Study of Spatial Variability of Groundwater Environmental Characteristics in Cele Oasis

基于对策勒绿洲的78口井进行定位监测，水样分析，结合近50年的水文气象资料，应用遥感、地理信息系统、地质统计学方法和地下水化学分析方法，分析了策勒河出山径流变化特征；策勒绿洲地下水埋深、矿化度及TDS的空间变异特性，系统地研究了研究区地下水化学特征，阐明了地下水化学类型及其演变规律。研究结果表明：（1）策勒河径流总体变化趋势为：一是径流过程的变化规律呈锯齿状振荡；二是径流年际变化过程有丰枯变化周期，径流量在70年代和80年代初期出现过偏丰，而1964～1968年和1997，1998，2000～2004年期间径流量出现了偏枯；三是径流多年变化相对稳定，但又有减少的趋势。策勒河出山径流冬季至第二年春季初（10月到第二年4月）径流量小，只占全年径流量的11.3%，5月到9月径流量较显著，占全年径流量的88.7%。策勒河多年平均出山径流量1.25×108m3，最大年径流量为1.82×108m3，最小年径流量为0.72×108m3，最大年径流量与最小年径流量的比值为2.53，其 为0.21，策勒河在干旱区河流中属于低值区。（2）地下水埋深、矿化度和pH值均存在着强烈的空间相关性，其空间相关距离分别为9.76km、4.38km、2.66km；各向异性分析表明，在步长为8km范围之内，地下水特征的空间变异是各向同性的，当步长大于8km时，四个方向上的半变异函数发生了不同的变化，在90o方向上基本保持平稳，而在其他三个方向上出现不同程度的波动，当步长大于8km时，在45o和135o两个垂直方向上表现最为明显。（3）策勒绿洲地下水埋深总体趋势是从南到北变浅，东部地势为低凹区域，埋深最浅，最小为1.56m；矿化度分布趋势则是从南到北逐渐增大，水质较好的区域，地下水埋深较深，水质较差的区域，地下水埋深较浅；pH值高值区发生在绿洲东南部和中北部，pH值高的地方矿化度较低，而pH值低的区域矿化度较高。策勒绿洲耕地主要分布于地下水埋深为5～25m，且矿化度小于2.0g/L的区域，林地和草地分布于绿洲边缘区，该区域地下水埋深浅，地下水矿化度较高。（4）绿洲南部区域为地下水TDS的低值区，最小值为551mg/L，由南向北呈增加的趋势，在北部地下水埋深低值区的TDS最大值为7192mg/L；从地下水水流方向NNW-SSE上看，即从绿洲西南的低值区向北，在转向东北区方向，地下水TDS逐渐增加，最大值为3677mg/L。（5）策勒绿洲TDS分布格局为北高南低。在地下水TDS小于1.5g/L的地下水中，阴离子含量以Cl-、SO42-和HCO3-混合型为主，在TDS为1.5～2.5g/L的区域，阴离子主要以SO42-、Cl-为主，在TDS大于2.5g/L的高值区域，阴离子主要以SO42-和Cl-为主；地下水阳离子的含量，在TDS小于1.5g/L的区域均以Na+和Ca2+离子为主，Na+主要分布在TDS大于1.5g/L的地下水中；地下水化学类型变化复杂，主要从Na-Ca-SO4-Cl-HCO3、Na-Ca-SO4-Cl型向Na-SO4-Cl-HCO3和Na-SO4-Cl型演化；在补给区，地下水径流条件较好，含水层中易溶解组分SO42-、Cl- 、Na+、K+等不断被淋滤，并被地下径流带到下游绿洲区，以Na+、Ca2+、SO42-和Cl-离子占优势，形成TDS较小的Na-Ca-SO4-Cl-HCO3、Na-SO4-Cl-HCO3型地下水；从径流到排泄区，最终形成TDS较高的Na-SO4-Cl-HCO3、Na-SO4-Cl类型水。Based on 78 wells in the Cele oasis, monitored 78 wells and distilled water samples, and analysed water quality in Jun 2008. According to the Cele river near 50-year hydrological and meteorological information, the author used RS, GIS and geostatistic methods, analyzed spatial variability of data by the semivariogram and Kriging interpolation, which showed some merit in rational using the groundwater resources and preventing soil secondary salinization to provide a scientific basis. The main results were as follows: （1）The distribution of runoff is uneven in a year. The summer and the autumn have much more runoff, namely, the runoff account for 88.7% from May to September; the winter and the spring have less runoff, which account for 11.3% from October to next April. Variable coefficient of the Cele river was 0.21, and ratio of maximum and minimum value was 2.53. The interannual variation of runoff was relatively stable. （2）Groundwater table depth, salinity and pH had a strong space-related, and their space-related distance were 9.76 km, 4.38 km, 0.89 km. Anisotropic analysis shows that: h was in the range of 8 km, the spatial variability of groundwater characteristics was isotropic. But when h was beyond 8 km, the anisotropy of spatial variability was evidently changing in the direction of 45oand135o. （3）The results of Kriging interpolation indicated Groundwater table depth rised from south to north, the depth of eastern region is shallower and the minimum value is 1.56 m; with the change of groundwater table, it also was changing, and the distribution trend of Salinity was gradually increasing from south to north; high-value areas of pH value occurred in the south-eastern and north-central of Cele oasis, pH value of the local was high where salinity was low, and pH value of the regional was low where mineralization was high. Arable land of oasis mainly distributed in the region which groundwater table was from 5 to 25m, and mineralization was less than 2.0g/L; woodland and grassland mainly distributed in the edge of the oasis, the groundwater depth was higher. When the groundwater depth was less than 10m, groundwater mineralization is higher than 2.0g/L. （4）The result of Kriging interpolation indicated groundwater TDS rised from south to north（from 551 mg/L to 7192 mg/L）; along groundwater flow direction, namely groundwater TDS rised increasingly from southwestern to the northeast oasis. （5）When groundwater TDS was below 1.5g/L, the anion of groundwater was mainly Cl-, SO42-and HCO3-. When groundwater TDS was between 1.5 with 2.5g/L, the anion was SO42-and Cl-. When groundwater TDS was beyond 2.5g/L, the anion was SO42- and Cl-. In the other hand, when groundwater TDS was below 1.5g/L, the cation of groundwater was mainly Na+ and Ca2+. When groundwater TDS was beyond 1.5g/L, the cation was Na+. The type of shallow groundwater chemistry was complex, which transferred mainly from Na-Ca-SO4-Cl-HCO3 and Na-Ca-SO4-Cl to Na-SO4-Cl-HCO3 and Na-SO4-Cl. In the places of recharge area, the runoff condition was better. some ions in the aquifer which were dissolved and bringed to Cele oasis including SO42-, Cl-, Na+ and K+, so Na+,Ca2+,SO42- and Cl- were more, and the type of groundwater chemistry were Na-Ca-SO4-Cl-HCO3 and Na-SO4-Cl-HCO3. With TDS increasing and Ca2+ decreasing, the types of groundwater chemistry were Na-SO4-Cl-HCO3 and Na-SO-Cl in the drain are

基于RBFN模型的新疆土壤风蚀危险度评价

选取影响土壤风蚀的相关指标,运用GIS技术提取各指标数据,建立了RBFN(径向基函数网络)模型,并根据不同风蚀危险程度标准,选取了12个市县相关数据进行训练,确定了网络模型参数,对新疆87个市县的土壤风蚀危险度进行了评价。结果显示,东疆的吐鲁番哈密盆地为新疆土壤风蚀危险度极强区,南疆塔里木盆地、北疆的昌吉市—沙湾县沿线、富蕴县、福海县以及伊吾盆地是土壤风蚀的强度危险区,北疆西部、伊犁谷地和克孜勒苏柯尔克孜自治州的大部分市县为土壤风蚀的中度危险区,轻度危险区仅在阿勒泰市、伊犁谷地有零星分布

1998—2007年新疆植被覆盖变化及驱动因素分析

利用1998—2007年SPOT VGT归一化植被指数(NDVI)数据对新疆植被覆盖的年际和空间变化进行了动态监测,并从气候变化和人类活动双重角度分析了植被覆盖演变的原因.1998—2007年新疆植被覆盖变化经历了2个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平.新疆植被覆盖变化存在显著的空间差异,阿尔泰山地森林、巴音布鲁克草原等自然植被NDVI明显退化,农业灌溉区和生态建设地区的植被覆盖明显提高.从不同的土地利用类型来看,沙地和耕地的NDVI上升趋势显著,林地和草地植被的NDVI退化严重.研究表明,新疆植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和春季植被生长期的延长,年降水量的波动式下降是导致新疆植被覆盖变化呈现2个阶段的主导因素.农业生产水平的提高是新疆农业灌溉区NDVI不断上升的重要原因,同时,近年来大规模实施的生态建设工程所带来的生态效应正在呈现

策勒河出山径流特征及其趋势

根据策勒河近50年水文及气象资料,利用经验频率、Mann-Kendall非参数检验和非线性回归分析等方法,分析策勒河径流量的变化特征、变化趋势及其对气候的响应。结果表明:策勒河径流年内分配不均,夏、秋季偏丰,5～9月径流量占全年88.70%;冬、春季偏枯,10月到次年4月径流量占全年11.30%,策勒河变差系数为0.21,径流最大值与最小值之比为2.53,河流年际变化相对稳定;Mann-Kendall检验得出近十年出山径流量有减少的趋势;月平均流量与月平均降水量、月平均蒸发量和月平均气温之间存在复杂的非线性关系,非线性回归模型模拟的月平均流量与实测值对比,确定系数为0.73,模拟效果较好,月平均蒸发量与月平均流量呈负相关

塔里木南缘策勒绿洲地下水空间变异性与土地覆盖关系研究

基于策勒绿洲78个取样点的地下水埋深、矿化度和pH值的观测资料,应用遥感、地理信息系统、空间插值和地质统计学分析的方法对所取数据进行空间变异性分析.结果表明:1)地下水埋深和pH值服从正态分布,矿化度服从对数正态分布;2)地下水埋深、矿化度和pH值都具有强烈的空间相关性,在步长为8km范围之内,地下水特征的空间变异是各向同性的,当步长>8km时,四个方向上的半变异函数发生了不同的变化;3)受盆地地形影响,地下水埋深从南到北变浅,东部区域埋深最浅,最小为1.56m;矿化度分布趋势则是从南到北逐渐增大;pH值高值区发生在绿洲东南部和中北部,pH值高的区域矿化度较低,而pH值低的区域矿化度较高;4)绿洲耕地主要分布于地下水位埋深为5～25m,且矿化度2.0g·L-1

策勒西部荒漠-绿洲过渡带地下水特征及生态影响分析

荒漠-绿洲过渡带属于典型的干旱区生态环境脆弱带,在这交错带上植被的生长与分布受地下水环境状况(地下水埋深、水质)制约,显示出地下水重要的生态调控作用。通过对过渡带的观测井数据资料进行分析,结果表明:地下水埋深的年内变化趋势与地表径流变化联系紧密,埋深最高一般发生在1~3月,埋深最低一般发生7~9月,最大变幅在0.23~2.25m之间;地下水中对矿化度起主要作用的阳离子是(Na++K+),Mg2+次之,Ca2+最小,阴离子是C l-、SO42-,HCO3-次之,CO32-在其中的比重最小,几乎为零;矿化度小于5g/L,植被生长不会受到抑制,植被生长与分布主要取决地下水埋深

塔里木盆地南缘策勒绿洲区地下水TDS空间变异及水化学特征分析

基于策勒绿洲78个取样点的地下水的观测资料,结合地理信息系统,运用地统计学方法和Sigmaplot10.0中的Piper模块,研究塔里木盆地南缘策勒绿洲区地下水TDS(Total Dissolved Solids)的时空变异,揭示地下水水化学特征及其演变的主要水化学过程。结果表明:①地下水TDS存在强烈的空间相关性,其空间相关距离为4.4km,在步长为6 km范围之内,地下水TDS的空间变异是各向同性的,当步长大于6 km时,4个方向上的半变异函数发生了不同的变化;②绿洲南部区域为地下水TDS的低值区,最小值为551 mg.L-1,由南向北地下水TDS呈增加的趋势,在北部地下水埋深低值区的TDS最大值为7 192 mg.L-1;从地下水水流方向上看,即从绿洲西南的低值区向北,再转向东北区方向,地下水TDS逐渐增加,最大值为3 677 mg.L-1;③浅层地下水化学类型变化复杂,主要从Na-Ca—SO4-Cl-HCO3、Na-Ca—SO4-Cl型向Na—SO4-Cl-HCO3和Na—SO4-Cl型演化

塔克拉玛干沙漠腹地高大复杂纵向沙垄区沙丘分形特征

为了探讨塔克拉玛干沙漠小尺度风沙地貌形态特征,对沙漠腹地复杂纵向沙垄横断面的上覆沙丘的分形特征进行了研究。沙丘形态野外测量采用RTK(real-time kinematic)技术,并通过南方测绘软件(South Survey)量算形态特征参数。研究结果表明:(1)沙丘形态具有分形特征,饼状沙堆和沙片的分维数是1.292 2,新月形沙丘的分维数是1.286 6,简单线性沙丘的分维数是1.102 5,新月形沙丘链的分维数是1.085;(2)在不同地貌部位之间,分维数差异不大(1.0~1.3),变异系数为0.06,表明复杂纵向沙垄上覆沙丘形态有自相似性;(3)沙丘的各形态特征参数变异系数的空间变化趋势一致,且与分形维数呈显著的线性正相关(P<0.05),表明沙丘形态分形维数能客观反映沙丘形态特征。在塔克拉玛干沙漠腹地纵向沙垄区,沙丘形态分形维数可以作为反映风沙环境特征的定量指标

塔克拉玛干沙漠腹地高大复杂纵向沙垄区简单横向沙丘形态特征的空间变异

为了探讨小尺度风沙地貌形态的空间变异过程,对塔克拉玛干沙漠腹地高大复杂纵向沙垄横断面上简单横向沙丘形态特征进行了研究。沙丘形态野外测量采用RTK(real-tim e k inem atic)技术,并通过南方测绘软件(South Survey)量算形态特征参数。结果表明:简单横向沙丘形态特征参数及其相互关系具有空间变异性。在8个地貌部位之间,沙丘形态特征参数(不包括迎风坡度)存在显著性差异,主要体现在:垄顶、沙垄背风坡、其他地貌部位(包括垄间地和沙垄迎风坡)三者之间的差异。地貌部位、输沙风强度以及沙丘活动强度是驱动沙丘形态空间变异的因素。沙丘高度与翼展度余弦有负对数关系,发育指数与高度、迎风坡度成负线性相关,这些相关性的显著程度在垄顶、背风坡较高,在垄间和迎风坡较低