西北地区地下水的地质生态环境调节作用研究.doc

 崔亚莉1 ,邵景力1 ,韩双平2 (11 中国地质大学 水资源与环境工程系 ,北京 100083 ;21 国土资源部 水文地质环境地质研究所 ,河北 石家庄 050803) 摘 要 :针对西北干旱区特定的生态环境条件 ,通过凝结水对沙生植物作用的分析以及地下水位埋深 对植物生长和土壤盐渍化影响的分析 ,探讨了地下水对生态环境的控制作用 ,认为地下水埋深及包气 带水分运动状况 ,是主要生态环境指标 ,保持合理的生态地下水位是防治植物死亡和土地荒漠化的关 键 ;维持适度的地下水位埋深 ,可以控制土壤水盐运移和均衡 ,达到改良土壤和改善地质生态环境的 目的 。文中还探讨了塔里木河和玛纳斯河流域水资源开发利用对生态环境的影响 。 关键词 :地下水 ;地质生态环境 ;凝结水 ;潜水埋深 ;盐渍化 中图分类号 : P64118 文献标识码 :A 文章编号 :1005 2321 (2001) 01 0191 06 西北地区的开发面临的首要问题是生态环境脆 弱 ,因此生态环境的保护和治理 ,对于西北地区经济 可持续发展具有重要的意义 。水是干旱区最为宝贵 的自然资源 ,它不仅是荒漠绿洲形成 、发展和稳定的 基础 ,也是影响生态环境最为活跃的因素 。干旱区 内陆水系统都是由河流贯穿联系的地表水和地下水 的统一体 ,构成一个独立的水资源系统和完整的生 态系统 。水资源的开发利用必然改变原有流域水量 平衡和生态平衡 ,引起环境变化 。 西北干旱地区生态环境十分脆弱 。据统计 ,其 土壤盐渍化面积约 210 ×104 km2 ,占全国盐渍化面积 的三分之一以上 ;而土地荒漠化面积约 15 ×104 km2 , 并以每年 2 0003 000 km2的速度增加 。因此 ,生态环 境的保护和治理 ,对于西北地区可持续发展具有重 要的意义 。 西北地区水资源的一个重要特征是地下水与地 表水关系密切 ,是两个相互依存 、相互制约而又相对 盐均衡 。这种改变 ,一方面使人工绿洲不断扩大 ,促 进了上游经济发展 ,另一方面不合理使用水资源造 成土壤次生盐渍化和流域下游荒漠化和沙漠化 。作 为水资源系统重要组成部分的地下水 ,不仅发挥了 重要的供水作用 ,而且还是生态环境变化的最重要 的控制因素之一 。 1 地下水的生态环境控制作用 1 . 1 凝结水对沙生植物的作用 干旱地区特别是荒漠地区的天然植被 ,对于防 止土壤沙化和阻止沙漠的推进具有重要的意义 。水 汽凝结量为这类植被 ,特别是一年生浅根性沙生植 被提供了重要的水分保证 。凝结水还可以调节植物 体内的盐分浓度 ,夜间可一定程度上抑制呼吸作用 , 减少作物的水分消耗量 ,从而减轻外界环境对植物 的影响 。因此 ,在干旱区研究凝结水及其影响凝结 独立的水资源子系统 。地表水主要通过河流 、渠系 、 量的因素具有特殊的意义 。 凝结水的水汽来源有两个方面 ,一部分水汽来 源于空气 ,晚间气温和地温均在降低 ,但地表温度下 降速率高于气温 ,当地表温度低于空气温度 ,且近地 表空气的水汽密度高于地表时 ,水汽从空气中向地 表运移 ,成为地表吸湿凝结水的水汽来源 ;凝结水的 另一部分水汽来源于包气带土层深部 ,傍晚后土壤 表层温度低于土层下部温度 ,且水汽密度也低于土 层下部时 ,水汽由下部向表层运移 ,同样成为土壤表 层凝结水的水汽来源 。水汽密度梯度主要由土壤中 平原水库渗漏和田间灌溉入渗补给地下水 ,而地下 水在溢出带又以泉排泄的方式作为下游河流的主要 补给源 。人工开采地下水和大量引用地表水灌溉改 变了自然条件下两水转化关系 ,打破了自然界的水 收稿日期 :2000 09 28 ;修订日期 :2001 01 15 基金项目 :国家“九 五”重 点 科 技 攻 关 资 助 项 目 ( 96 912 01 03) ;国家重点基础研究发展规划 (973) 资助项目 ( 作者简介 :崔亚莉 ( 1962 — ) , 女 , 副教授 , 主要从事水资源评价 与管理 ,现为中国矿业大学 ( 北京校区) 在职博士研究生 。 水汽压差和温度差引起 ,而且温度差是首要因素 。 新疆准噶尔盆地区南缘昌吉野外试验观测初步 成果表明 ① ,潜水埋深对凝结水的形成有较大影响 , 获得最大凝结量的土层厚度为 34 cm ,20 cm 深度仍 能观测到凝结量 。以细砂地层为例 ,当潜水埋深分 别为 015 ,2 ,4 ,6 m 时 ,在其它条件相同情况下 ,其年 凝结量 ②分别为 140 ,51145 ,46139 和 41133 mm ,分别 是当年降水量 (112 . 9 mm) 的 124 % ,45 . 6 % ,41 . 1