服务价值的影响。结果表明:渭干河流域农田生态系统综合服务价值呈中游山间盆地>上游山区>下游冲洪积平原的空间分异特征,单位面积农田生态服务价值则表现为上游山区>下游冲洪积平原>中游山间盆地;流域农田生态系统综合服务价值呈增长趋势,其中上游山区增加了3.86亿元、中游山间盆地增加了2.26亿元、下游冲洪积平原增加了6.02亿元;农田生态系统基本服务价值,上游山区、中游山间盆地及下游冲洪积平原年均分别增加0.56亿元、0.61亿元和0.75亿元;使用化肥等导致农田环境污染损失的价值表现出不同程度的增大趋势;农业耗水损失价值方面,上游山区和中游山间盆地年均分别减少0.19亿元和0.35亿元,下游冲洪积平原变化较小;回归分析结果显示渭干河流域农田生态系统服务价值的变化主要是由农业现代化以及种植结构调整引起的,流域不同地貌单元主要影响因子及影响程度具有较大差异性。