塔里木河下游间歇输水条件下地下水恢复与植被响应研究

论文题目: 塔里木河下游间歇输水条件下地下水恢复与植被响应研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 水利水电工程

作者: 杨鹏年

导师: 董新光,姜卉芳,李霞

关键词: 塔里木河下游,间歇输水,地下水数值模型,胡杨,生态恢复

文献来源: 新疆农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 塔里木河位于欧亚大陆腹地,二十世纪五十年代以来,由于上中游进行大规模的农业开发且水利建设的滞后,下游来水量逐年减少。自1972 年后,除个别丰水年外,来水量竟不能使供给塔里木垦区灌溉用水的大西海子水库有余水下泄,致使其下游358 公里的河道断流,大片胡杨林干枯死亡,绿色走廊开始衰败萎缩,生态环境变得极其恶劣,引起了国内外的广泛关注。2000 年4 月以来,适逢开都河天然来水连续偏丰之机,水利部和自治区人民政府做出了向塔里木河下游应急输水的决策,截至2004 年底,共组织了六次输水,累计从大西海子水库下泄生态水17.6 亿m3,台特玛湖形成了一定的水面。本论文依托水利部科技创新项目《塔里木河下游应急输水与生态改善监测评估研究》,分别运用水均衡法和水文法对历次输水后地表水、地下水及土壤水的转化进行分析,结果表明:由于采用逐次推进的输水方式,下泄的水量主要补给予大西海子～阿拉干一带的地下水,河道两侧的地下水与土壤水处于持续恢复之中,地下水的响应宽度已达到距河1km 处。沿河横向:离河越远则矿化度越高,沿河纵向:矿化度从1～3g/L升高至数十克,在区域高矿化水的顶托下,形成了一条低矿化水度的潜水淡化带。利用地下水动力学的理论,建立了间歇输水河道两侧一维地下水非稳定流运动模型,从机理上对浅层地下水的运动加以认识。在此基础上以MODFLOW为工具,现状输水资料为数据源,分别建立了英苏剖面二维流与英苏至阿拉干间的区域三维流地下水模型,其中0～4m和4～6m埋深的面积由输水前的0.8km2和13.4km2上升至五次输水后的42.5km2和91km2;分别对线状和面状输水的效果进行了十年期的预测,表明面状输水的地下水补给量与0～4m和4～6m埋深的面积均大于线状输水,而地下水蒸腾量则小于线状,说明面状输水的效率高于线状输水,可在以后的输水实践中采用。自上世纪六十年代以来塔里木河下游绿色走廊的衰败既有自然原因,又有人类活动的影响,而流域内人类的生产活动是下游生态进行逆向演替的主要作用力。论文以恢复生态学的理论为指导,植被样方调查的结果为依据,分析了塔里木河下游在极端干旱的环境下,输水后植被恢复的自然生态过程,揭示了受损河岸植物群落恢复的过程及环境因子的响应关系。随着应急输水工程的开始,下游生态劣变的趋势得到了初步抑制,以胡杨为代表的荒漠植被开始得到了恢复。数据表明:英苏断面胡杨枝的年平均最大生长量达到了2.24mm,是输水前多年平均量的3.0 倍,在其余断面也有同样的结果。由地下水模型预测的埋深面积,利用上述分布模型推测出了英苏～阿拉干段可以恢复到生长较好状态胡杨的面积为27.8km2;利用相似比拟法,以1957～1959 年卡拉断面的来水量及1958 年统计的胡杨林面积为基础,预测出大西海子水库在年均下泄3.5×108m3水量的情况下,水库以下可恢复的胡杨林面积为209km2。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

第一章 前言

1.1 问题的提出

1.2 研究目的与意义

1.3 研究目标

1.4 关于河流—地下水相互转化的研究综述

1.5 关于恢复生态学与河流生态的恢复

1.6 塔里木河流域水资源与生态环境研究现状

1.7 主要研究方法

第二章 研究区自然地理概况

2.1 地形地貌特征

2.2 土壤与植被

2.3 塔里木河下游中下段土壤特点

2.4 下游各监测断面土壤物理特性

2.5 区域地质与水文地质

第三章 历次应急输水及水环境响应分析

3.1 应急输水概况

3.2 水流推进与区间耗水特征

3.3 河段水流推进特征分析

3.4 地下水水质特征分析

第四章 间歇输水河道地下水恢复研究

4.1 地下水动态变化特征

4.2 河道水量平衡计算

4.3 利用水文法计算包气带与地下水补给量

4.4 地下水恢复量分析计算

4.5 地下水恢复期维持水量分析计算

4.6 期望恢复水位所需的时间

第五章 间断输水下地下水非稳定流理论

5.1 河道渗漏过程

5.2 河道渗漏条件下地下水的非稳定运动

5.3 模型在输水中的应用

5.4 潜水蒸发条件下地下水非稳定流计算

第六章 间歇输水河道地下水动态数值模拟

6.1 数值模型的建立及解法

6.2 间断性输水河道断面地下水流模拟

6.3 塔里木河下游广域地下水流模拟

第七章 应急输水后植被恢复效应调查分析

7.1 输水前绿色走廊概况

7.2 输水后植被的响应

7.3 下游植被恢复面积预测

第八章 结论

8.1 关于输水及水环境响应

8.2 关于地下水恢复

8.3 关于地下水解析与数值模型

8.4 关于植被生态恢复

参考文献

致谢

作者简介

发布时间: 2005-08-04

参考文献

• [1].地下水三维流多边形有限差分模拟软件开发研究及实例应用[D]. 胡立堂.中国地质大学2004
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