生态输水后塔里木河下游地下水的动态变化

以生态建设和环境保护为根本的塔里木河下游生态输水工程,在实施近3年中,有10.15×10⁸m^3/生态水分5次流向塔里木河下游地区.随着生态水流的到来,该地区生态环境发生了明显的变化,直接反映在输水河道周围地下水的动态变化以及下游植被的响应上.根据近3年在塔里木河下游对地下水的动态监测,就生态输水后地下水位的变化规律进行了初步分析.结果显示,输水后地下水位表现出明显的时空动态变化规律.从时间上看,距河道远近不同的地下水位升降规律各异;从空间变化看,地下水位表现出以输水河道为中轴向外变化逐渐减弱和输水后不同地区地下水位抬升幅度的差异;鉴于地下水在达到一定水位以后其变化明显趋向复杂,而不同植被生长所要求的水位不同.因此,确定输水后的最佳生态水位将对今后在塔里木河下游进行大规模恢复和重建工作具有重大意义.     

塔里木河下游生态输水后地下水的响应研究

由于近50a来人类不合理地资源开发,造成塔里木河下游的生态环境问题日趋严峻.为拯救下游绿色走廊,恢复和重建受损的下游生态系统,于2000年7月始,实施了塔里木河下游应急生态输水工程,水流于2001-11-02流进塔里木河尾闾--台特玛湖,使干涸近30a的台特玛湖重新受到水的滋润.笔者根据近2a在塔里木河下游的监测结果,通过对塔里木河下游地下水在河道纵向、横向的响应,地下水位响应强度及地下水位的变化带来下游天然植被的变化等方面对塔里木河下游生态输水工程进行阐述,分析了生态输水后地下水位响应的初步规律.研究结果表明:地下水位在一定范围内对生态输水的响应很明显,并由此带来下游生态环境向有利的方向转变.      

塔里木河下游生态输水对植被和地下水位的影响

由于近50a来人类不合理的资源开发,造成塔里木河下游的生态环境问题日趋严峻.为拯救下游绿色走廊和改善下游环境,于2000年7月始,实施了塔里木河下游应急生态输水工程,水流到达台特玛湖本文根据2a来在塔里木河下游的监测结果,通过对下游天然植被的一些生态指标的变化和输水后地下水位变化等资料进行对比分析,发现随着输水工程的进行,距输水河道一定范围内地下水位升高明显.相应地,下游植被的生态响应也很显著,沿河岸许多种草本植被又重新出现,而一些耐旱乔、灌木随着生境的改变,长势也出现明显好转,主要表现在植被盖度、植物多样性指数和丰富度指数的提高以及胡杨冠幅的加大.同时,研究结果表明,截止2002年9月,在塔里木河下游中段,生态输水对地下水影响范围为800m,天然植被恢复的范围为700m.由于环境条件的差异,在不同区段的影响范围不一样,总体上表现为由上而下逐步递减的趋势.     

胡杨生理指标对塔里木河下游生态输水的响应

根据塔里木河下游受生态输水影响的断面和未受输水影响断面的胡杨生理指标脯氨酸、脱落酸和叶片含水量的变化,就胡杨生理指标对生态输水的响应进行了初步分析.结果显示:①在受到生态输水影响的断面,胡杨叶相对含水量增加,脯氨酸、脱落酸因水分条件的好转而分解降低;在未受到生态输水影响的断面,因为干旱胁迫程度的加重,胡杨叶相对含水量减少,脯氨酸、脱落酸因积累而增加.②在生态输水前,胡杨生理指标总体上与地下水位变化相一致,即:随着地下水位的降低,胡杨脯氨酸和脱落酸水平增加;随地下水位的升高,脯氨酸和脱落酸水平有降低的趋势.③从个别数据的异常看,在塔里木河下游,当地下水位较低时,地下水位的升降仅是影响胡杨干旱胁迫的一个因子.因此,在塔里木河下游开展的生态输水工程,对该区胡杨生长的影响非常显著,它在一定程度上缓解了胡杨水分的亏缺,减轻了干旱胁迫程度.      

塔里木河下游输水间歇地下水埋深及化学组分的变化

基于适时监测资料,对塔里木河下游2006年11月第11次输水停止后地下水埋深和地下水化学特征时空变化进行分析总结,结果发现,塔里木河下游上段地下水埋深自2007年3月～2009年9月呈增加变化,地下水主要离子含量以增加变化为主;中段地下水埋深呈增加变化,但主要离子的含量以下降变化为主要特征;下段地下水埋深从2008年8月起呈减小变化趋势,地下水中主要离子含量随地下水位的上升而增加.在各断面距离输水河道远处,地下水埋深变化首先与断面距离水源地大西海子水库的远近有关,距离大西海子水库较近的英苏断面在输水间歇地下水埋深呈增加变化,但变化幅度不大;喀尔达伊断面地下水埋深在输水间歇以增加变化为主;阿拉干和考干断面地下水埋深在2008年8月以后才开始受到输水的影响,地下水化学特征的变化则表现出较复杂的变化.     

塔里木河下游输水前后NDVI差异分析

运用统计方法分析塔里木河下游英苏、喀尔达依、阿拉干三断面输水前后归一化植被指数(NDVI)的差异大小并推测河畔植被对输水的响应程度。结果表明:随着输水进行,研究区NDVI与地下水埋深逐渐呈负相关趋势,NDVI增幅随地下水埋深减小逐渐增大;输水前后相同断面NDVI差异极显著,根据输水前后NDVI差值大小确定植被恢复速度为:英苏>喀尔达依>阿拉干;各断面NDVI在输水前没有差异,输水后断面间NDVI差异显著,根据差异大小确定恢复程度顺序为英苏>喀尔达依>阿拉干;以大西海子水库周边NDVI为参照,确定经7年8次生态输水英苏、喀尔达依、阿拉干三断面植被恢复度分别为20.2%、18.4%和8.4%。以上研究表明,研究区植被恢复仍然有限,坚持持续输水很有必要。     

塔里木河下游河道断流对土壤碳释放的影响

该文以塔里木河下游土壤碳释放为研究对象,利用LI-8100监测下游土壤碳释放速率,结合对塔里木河下游浅层地下水位、植被盖度、土壤容重等观测数据分析下游断流河道对土壤碳释放的影响,并分析研究人工应急输水工程对土壤碳释放/固定的反馈。结果表明:在极端干旱条件下,地下水位与土壤碳素释放速率之间存在密切关系,地下水位越深土壤碳素释放速率越慢;地表植被盖度与土壤碳素释放速率之间存在极其密切关系,地表植被盖度越低,土壤碳释放速率越小;塔里木河下游自断流以来至2015年,每年土壤有机碳损失195.42~323.44 t,自2001年实施应急输水工程以来,土壤有机碳损失趋势大大逆转,2000-2015年土壤有机碳每年固定164.03~320.5 t。下游生态输水工程不仅对拯救日益退化的塔里木河下游"绿色走廊"具有积极作用,而且对于区域碳源/汇功能具有重要意义。     

塔里木河下游第五次应急输水后地下水恢复量的计算

依据塔里木河下游应急输水前与第五次第一阶段输水后地下水的监测资料,分析了输水前后地下水位的响应特征:地下水位在应急输水前持续下降,呈近似水平状态;输水后则由于接受了河道渗漏的补给,地下水位表现出逐次回升的趋势且受输水的影响,宽度(距离河道)也随之加大。在此基础上,逐断面拟合了第五(I)次输水后地下水位与离河距离的二次多项式方程,同时运用地下水水均衡的原理,推导了计算地下水净恢复量的数学公式,并以此为工具对第五(I)次输水后地下水的净恢复量进行了计算。     

塔里木河下游地下水化学特征对输水响应的阶段性研究

通过对塔里木河下游英苏断面地下水化学特征在生态输水作用下变化的观测资料研究发现,地下水化学特征对间歇性输水的响应表现出阶段性的特点:在受输水影响的初期地下水中矿化度和主要离子含量呈现上升变化,随着输水的进行,矿化度和主要离子的含量逐步下降,最后又表现出上升态势.根据地下水盐变化特点可将地下水化学对输水的响应划分为3个阶段:初期阶段(盐分横向累积阶段)、中期阶段(淡化压盐阶段)和后期阶段(蒸发溶盐阶段);输水间歇地下水化学特征的变化与地下水化学对输水响应表现出的阶段性特征相一致的特点.在“盐随水来,盐随水去”规律作用下,地下水化学特征的阶段性变化受土壤盐分含量、与河道距离、输水水质、水量的影响,其中土壤盐分、输送水的水质与地下水位的抬升是主导因素,而距河道远近与水量的多寡则是导致与河道不同距离处阶段性变化时间差异的重要原因.从水盐运移规律的角度考虑,河道输水方式比面上输水方式更利于生态恢复.     

2000-2013年塔里木河流域生长季NDVI时空变化特征及其影响因素分析

受塔里木河流域综合治理工程实施和近期气候变化的影响,流域植被覆被时空分布产生一定的变化,厘清植被覆被与流域气候变化及人类活动的关系可以为塔里木河流域生态维护与治理提供科学参考依据。为此,论文以NDVI为指示因子,运用趋势分析、R/S分析、偏相关分析以及残差分析等方法,分析了2000-2013年综合治理工程期间NDVI的时空变化特征,并探讨及区分降水、气温气候因子以及人类活动对植被覆被变化的影响范围和程度,结果表明：1）2000-2013年,塔里木河流域植被生长季NDVI总体呈现增加趋势,增加速率为0.8%/10 a,平原区增速明显高于山区;且开都河-孔雀河流域山区、塔里木河干流的上、中游部分地区呈现比较明显的退化趋势。与此同时,塔里木河干流下游生长季NDVI持续改善。2）山区植被覆被变化主要受气候变化的影响,其中温度是高山区植被生长的主要限制因子,温度的增加促进植被的生长;中低山区以及出山口平原地区植被生长季NDVI变化是降水和温度共同作用的结果,且主要受降水的影响。降水与植被生长季NDVI变化呈正相关,温度与植被生长季NDVI变化呈负相关。3）平原绿洲区植被生长季NDVI增加主要是绿洲灌区面积不断增加以及塔里木河流域生态治理工程对植被恢复的结果,人类活动是该区域植被生长的主要驱动力。4）塔里木河干流生态闸工程在恢复下游植被的同时,也在一定程度上影响了上、中游地区的用水,尤其是导致中游植被出现退化趋势,退化速率约为0.1%/10 a。相关部门应进一步加强水资源的合理配置,充分发挥生态闸工程的水资源调度调控作用。     

Changes in groundwater levels and the response of natural vegetation to transfer of water to the lower reaches of the Tarim River

Restoration and reconstruction of the degraded Tarim River ecosystem is an important challenge.A goal of an ecological water conveyance project is to protect and restore the natural vegetation in the lower reaches of Tarim River by transferring water from Bosten Lake,through the river channel,to the lower reaches.This study describes the changes in groundwater depth during the water transfer and the respondence of riparian vegetation to alterations in groundwater levels.The results indicate that groundwater depth along the Tarim River channel has a significant spatial-temporal component.Groundwater levels closest to the river channel show the most immediate and pronounced changes as a response to water transfer while those further away respond more slowly,although the observed change appears to be longer in duration.With a rise in the groundwater level,natural vegetation responded with higher growth rates,biomass and biodiversity.These favorable changes show that it is feasible to protect and restore the degraded natural vegetation by raising the groundwater depth.Plant communities are likely to reflect the hysteresis phenomenon,requiring higher water levels to initiate and stimulate desired growth than what may be needed to maintain the plant community.Because different species have different ecologies,including different root depths and densities and water needs,their response to increasing water availability will be spatially and temporally heterogenous.The response of vegetation is also influenced by microtopography and watering style.This paper discusses strategies for the protection and restoration of the degraded vegetation in the lower reaches of the Tarim River and provides information to complement ongoing theoretical research into ecological restoration in arid or semi-arid ecosystems.     

新疆塔里木河流域生态脆弱带的环境质量综合评价

塔里木河流域是我国生态环境脆弱地区之一,流域内的不同区域,由于物质及能量匹配上不够协调,宏观上表现出不同的脆弱性特征.依据生态环境质量评价的有关原则,结合塔河流域生态环境的实际情况,筛选出20个指标,建立生态环境综合评价的指标体系.通过构建生态脆弱性指数,综合地反映了塔河流域生态环境质量的优劣程度.结果表明,阿克苏河流域属于生态环境改善区,叶尔羌河流域及塔河上游属于生态环境基本平衡区,和田河流域及塔河中游属于生态环境失调区,而塔河下游属于生态环境严重受损区,评价结果符合实际情况,对指导流域生态环境建设具有重要意义.     

Natural ecological water demand in the lower Heihe River

The ecological environment in the lower Heihe River has been deteriorating due to large water consumption in the upper and middle reaches, and less available water downstream. To restore the ecological environment in the lower Heihe River, the ecological water demand should be guaranteed. The natural vegetation area in the lower Heihe River was first obtained through the interpretation of remote sensing images taken in 1998. Based on the analysis for the Quota of the natural ecological water demand in the lower Heihe River and the determination of the natural ecological water demand calculation method, the ecological water demand in the lower Heihe River was calculated. Finally, the natural ecological water demand in the lower Heihe River under the current situation was calculated with the groundwater storage volume change method, Aweliyongrufe method and the measured water volume method. In comparison, the natural ecological water demand in the lower Heihe River is 3.91−4.05 × 10⁸ m³.