论文摘要
天山北麓中段位于准噶尔盆地南部,降水量少,蒸发作用强烈,水资源时空分布不均,生态环境脆弱。同时,该区又是新疆工农业最发达的地区,工农业生产及生态环境对地下水的依赖作用十分显著。随着该区域城市化进程的加快,人类大量开采、利用地下水,导致生态环境退化,生态环境问题严重制约着该区的可持续发展。本论文以地下水开采引起的生态环境变化为主线,以地下水资源开发利用与生态环境良性循环为目标,以天山北麓中段为例,构建了地下水开发诱发的表生生态环境效应评价指标体系,采用地下水流数值模拟模型与生态环境评价模型相耦合的方法,以ArcGIS为平台,对研究区生态环境现状和6种地下水开发利用方案下2020年的生态环境状况进行了评价,为区内水资源可持续利用、优化配置及与生态环境协调发展提供了依据。本研究获得以下成果：1.通过对天山北麓地区地下水与生态环境的野外调查及生态环境影响因素的分析,构建了天山北麓中段地下水变化所引起的生态环境效应的评价指标体系和评价标准。2.根据所建立的评价指标体系和评价标准,利用层次分析法确定了各评价因子的权重,以ArcGIS为平台,采用综合指数法对2003年本区生态环境进行了评价。其评价结果表明：生态环境好的区域主要分布在阜康—呼图壁—150团场以北及玛纳斯—奎屯—古尔图牧场以北的山前溢出带和细土平原中上部地区,生态环境中等的区域主要分布在阜康、乌鲁木齐、呼图壁、石河子、奎屯等主要城市周边的细土平原区及其南部的山前戈壁带和古尔图牧场以北、甘家湖—129团场—炮台牧点以南的细土平原中下部,生态环境差的区域主要分布在研究区北部及甘家湖南部的沙漠和沙漠区边缘地带,这与研究区的实际情况基本一致,表明所建立的评价指标体系是客观合理的。3.将地下水流数值模拟模型(分布参数模型)与生态环境综合指数评价模型(集中参数模型)耦合,对六种开采方案下2020年地下水位变化引起的表生生态效应进行了评价。其评价结果表明：(1)在“500工程”(引额济乌)实施前,保持现状水利工程不变(A1方案)开采到2020年,生态环境状况明显恶化,尤其是在山前溢出带和细土平原中上部,生态环境好的区域面积急剧下降,表明现阶段的水资源开发利用布局不甚合理,需要对其进行优化；在A1方案的基础上,保证河流基流量的前提下(A2方案)开采至2020年,除古尔图牧场和奎屯北部及蔡家湖东南的部分地区生态环境差的区域面积有所扩大,其它区域生态环境较A1方案均有所改善；在A2方案的基础上,灌溉定额和渠系渗漏量减少50%的情况下(A3方案)开采至2020年,生态环境好的区域较A1方案明显增加,生态环境较差的区域则明显下降。(2)在“500工程”(引额济乌)实施后,引“500工程”的水置换山前引水,增加河流渗漏量(B1方案)开采至2020年,生态环境好的区域面积比A3大,生态环境差的区域较A3有所下降；在B1的基础上增加规划集中供水水源地,减少下游沙漠边缘地下水开采量(B2方案)开采至2020年,生态环境同B1相比,在蔡家湖、新湖总场周边及沙湾西北部有明显改善；在B2的基础上进行节水灌溉,减少渠系渗漏量(B3方案),开采至2020年,生态环境较B2开采方案下有所改善,在150团场周边表现尤为明显。由此可见,在天山北麓中段这样的干旱区,由于区内水资源极其有限,即使采取节水或提高渠系灌溉利用系数等措施,仍不能满足生态环境良性循环发展的要求。要实现社会经济与生态环境协调发展,迫切需要实施“500工程”。以上研究成果,为天山北麓中段水资源利用与配置提供了依据,对旱区水资源开发利用和生态环境保护具有一定的参考价值。