吐鲁番坎儿井水质分析

坎儿井与长城、京杭大运河并称为中国古代三大工程,它是世界上最大的地下水利灌溉系统。本文采用秩相关系数法,分析2011—2020年吐鲁番坎儿井水质变化。研究表明,十年间坎儿井水质均符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅱ类标准,未发生明显变化,满足农业生产与群众生活用水要求。

坎儿井地下水资源涵养与保护措施研究

坎儿井是在用的古代著名水利工程,也是我国重要的水利遗产,目前面临消亡的危险。针对这一问题,本文通过当地水环境演变趋势分析,重点分析了机电井对坎儿井出水量的影响;通过吐鲁番盆地山前冲积扇蓄洪入渗地下水技术论证,提出蓄洪入渗补给地下水的鱼鳞坑或拦洪坝技术方案,并进行了入渗效果分析;通过坎儿井破坏机理与加固技术研究,提出自旋式锚杆挂土工格栅喷(抹)混凝土的加固方案,修建了一处示范工程;最后对坎儿井地下水涵养技术进行研究,对非灌溉期和灌溉期农闲水量进行了预测,提出农用机电井和设置反滤回灌井回灌农闲水的两种技术方案,并通过现场试验验证了回灌效果。

坎儿井对海绵城市雨水蓄集策略的启示

我国城市快速发展忽视了水资源安全的建设,地下水超果严重、用水匮乏、地表雨水径流流失严重、内涝频发,城市面临严峻的水安全危机。海绵城市对雨水资源"渗、滞、蓄、净、用、排"的综合利用,是解决水患的重要举措,但其在缓解水资源匮乏上却捉襟见肘。被誉为"地下运河"的坎儿井,为雨水资源的有效蓄集与高效利用提供了新的启示。通过士欠儿井这一个独特的地下水利灌溉系统,水资源在地下被分散收集、统一运输、随时使用。其对水资源的蓄集、运输和使用所映射出的巧妙性、生态性与系统性智慧,对雨水蓄集后的高效利用,提供了生态观、系统观和安全观的借鉴价值。确定士欠儿井式的分散蓄集、一体化运输、统筹使用的雨水资源蓄输系统,能最大限度地释放城市海绵体的"安全弹性",以最经济的方式发挥海绵体节水、蓄水、用水、排水的城市功能,以促进资源集约型城市的健康发展。

机井和地下水位对坎儿井水量影响的数值模拟

长期以来坎儿井和机井是吐鲁番地区2种重要的灌溉水源工程,但由于吐鲁番地区机井布局和水源开采缺乏科学规划,造成区域地下水位的下降,直接威胁到了坎儿井的存在.为了探究机井抽水和地下水位对坎儿井水量的影响规律,在研究火焰山山前洪积扇水文地质条件的基础上,结合坎儿井独特的运行机制,建立了坎儿井出水模型,通过施加不同位置和数量的机井,变换抽水量和地下水位等方式以控制影响因素.结果表明:坎儿井水量与机井的距离和抽水量呈负相关,但会因其位置和排布形式的不同而产生不同程度的影响;单井对坎儿井水量的影响十分有限,群井对坎儿井水量的影响较大,其中又以集水段附近设置机井的影响最大;而在所有对坎儿井水量影响的因素中,地下水位起到了决定性作用.因此坎儿井的保护工作应以控制地下水位为主,同时严格控制坎儿井周围的机井数量和抽水量.

鄯善县山南灌区坎儿井恢复预测研究

以鄯善县山南灌区2010年地下水监测数据为依据,对3种不同节水方案下的灌区农业需水量进行了预测。方案一是维持现状灌溉面积2.13万hm2不变的强化节水方案;方案二是每年减少灌溉面积0.067万hm2至2032年基本农田为0.667万hm2规模;方案三是每年减少灌溉面积0.133万hm2至2021年基本农田为0.667万hm2规模。采取水均衡的方法分别对3种方案进行水资源供需平衡分析和灌区地下水埋深动态变化的预测。结果表明:从最有利于地下水恢复的方案三来说,地下水埋深的恢复过程仍然是缓慢的,且不能在短期内恢复灌区地下水埋深。因此,应采取其他相关的对策如增加地表水的配额、产业发展模式转型等措施,尽快改善山南灌区地下水超采现状,实现山南灌区地下水位的尽快恢复及坎儿井的永续利用。

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。

近60年鄯善县地下水补排量演变与坎儿井流量衰减关系

为揭示干旱区地下水补排量演变规律及其与坎儿井流量衰减的关系,通过梳理1949年以来鄯善县水资源开发利用、地下水资源调查评价资料,分析了地下水补排量的变化,划分地下水补排量演化的阶段。利用双变量相关分析法,分析了地下水主要补排量演化与坎儿井流量衰减之间的关系,并分析了其原因。结果表明:1)鄯善县地下水补排量的变化主要受人类活动影响,气候变化的影响微弱,且主要补排量变化的突变点与国家实施改革开放、西部大开发等政策的起始点相一致,政策是人为因素中的关键因素;2)坎儿井出流量与河道渗漏补给量、渠道渗漏补给量、田间入渗补给量、机井地下水开采量之间的相关系数依次为0.312、-0.327、-0.574、-0.959,说明坎儿井流量的衰减主要受机井开采地下水影响,其次为田间入渗补给量,河道和渠道(干支渠)渗漏补给影响较小;3)坎儿井出流量与地下水补排量的响应关系主要由其空间分布位置决定。该研究对坎儿井保护和超采区治理提供参考。

可持续视野的吐鲁番水文化遗产坎儿井

首先从历史和全球视角对水文化遗产坎儿井系统进行了概述,在此基础之上,分析了吐鲁番坎儿井系统的构成本质,并认为在吐鲁番城市地区地下水位持续下降的背景之下,坎儿井系统已经失去原有功能,因此,坎儿井保护和可持续利用的治本之道还在于恢复吐鲁番城市地区原有的生态系统,最后,从法律条例、公众参与以及水导向城市地区规划等视角,为坎儿井系统的保护和可持续利用提供建议和参考。

辐射管技术在坎儿井水量控制中的应用及数值模拟

坎儿井在吐鲁番地区灌溉、人畜饮水和环境保护等方面发挥着不可替代的作用。坎儿井常年自流出水,非灌溉期间水量除满足很少的生活用水以外,大部分水量无效蒸发而白白浪费。该文在分析吐鲁番地区坎儿井地质条件和坎儿井独特的运行机制的基础上,提出坎儿井水量人为控制技术——辐射管增水和水量控制技术。该技术的主要思想是:衬砌加固坎儿井集水段,并在集水段头部打设水平方向辐射管,改原坎儿井侧壁集水为辐射管集水,并在衬砌体内各个辐射管出水口接到一个汇水总管上,总管末端设置节制阀门,用于人为控制水量;利用立体建模的方法建立了增设辐射管的坎儿井渗流计算三维模型,论证了该技术的可行性。结果表明:利用辐射井技术改造后的坎儿井,集水范围扩大,单个坎儿井出水流量可以达到原来的2倍以上,效果十分明显;设置节制阀能够克服坎儿井水量无法控制的缺陷,是保护吐鲁番地区十分珍贵的地下水资源的有效手段。该技术的推广对坎儿井地下水资源的涵养与坎儿井保护具有重要意义。

新疆坎儿井水资源保护与可持续利用研究

以吐鲁番、哈密地区为例,对新疆坎儿井干涸趋势和区域地下水位动态变化进行分析研究。针对坎儿井现状存在的主要问题,依据区域水资源宏观配置对坎儿井保护利用的要求,从调整经济结构、发展农业节水、建设节水型城市、新建山区调节水库、减少地下水开采量以及加强污水回用等方面,提出了新疆坎儿井水资源保护利用的战略目标和具体保护措施。

坎儿井水产蛋白酶菌株X-34产酶条件及其部分酶学特性研究

从吐鲁番坎儿井水样为实验材料,筛选出一株产生蛋白酶活性较高的X-34菌株,经生长特点、菌体及菌落形状和生理生化指标和16S r RNA基因序列比对分析,将该菌株鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),并对其产酶条件和部分酶学特性进行实验研究,结果显示:该菌株最佳产酶条件为:时间为48 h,温度为37℃;初始pH为7;装液量为80 mL,碳源为葡萄糖,氮源为牛肉膏。该蛋白酶的作用最适温度为40℃,反应最适pH为7.5。在最适条件下,X-34菌株产生的蛋白酶活力达到1558 U/mL。

坎儿井功能衰退:干旱区人水关系的演变

坎儿井是新疆干旱地区利用水资源最为经济、有效的水利工程,对绿洲农业的发展起着重要作用。用水文化、生产用水制度、生活用水规范和用水组织,维护了坎儿井的正常运行和用水秩序,人水关系处于平衡状态。而机井因缺乏综合规划配置,布局不合理,又过度开采地下水,导致坎儿井水量不断减少甚至干涸。村民用水负担增加,村庄社会交往空间改变,甚至举家向有水地方迁移。自来水取代坎儿井饮用水源的高级功能,彻底割裂了坎儿井与村民的亲密关系,人们遂转向使用它纳污的低级功能,人水之间的平衡关系被打破。人们关于坎儿井的用水规范、价值观念发生改变,维护工作懈怠,人水关系陷入恶性循环。新疆绿洲农业面临"资源性"缺水和"功能性"缺水的双重风险,重建和谐的人水关系,寻找可持续发展的道路,是亟待解决的理论和现实问题。

吐鲁番地区恢复坎儿井的必要性分析

吐鲁番地区干旱少雨,降水量远远低于蒸发量,独特的干旱气候和绿州经济特点决定了水资源开发、节约与合理利用的必要性。通过对吐鲁番坎儿井的长期研究分析,可以看出坎儿井是吐鲁番人民的农田灌溉和日常生产生活的主要水源之一。因此应大力推进保护、管理、恢复、加固、发展坎儿井工程的建设,引起全社会人们的重视。

高昌区煤窑沟灌区水资源开发与存在问题分析

煤窑沟灌区是吐鲁番市高昌区重要的棉花和葡萄生产基地。要想为高昌区水资源可持续利用和管理提供规划基础评价数据,在查清煤窑沟灌区水资源状况的基础上,采用地质勘察和调查法,对煤窑沟灌区地表水引水量,地下水开采量,坎儿井、泉水出流量的开发利用及存在的问题进行探讨,以期为当地水资源管理和开发提供科学依据。

坎儿井出水量影响因素的数值模拟分析

坎儿井水作为吐鲁番盆地供水水源之一,为当经济社会的发展做出了重要的贡献。随着该地区地下水开发利用的不断增长,坎儿井出水量受到了严重的影响。为更好的保护坎儿井,利用数值模拟方法分析了影响坎儿井出水量的主要因素,包括坎儿井结构设计、水文地质参数、地表水体入渗和地下水位变化四个方面。结果表明,坎儿井的出水量与坎儿井斜率、机井与坎儿井距离、含水层渗透系数这几种因素的影响较为显著,其余因素对坎儿井出水量影响较小。其中,当坎儿井斜率小于0.003时,出水量迅速增大;当机井与坎儿井平均距离越近时,坎儿井的出水量越小,当距离大于1 km时,对坎儿井出水量几乎没有影响;当含水层渗透系数为1 m/d时,坎儿井出水量达到最大值。

基于区域多中心治理模式的生态恢复——以吐鲁番地区坎儿井水利系统的再生利用为例

快速的人口增长及工农业发展加剧了吐鲁番地区水资源供应不足的问题,现代水利工程使坎儿井形成的独特生态系统逐渐失衡,与坎儿井相伴而生的绿洲文明和特色文化景观也逐渐丧失活力。本文以坎儿井为切入点,以当下气候变化为契机,在分析吐鲁番地区水资源现状的基础上,提出基于区域多中心治理模式的规划、设计和实施途径,以探寻能够协调社会各方利益的公共环境治理新思路。具体策略包括:1)建立水账户管理体系;2)建立生态农业节水、控水机制;3)构建"农-牧-渔"循环发展模式;4)挖掘废弃空间的潜在价值。通过重新梳理场地的供需关系,重置现状资源与区域发展之间的平衡参量,发挥景观作为生态基础设施的功能性作用,上述策略可在各方利益达成共识的基础上形成公共利益,以实现韧性景观的构建及资源的可持续利用。