人为干预下石羊河下游地下水动态变化及生态效应研究

Groundwater is the most important water resources in arid areas; groundwater dynamic change is a specific performance in complex natural systems under the function of multiple factors. Especially in downstream of Shiyang River Basin, groundwater dynamics is strongly influenced by human activity. The ecological restoration measures of human intervention "closed wells and reduced the irrigation field" had implemented in the downstream of Shiyang River Basin in 2007. So, after the implementation of the measures for five years, how is response mechanism of human intervention to recovery groundwater under the conditions of long-term groundwater over-exploited formed ecosystem? The human intervention measures to promote groundwater recovery in the downstream of Shiyang River as the background, it is to study the regional groundwater level changes and the response of ecological environment factors after five years; it is to grasp the restore extent and temporal and spatial variation of the regional groundwater, analyze the effects of groundwater change on the main ecological factors and reveal the effect mechanism of human interventions on ecosystems. To establish the assessment system for the correct assessment of the overall effectiveness of the measures and rational allocation and optimal scheduling of water resources of the entire river basin provides basic data and scientific basis and it provides reference for other river ecosystem conservation and regional ecological recovery.

地下水是干旱地区最重要的供水资源，地下水动态变化是复杂的自然系统中多种因素作用下的具体表现。石羊河流域尤其是下游的地下水动态是受人类活动强烈影响的区域。2007年在石羊河流域下游实施了人为干预的生态恢复措施"关井压田"。那么，措施实施五年后，长期地下水严重超采条件下形成的生态系统在人为干预地下水恢复后的响应机制如何？本项目在石羊河下游人为干预促进地下水恢复为背景下，研究措施实施五年后区域地下水位的变化及生态环境因子响应；掌握区域地下水位恢复程度及时空变化规律，分析地下水变化对主要生态因子的影响，揭示人为干预措施对生态系统的影响机制，建立人为干预对地下水变化及生态系统影响的评价体系，为正确评估措施的整体效益以及整个流域水资源合理配置与优化调度提供基础资料和科学依据，并对其它河流生态系统保护和生态恢复提供参照。

本研究通过系统调查分析掌握了石羊河下游区域地下水现状及动态变化规律，并分析了人为干预对区域地下水及区域生态系统变化的影响，研究表明：（1）区域地下水埋深依然较大，地下水位状况依然严峻；不同区域间及区域内部地下水埋深差异明显，呈“两极”化发展趋势，且随时间变化差异呈逐渐增大。（2）近16年来，区域整体的地下水埋深分布呈现以各灌区为中心“多漏斗”格局，随即时间变化呈分化趋势；区域地下水埋深年变幅呈现自上游向下游分段变化格局，自西南向东北，两端区域地下水位呈恢复趋势，中段区域则呈现继续下降趋势。（3）区域内各地段地下水埋深变化具有较高一致性，主要表现在水位下降速度、恢复幅度，变化趋势及节点。（4）近16年区域地下水以下降为主，近5年出现水位回升，表明区域地下水位状况趋于改善。以2009-2010年度为分界，表现出为“下降放缓”和“开始回升”两个阶段。（5）地下水质出现恢复迹象，不同地段地下水矿化度变化不一，且表现出分阶段变化趋势。（6）人为干预措施通过供给侧、需求侧的双重影响，改善了水资源条件，区域水资源矛盾得到一定程度的缓解，促进了地下水位回升，区域地下水状况趋于改善。（7）人为干预对区域地下水变化产生明显影响的同时，也对区域生态系统产生了重要影响。主要体现关井压田和人工输水措施的直接作用和通过地下水恢复作用间接影响地表生态系统。两种作用对区域生态系统变化产生了积极的正向作用，但同时所引起的负向作用值得关注。（8）目前，区域生态系统的变化主要基于区域大环境背景下人为干预影响的结果，地下水位的恢复尚未对区域整体生态系统产生明显影响。（9）退耕（压田）地生态系统是一种受人工干扰后处于变化临界状态的农田生态系统，系统脆弱性强，正、逆向演替的机会均等，加之受区域干旱荒漠大环境背景的影响，其演变趋势值得注关注。