地下水引起的表生生态效应及其评价研究

【摘要】：我国西北地区是世界上典型的干旱半干旱地区之一，占国土面积的38％。干旱半干旱地区降雨稀少，时空分布不均，蒸发作用强烈，生态环境脆弱，总水资源量有限。工、农、牧业生产、人民生活与生态环境对地下水的依赖作用十分显著。由于对地下水引起的生态环境问题重视不够，地下水的生态价值在地下水资源评价与开发利用中没有得到应有的体现，产生了一系列生态环境负效应，严重制约着干旱半干旱区的社会经济发展和人类的生存空间。 本论文针对地下水所引起的表生生态效应问题，以水资源可持续利用与生态环境协调发展为目标，从理论上解决地下水生态价值的概念和面向生态的区域地下水资源评价理论与方法；从应用层面上研究秃尾河流域地下水引起的表生生态效应，从而为区内水资源开发利用和生态环境保护提供科学依据；从技术方法上将集中参数模型、分布参数模型和生态环境模型与GIS技术有机结合，使模型具有实时跟踪功能。 论文在上述思想指导下，在全面总结和分析地下水引起的表生生态效应研究现状，以及有关生态价值的概念基础上，从地下水与表生生态之间的关系出发，提出了地下水生态价值的定义，分析其内涵和外延，从而丰富了水资源生态价值的理论。 以地下水资源可持续利用与生态环境良性循环为目标，以系统思想为指导，以地质—水文地质条件为基础，以集中参数模型、分布参数模型和生态环境模型耦合以及GIS等技术为手段，提出了面向生态的区域地下水资源评价理论与方法，拓展了区域地下水资源评价理论。开发了基于MAPGIS的生态环境评价与预警信息系统，为地下水引起的表生生态效应评价与预警提供可视化和一体化的信息平台和评价工具，实现了评价与预警一体化和生态环境的实时跟踪功能。 通过对秃尾河流域内地下水与表生生态关系的野外调查，在深入分析流域水循环与生态系统特征的基础上，研究流域地下水位埋深、包气带土壤水盐与植被演替和河流基流量的关系，确定了流域内具代表性植被沙柳和旱柳的适生含水量和含盐量；提出小于1m是盐渍化水位埋深，1—3m是最佳适生水位埋深，3—5m是乔灌木承受水位埋深，5—8m是警戒水位埋深等，为地下水资源合理开发利用和生态环境保护提供了科学依据。探讨了影响表生生态环境的因素，建立了 地下水引起的表生生态效应递阶层次评价指标体系、评价标准和评价方法。 基于上述平台，采用模糊综合评判法开展了秃尾河流域现状评价，评价结果 表明，现状条件下流域总体生态环境状况较好;进行基于生态的地下水可采资源 评价，确定了分散开采方案下地下水资源允许开采量为11 .18x1o“m3/d;在此基 础上，提出了流域水资源合理开发利用的建议，为同类研究提供了借鉴作用。