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浅析渭干河灌区地下水埋深时空变化特征摘要：地下水资源是人类赖以生存的重要因素，根据对新疆渭库绿洲的研究，得出地下水埋深的空间和时间变化的数据，对渭干河灌区的地下水埋深进行分析，结果显示，渭干河地下水埋深从渭干河的近处到远处逐渐下降，距离渭干河越近，地下水位越高，距离渭干河越远地下水位越低。
春季的地下水埋深相较于其他季节有下降趋势，地下水埋深也是逐年下降，所以我们应该合理运用地下水资源，节约地下水资源。
关键字:地下水埋深、空间特征、时间特征、渭干河灌区正文：地下水资源是人类赖以生存的重要因素，地下水资源是一定期限内，提供人类使用并且能得到补充而恢复的淡水资源，地下水资源的含量是非常有限的，而地下水的含量对绿洲的生态有着很深的影响，由于人类近几年对生态环的破坏，导致之地下水的污染、水质下降，由于树木草地的破坏，造成水土流失、徒弟荒漠化，地下水资源由此受到不晓得影响，因此科研人员加大研究力度，由点及面从研究渭干河灌区地下水深来了解地下水深的变化。
渭干河灌区地处天山南麓、塔里木盆地北缘的渭干河冲洪积平原，他它是新疆具有代表性的冲击平原，渭干河灌区是喜娘一个古老的平原，经过广大劳动人民千年的努力，这里水草丰茂，人们的农业发展也很繁荣，但由于人口的增长以及人类的无知，生态环境有所破坏，地下水资源也受到了冲击，所以对渭干河灌区地下水埋深时空变化进行研究，深入了解地下水深的变化，从而制定出合理的方案来保护地下水资源，然后利用资源进行合理的改造和发展。
由研究表明，渭干河灌区春季的地下水位相比其他三个季节的低，表明春季的灌溉对地下水埋深有一定的影响。
从空间特征研究可以看出，河水的渗透对地下水埋深有影响，距离渭干河越近地下水位越高，距离其越远，地下水位越低。
1.地下水埋深的空间特征根据历年研究人员所记录的资料看，渭干河灌区靠近渭干河的地方地下水位高，而远离渭干河的地下水埋深。
因为河水的渗透力有限，所以距离近的渗透的比距离远的多，因此距离近的地下水位高.植被茂盛的地方地下水资源丰富，相比而言植被稀少的地区地下水资源稀少。
《基于SWAT-MODFLOW对宋古超采区地下水位动态变化的数值研究》篇一一、引言随着人口增长和工业化的快速发展，地下水资源在我国的采水量不断增加，因此地下水位的动态变化成为一个重要研究领域。
对于特定的地质条件和地下水流域，如何利用数学模型预测地下水位变化并进一步合理开采资源变得尤为关键。
本论文通过运用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）和MODFLOW （Modular Groundwater Modeling System）两大模型，对宋古超采区地下水位动态变化进行了数值研究。
二、研究区域及背景宋古超采区位于我国某地区，由于长期过度开采地下水，导致地下水位持续下降，进而引发了一系列地质环境问题。
因此，对该区域的地下水位动态变化进行深入研究，对于合理利用和保护地下水资源具有重要意义。
三、研究方法本研究采用SWAT和MODFLOW两大模型进行数值模拟。
SWAT模型主要用于模拟地表水和地下水之间的相互作用，以及流域尺度的水文过程；而MODFLOW模型则用于模拟地下水的流动和地下水位的变化。
（一）SWAT模型应用首先，根据宋古超采区的地理、气候、土壤和植被等数据，建立SWAT模型。
通过输入气象数据、土地利用类型、土壤类型等参数，模拟地表径流、蒸散发等水文过程，从而为MODFLOW 模型提供边界条件和输入数据。
（二）MODFLOW模型应用在SWAT模型的基础上，建立MODFLOW模型，将SWAT 模型输出的数据作为MODFLOW模型的输入。
通过设定合理的参数，如渗透系数、储水系数等，模拟地下水的流动和地下水位的变化。
四、结果分析（一）模拟结果通过SWAT-MODFLOW模型的数值模拟，得到了宋古超采区地下水位动态变化的趋势和规律。
结果表明，在过度开采的情况下，地下水位呈现持续下降的趋势。
（二）结果分析分析模拟结果，可以得出以下结论：1. 宋古超采区的地下水位受过度开采的影响较大，呈现持续下降的趋势。
荒漠绿洲过渡带斑块植被格局动态及土壤水文特性研究荒漠绿洲过渡带斑块植被格局动态及土壤水文特性研究摘要：荒漠绿洲是生态系统中的重要节点，其过渡带是绿洲植被与荒漠植被之间的关键区域。
本研究通过对某荒漠绿洲过渡带斑块植被格局的动态变化进行观测，并结合土壤水文特性的研究，探讨了绿洲过渡带的生态环境特征、植被格局对土壤水文特性的影响。
关键词：荒漠绿洲；过渡带；斑块植被；植被格局；土壤水文特性1. 引言荒漠绿洲是位于干旱地区的一片绿洲，被认为是生态系统中的稀有景观。
绿洲过渡带是绿洲与周围荒漠之间的过渡区域，具有独特的生态环境特征。
绿洲过渡带植被格局的动态变化以及土壤水文特性的研究对于了解荒漠绿洲的生态过程具有重要意义。
2. 方法选取某荒漠绿洲过渡带作为研究区域，设立样地并进行定期观测。
通过遥感技术获取斑块植被的分布情况，并采用计算机软件进行植被格局分析。
同时，采集土壤样品进行土壤水分含量和质量的测定，通过水文特性的研究了解绿洲过渡带土壤的水文状况。
3. 结果与讨论3.1 斑块植被格局动态观测结果显示，绿洲过渡带斑块植被的格局动态变化明显。
在干旱季节，斑块植被呈现出较小的分布面积和数量，而在湿润季节，斑块植被则呈现出较大的分布面积和数量。
这种动态变化与季节性降雨量的变化密切相关，表明斑块植被对水分的敏感性。
3.2 土壤水文特性土壤样品测定结果显示，绿洲过渡带的土壤水分含量具有明显的垂直分布特征。
表层土壤的水分含量较高，而深层土壤的水分含量较低。
这种垂直分布特征与绿洲过渡带斑块植被的分布存在一定的关联性，表明斑块植被对土壤水分的利用具有一定的空间分布特征。
4. 结论本研究通过对某荒漠绿洲过渡带的斑块植被格局动态变化和土壤水文特性的研究，揭示了绿洲过渡带生态环境特征和植被格局对土壤水文特性的影响。
结果显示，绿洲过渡带斑块植被格局受季节性降雨量的影响较大，并且斑块植被对土壤水分具有一定的空间分布特征。
这一研究对于了解绿洲过渡带的生态过程和植被格局的形成机制具有一定的参考价值。
枯水期与丰水期地下水动态变化分析地下水是重要的水资源之一，它在满足人类生产和生活用水需求方面起着至关重要的作用。
然而，随着气候变化和人类活动的影响，地下水的动态变化也日益受到关注。
我们将分析枯水期和丰水期两个阶段地下水的动态变化，并探讨其原因与影响。
枯水期是指气候条件干燥的季节，降雨量较少，河流与湖泊的水位下降。
在这个时期，地下水受到降雨的影响较小，水位与地下水位密切相关。
在一些干旱地区，除了降雨稀少，人类过度地开采地下水也是导致地下水位下降的一个重要原因。
随着地下水位的下降，水井的供水能力减弱，农田灌溉受到影响，部分地区甚至会出现水源匮乏的情况。
此外，地下水位下降还会导致地表地下水相互作用的改变，地下水对地表水形成的补给减少，影响了湿地生态系统的平衡。
相反，在丰水期，气候条件湿润，降雨量较多，河流湖泊水位上升。
这个阶段地下水的动态变化主要与降水量和河流水位的变化有关。
降水量的增加会增加地下水的补给量，使地下水位上升。
同时，降水增加也会导致河流湖泊水位上升，河流湖泊的淹没区域扩大，地下水受到地表水的补给增加，地下水位进一步上升。
丰水期地下水位上升对水资源的保护和生态系统的平衡具有积极意义。
然而，在某些地区，由于土壤含水量较低或者地下水不易渗透等因素，丰水期地下水的补给量可能有限，地下水位上升受限。
除了气候因素外，人类活动对地下水动态变化也起到重要影响。
农业灌溉、工业用水和城市供水等活动都会对地下水的操控产生一定影响。
在枯水期，由于降水稀少，农田需要大量地下水灌溉，人类过度开采地下水会导致地下水位急剧下降。
而在丰水期，由于人类活动对地下水的利用减少，地下水位有机会得到恢复。
因此，合理利用地下水资源、控制人类活动对地下水的过度开采对于维持地下水动态平衡至关重要。
总之，枯水期和丰水期地下水的动态变化是气候和人类活动的综合结果。
了解这种变化的原因和影响，对于科学地管理和利用地下水资源，维持地下水的动态平衡具有重要意义。
干旱区绿洲植被动态变化研究与分析王 宏1，范英霞1（1.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队,新疆 乌鲁木齐 830013）摘 要：以2000年ETM+和2016年高分一号影像为数据源，对生态环境较为脆弱的拜城绿洲盆地区进行土地利用/覆盖类型分类，分析绿洲盆地植被时空动态变化。
研究结果表明，2000～2016年耕地面积增加了155.94 km 2，密林地在研究期内面积较为稳定，没有明显变化；而灌木林地和沼泽湿地近16 a 间面积分布减少了11.15 km 2和14.89 km 2。
因此保护和恢复木扎尔特河流域的天然植被资源，保持绿洲自然植被生产力的稳定性至关重要。
关键词：测绘成果分发；全生命周期；保密安全中图分类号：P 237 文献标志码：B文章编号：1672-4623（2018）08-0067-04绿洲是西部干旱区特有的一种自然地理状态，其分布格局基本为山地—绿洲—荒漠。
同时绿洲是维系干旱地区人民生存、活动与发展的基本场所，是干旱区人民赖以生存的基石，因此绿洲的稳定性是维系绿洲人民生活、生产的重要前提[1-3]。
而绿洲植被是反映绿洲稳定性的重要指标之一，绿洲植被的覆盖状况及变化是绿洲生态环境脆弱程度的重要体现和表征[4-7]。
本文选择受大陆性干旱气候和山盆相间地貌格局影响，发育典型干旱区绿洲的拜城盆地作为研究对象，运用RS 、GPS 、GIS 技术，定量研究该典型绿洲生态植被的动态变化，从而分析绿洲生态植被的变化趋势及其影响因素，对今后如何保持绿洲自然植被生产力稳定提供一定的科学依据。
1研究区概况拜城盆地位于80°44′～83°17′E 、41°26′～42°20′N 。
该绿洲盆地地处新疆天山中段南麓地带，却勒塔格山北缘的山间盆地，渭干河上游，总的地势是呈四周高、中部低，海拔1 190～2 600 m 。
本区长年水系发育，源于山区并依靠冰雪融化供水。
第36卷第3期2019年8月新疆大学学报(自然科学版)Journal of Xinjiang University(Natural Science Edition)Vol.36,No.3Aug.,2019塔克拉玛干沙漠克里雅河尾闾达理雅博依绿洲地表水、地下水对植被格局的影响机制∗师庆东1,2,3†，郭玉川1,2,3，周小龙1,2,3，戴岳1,2,3，依力亚斯江·努尔麦麦提1,2,3，李诚志1,2,3(1.新疆大学资源与环境科学学院，新疆乌鲁木齐830046；2.新疆绿洲生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐830046；3.新疆大学干旱生态环境研究所，新疆乌鲁木齐830046)摘要：克里雅河尾闾沙漠腹地达理雅博依天然绿洲植被格局具有显著空间异质性，2017年克里雅河上游吉音水库建成，尾闾绿洲观测与研究相对空白，科学调控需数据与理论支持．为此在国家基金委的支持下，课题组2018年沿下游沙漠河段及天然绿洲纵横断面设置可长期观测的多个植被样方、样带；布设了地表水、网格化浅层地下水、中小尺度气象站等水文气象自动观测系统．此后，拟利用系统化的观测数据在空间相关统计、三维有限差分、有限元方法支持下构建和验证地表水、浅层地下水、土壤水、植被时空关系模型．揭示地表水对天然绿洲整体景观，浅层地下水对种群组合，土壤水对植物个体生长特征不同尺度上的影响作用与机制．阐明沙漠腹地绿洲植被空间格局影响因子及其作用、过程与机制是沙漠绿洲学和绿洲保护学的重要内容．关键词：塔克拉玛干；克里雅河；达理雅博依绿洲；地表水；地下水；植被格局DOI：10.13568/ki.651094.2019.03.001中图分类号：X143；P901文章标识码：A文章编号：1000-2839(2019)03-0253-06引文格式：师庆东,郭玉川,周小龙,等.塔克拉玛干沙漠克里雅河尾闾达理雅博依绿洲地表水、地下水对植被格局的影响机制[J].新疆大学学报(自然科学版),2019,36(3):253-259+286.英文引文格式：SHI Q D,GUO Y C,ZHOU X L,et al.Mechanism of the influence of surface water and groundw-ater on vegetation pattern in Daliyaboyi oasis at the tail of Keriya river in Taklamakan desert[J].Journal of Xin-jiang University(Natural Science Edition),2019,36(3):253-259+286．开放科学(资源服务)标识码(OSID)˖Mechanism of the Influence of Surface Water and Groundwater on Vegetation Pattern in Daliyaboyi Oasis at the Tail ofKeriya River in Taklamakan DesertSHI Qingdong1,2,3,GUO Yuchuan1,2,3,ZHOU Xiaolong1,2,3,DAI Yue1,2,3,Yiliyasijiang Nuermaimaiti1,2,3,LI Chengzhi1,2,3(1.School of Resource and Environment Sciences,Xinjiang University,Urumqi Xinjiang830046,China;2.Ministry of Education Key Laboratory of Oasis Ecology of Xinjiang,Urumqi Xinjiang830046,China;3.Institute of Arid Ecology and Environment,Xinjiang University,Urumqi Xinjiang830046,China)Abstract：The vegetation patterns of Daliyaboyi pristine oasis in the hinterland of Taklamakan desert at the tail of Keriya river has significant spatial heterogeneity.In2017,Jiyin reservoir on the upper Keriya river was built,data and theory support were needed for scientific regulation,however there are lack of the observation and research data on the pristine oasis.Therefore,with the support of the national fund committee,the research group set up several vegetation quadrants and sample belts that can be observed for a long time along the downstream desert river reach and the vertical and horizontal sections of natural oasis in2018.Automatic hydrological and meteorological observation systems,such as surface water,meshed shallow groundwater and medium-sized scale∗收稿日期：2019-06-10基金项目：国家自然科学新疆联合基金重点项目（U1703237）.†通讯作者：师庆东（1964-），男，博士，教授，博士生导师，主要从事干旱区景观生态学、生态修复研究，E-mail:shiqing-dong@.254新疆大学学报(自然科学版)2019年meteorological stations,have been set up.After that,the spatial-temporal relationship model of surface water, shallow groundwater,soil water and vegetation are planned to be constructed and verified by using systematic observation data supported by spatial correlation statistics,three-dimensionalfinite difference andfinite element method.The aim of the project will reveal the influences of surface water on the whole landscape of natural oasis, shallow groundwater on population combination and soil water on individual growth characteristics of plants.It is an important content of desert vegetation and oasis conservation science to clarify the influencing factors,functions, processes and mechanisms of vegetation spatial pattern of oasis in the desert hinterland.Key words：Taklamakan;Keriya river;Daliyaboyi oasis;surface water;groundwater;vegetation pattern0引言0.1研究区概况塔克拉玛干沙漠是中国最大的沙漠，面积约3.4×105km2，绿洲分布在沙漠边缘，是塔里木盆地人民生活的基本场所[1]．达理雅博依绿洲是塔里木盆地南缘第二大河流克里雅河的尾闾绿洲，该绿洲的独特之处在于其是深入塔里木盆地腹地具有相当规模的“原始”绿洲[2]，位置示意见图1．图1沙漠腹地“原始绿洲”达理雅博依位置示意图Fig1The location of pristine oasis Daliyaboyi in the desert hinterland该绿洲地处沙漠内部，自于田绿洲向北至达理雅博依绿洲中心直线距离约170km，沿河行走约200km，距绿洲最北部达270km．交通不便，相对封闭，处于半自然牧业状态，没有规模工、农业活动．绿洲整体约342 km2，在老乡政府所在地不足0.3km2的范围内有连片的房屋、学校、清真寺等，除老乡政府所在地有太阳能供电外，其余居民均为散居（部分居民家庭有太阳能，无固定持续电源），户距一般在1km以上，无固定道路，一般沿干枯河床和沙脊行走，靠地表水、浅层地下水生活和放牧[2]．周兴佳定义了原始绿洲的概念，即史前时期远古人类以狩猎、捕鱼等方式对自然绿洲资源的原始利用[3]．依据该定义，此绿洲处于与现存绝大多数现代绿洲不同的相对“原始”状态．2016年底自于田绿洲向北延伸90km铺装道路，2018年达理雅博依绿洲大部分居民迁出，集中于90km处，乡政府也搬迁至此，达理雅博依绿洲未来以生态保护和旅游开发为主．该绿洲的存在在绿洲生态学上极具科学价值[3,4]，通过文献和本项目组前期考察，近几十年来，由于气候变化和上中游人类活动的多重影响，该绿洲北部呈现明显退化趋势，地下水位下降，沙漠化进程明显，考察沿途多见被放弃的房屋（图2）．北部干枯河道的沙丘在5年左右的时间可以形成1m的高度（据向导描述和本项目组考察），退化过程正在进行中，河道沙丘由南向北呈现增大趋势，因而也是观察和研究原始绿洲荒漠化过程的绝佳地域．第3期师庆东，等：塔克拉玛干沙漠克里雅河尾闾达理雅博依绿洲地表水、地下水对植被格局的影响机制255（A）达理雅博依2006年被迫放弃的房屋庭院（B）20世纪80年代被迫放弃的房屋（C）20世纪90年代被迫放弃的房屋（D）被迫放弃的房屋，年代不详图2达理雅博依近几十年被放弃的房屋（2011年11月、2012年8月考察拍摄）Fig 2Houses abandoned in recent decades in Daliyaboyi (Shooting during the inspection in 2011November and2012August)由于该绿洲环境恶劣、交通不便，前期研究非常薄弱．克里雅河流域的研究多以于田绿洲主体及以南区域为主，即中游以上地区，于田绿洲以北克里雅河下游段的研究相对零散，多为考察性质，缺乏系统性．克里雅河的最大水量季节是6∼9月，此后为枯水期，但非枯水年每年6∼12月绿洲有地表水达到，每年10月份以后地表水是从哪里来的？达理雅博依绿洲降水稀少，植被生长主要依靠地表水和地下水，但地表水并不能流到达理雅博依绿洲所有有植被的区域，那么地表水与地下水转化过程如何进行的？沙漠中远离河岸的植被是如何维持生存的？地表水是否影响了绿洲的整体特征和近河岸的景观特征？浅层地下水是如何形成、运移的？浅层地下水水位对地表植被分布格局起到了什么作用？土壤水分与地形、地貌及地表水、地下水的关系等科学问题亟待解答，这些问题具有独特和重要的科学价值．克里雅河上游的吉音水库（36◦11 N ，81◦32 E ）于2017年年底竣工．其规划库容为0.83×109m 3，可控制克里雅河86%的水流量，于田县灌溉面积也将从50万亩扩大到135万亩，并为克里雅河下游天然绿洲胡杨林调水．达理雅博依绿洲在1950年前后人口为310人（55户）[5]，根据本研究团队2011年11月的调查，户口人数为1363人（325户），该绿洲1949年有各类牲畜9000头[4]，2011年近32000头，但绿洲可供人类生活居住的面积缩小了近50%（据遥感图与调查初步估算），人口和牲畜的数量增加和密度加大对自然环境已经衰退的承载压力更加强烈．于田县政府和达理雅博依乡政府将达理雅博依绿洲移民到中游集中搞生产，而这种移民到中游地区生活的方式将对下游生态环境产生何种影响？上游吉音水库建设目标之一是向下游调水，但在人与自然争夺水资源的过程中，人是拥有主动权的，向下游调水在何时？多大水量？这样的问题必须尽快回答，才有调水依据，否则会在人类自身利益的驱动下，给下游绿洲带来灾难性的后果．但是深入沙漠腹地的“原始绿洲”达理雅博依尚没有系统的观测数据与研究积累，地表水水量、地下水位监测，植被分布格局特征均不清楚，这很有可能造成中上游肆意无节制的用水，在人类利益优先的情况下造成该绿洲大面积的不可逆的缓慢退化，甚至消失．因此开展克里雅河下游地表水、浅层地下水对沙漠腹地天然绿洲植被格局影响机制研究既是科学研究的需要，也是现实发展的需要，迫在眉睫．256新疆大学学报(自然科学版)2019年0.2研究进展伴随全球生态与环境问题的不断突显，探寻水循环变化过程及与之相关的生态环境问题已经成为一种迫切需要，UNESCO/IHP第5阶段（1996―2001年）、第6阶段（2002―2007年）、第7阶段（2008―2013年）分别将“地表生态过程”“陆地生境水文学”“生态水文学与环境可持续性”作为主题之一．研究流域尺度上水文与生态之间的相互关系是生态水文学研究关注的热点，生态水文学已经成为一门联系多个学科的新兴学科[6]．地表水、地下水是生物群落结构和生物地球化学功能的关键因素[7,8]．国外学者多认为河流水文特征对流域生态系统具有重要作用，对水文生态过程准确理解需要长系列时间的数据观测，人类管理河流对流域带来的生态问题尚未认清与解决．大坝的形成导致森林面积的下降与河岸植物带的荒漠化[9]．Nilsson认为地下水水位的变化决定河流沿岸植物群落的结构和动态[10,11]．Yang认为半干旱地区地下水是满足河道流量和维持河道生态系统的重要因子，在一定的条件下地下水对地表径流有一定的贡献[12]．Owusu应用POLFLOW模型模拟了地表水和地下水的转换过程，并认为可以应用于流域的水资源管理[13]．国家自然科学基金重大研究计划“黑河流域生态-水文过程集成研究”在甘肃黑河流域开展的地下水动态变化与地表生态环境变化之间的关系研究取得了系统化的成果．程国栋认为通过建立联结观测、实验、模拟、情景分析以及决策支持等环节的“以水为中心的生态-水文过程集成研究平台”，可以揭示植物个体、群落、生态系统、景观、流域等尺度的生态-水文过程的相互作用规律，是干旱区流域生态学研究的重要内容[14−16]．王根绪指出河流廊道是干旱区荒漠绿洲的主要生态流，河流廊道的变化是导致荒漠绿洲景观格局变化的驱动力[17]．塔里木河流域生态水文学也一直是众多研究者长期关注的问题．宋郁东等探讨了塔里木水资源的形成、转化和消耗规律；水资源开发利用与生态环境的关系；水资源、生态环境与社会经济协调发展三个重点问题[18]．李小明研究认为植被稳定的必要条件是保持地下水位的相对稳定[19]．陈亚宁研究团队通过对塔里木河下游断流河道输水过程以及地下水监测断面和植被样地的实地监测资料分析，认为地下水埋深与天然植被的组成、分布及长势有直接关系．平原区地下水补给量主要是由地表水转化形成的，地下水补给量分布取决于地表水系的分布，主要来源于河流的线状补给和灌区的面状补给[20−23]．克里雅河是塔里木盆地南缘第二大河流，年径流总量为7.1×108m3，其发源于昆仑山山脉，在塔克拉玛干沙漠南缘发育了面积约1000km2的于田绿洲，然后深入塔克拉玛干沙漠腹地，在克里雅河尾闾形成了塔里木盆地现存最大的一处面积约342km2的天然绿洲——达理雅博依．对于该绿洲，学者们很早就发现了其研究价值，并特别注意到季节性洪水对绿洲形成和发育的作用[3,4]，周兴佳以克里雅河绿洲为典型例子，分析现代绿洲发育与演变的证据，并以绿洲沉积物的绝对年龄数据作对照，演绎了塔里木盆地南缘绿洲演变的序列与过程，认为气候（温度为主）、新构造和人类活动三个因素在不同时期的耦合决定了绿洲的性质和发展过程[3,24]．朱震达[1,4]、杨小平[25]认为近百年来，特别是近50年克里雅河下游牧业绿洲的严重退化是中游地区集中发展农业绿洲增加用水量及下游过牧、砍伐所造成的，而不是沙漠前移的结果．克里雅河下游达理雅博依绿洲具有重要的科学研究价值，但其目前的研究零散薄弱．科学研究是一个循序渐进的过程，地球系统科学的研究方法是一个从“采集观测系统”到“分析和解释”，再通过“概念化和数值模式”而进行“验证和预报”的循环往复、不断提高的过程[26]．从前期对绿洲生态水文学的研究来看，长期定位观测的数据是研究的基础，黑河流域和塔里木河流域的研究是最好的例证．因此，在克里雅河于田绿洲以北至达理雅博依绿洲利用现代观测条件尽可能地进行水文、气象、生态的自动长期观测，通过固定植被样带和样方，动态观测绿洲植被长势及生境，分析解释地表水、浅层地下水位对绿洲植物格局影响的时空过程，是诸多荒漠绿洲生态科学问题的基础．鉴于上述科学与现实问题，新疆大学克里雅河流域研究团队向国家基金委申请了2018年国家自然科学新疆重点联合基金“地表水、浅层地下水对沙漠腹地天然绿洲植被格局影响机制”并获批．1研究目标与主要研究内容1.1研究目标达理雅博依绿洲是沙漠绿洲学的独特地域，其科学问题众多，但目前的研究零散薄弱．本项目将在克里雅第3期师庆东，等：塔克拉玛干沙漠克里雅河尾闾达理雅博依绿洲地表水、地下水对植被格局的影响机制257河于田绿洲以北至达理雅博依绿洲区段利用现代观测条件尽可能地进行水文气象的地表水和浅层地下水位的自动长期观测，同时系统调查与水文观测系统相对应的植被群落特征，通过固定植被样带和样方，动态观测绿洲植被长势及生境，在系统观测的基础上，探明沙漠腹地原始绿洲地表水、地下水位、土壤水时空过程及地表植物群落响应，利用观测数据进行数值试验，构建地表水、地下水位变化引起植被变化的空间统计模型及机理模型，回答沙漠中远离河岸地表水的植被是如何维持生存的？克里雅河地表水与地下水位的时空过程机制是什么？地表水、浅层地下水、土壤水是如何控制沙漠天然绿洲植被格局的？独特绿洲的维系机制是什么等科学问题．1.2研究内容1.2.1达理雅博依绿洲植被空间格局分析沙漠腹地绿洲的植被格局特征既是沙漠腹地绿洲科学研究的需要，也是阐明地表水、浅层地下水对植被空间格局影响机制的基础．本项目采用传统野外调查方法结合高精度遥感数据对达理雅博依绿洲的土壤、地貌、植被分布状况进行综合调查，建立与地表水、浅层地下水观测点对应的网格化固定样带、样方构成的植被观测系统．按照不同类型植物群落与盖度对研究区的植物群落进行聚类分析，划分群落类型．1.2.2克里雅河下游地表水及河岸侧向地下水位时空规律克里雅河下游于田绿洲以北地区至达理雅博依绿洲一段尚未有国家水文监测站，本项目在克里雅河下游建立1∼2个多普勒雷达水位站及2∼3个垂直河道地下水位监测点，探明地表水及侧向地下水位之间的时空关系，同时监测和计算克里雅河下游地表水蒸渗及补给变化情况．在空间统计学支持下探明克里雅河下游地表水及河岸侧向地下水位时空一般规律特征．1.2.3达理雅博依绿洲及其周边浅层地下水时空过程根据达理雅博依绿洲自然形状、季节性地表水空间分布，结合绿洲内主要植被格局和植被群落盖度梯度，建立网格化地下水位同步自动监测井系统，记录观测井与地表水空间距离，地表植被特征，地形、地貌特征．采用地下水流数值模拟软件对研究区地下水演变规律进行数值模拟，分析绿洲浅层地下水位动态变化过程与空间分布规律．1.2.4地表水、浅层地下水过程对沙漠腹地天然绿洲植被格局影响机制研究在景观尺度上，通过TM遥感数据对绿洲景观进行分类，分析不同景观斑块类型结构特征及不同斑块类型的变化特征；根据地表水、地下水位与不同植物群落类型以及相同植物群落类型的不同盖度、长势梯度有相互的对应，结合生态水文学、空间统计学理论及方法，研究地表水、地下水、土壤水和植物之间的统计规律，探明绿洲内季节性地表水、地下水位及理化特征变化与不同植物群落类型的对应关系．2研究进展与展望2.1研究进展1）野外植被格局调查：于2018年7月（植被生长稳定期）对克里雅河下游进行了植被调查，共53个样方．调查范围主要集中在已建立的地下水监测井周边，同时用大疆（DJI）无人机进行了航拍．乔木样方大小为20 m×20m，灌木样方大小为20m×20m，草本样方大小为1m×1m．2）水文、气象观测建设：2018年11月，根据克里雅河下游河道的形状和河岸植被的分布梯度设观测井28口．在达理雅博依绿洲的主体设了5个监测断面，共19口监测井(图3)．所有观测井均使用自动记录仪（HOBO），水位监测频率为6次/天．3）提出了基于CNN-CPMF的植物群落自动分类方法：结合低空高空间分辨率无人机遥感影像数据，基于CNN的VGG16、VGG19和ResNet50网络结构分别对图像植物群落自动分类进行了特征学习．在10×10像素尺度上，建模精度从86.00%、80.00%、83.33%分别提升到92.56%、88.22%、90.29%．4）提出了基于CNN-TIN的胡杨种群分布参数提取方法：利用Python环境，调用Sklearn Cluster分类器进行K-means聚类算法较方便地提取了胡杨树质心位置，即作为胡杨树中心位置及对应的棵数，为后期计算胡杨群落参数提供了数据．258新疆大学学报(自然科学版)2019年图3克里雅河下游河道及达理雅博依绿洲地下水观测井位置示意图Fig3Locations of groundwater observation wells at the lower reaches of Keriya river and Daliyaboyi oasis2.2展望1）克里雅河下游河道径流过程模拟：利用网格状地下水探测井，结合克里雅河下游地表水与两侧地下水渗漏补给规律，通过马斯京根法进行河道径流过程模拟．2）绿洲内地表水、地下水时空过程：探讨绿洲内网状地表水体对地下水的补给过程，模拟分析不同径流过程下的绿洲地下水时空变化，通过河段渗漏损失实验结合地下水位动态观测，分析地表水体对地下水的补给过程，基于三维地下水流数值模型，模拟分析不同径流过程下的绿洲内地下水时空变化．3）利用同位素开展主要建群种的水分来源研究：运用稳定性同位素技术，对达理雅博依沙漠腹地绿洲不同冠径胡杨、柽柳木质部水源进行测定，探讨各冠径胡杨、柽柳的水分利用方式与效率．此研究为干旱荒漠生态系统植被保护和今后的生态建设提供参考依据．4）地表水、地下水对绿洲植被格局影响机制及生态需水研究：利用地表水、地下水与植被观测、调查数据，通过空间统计分析，探讨地表水、地下水在不同植物生长过程中的作用．探讨地表水、地下水对绿洲景观格局的控制过程，通过植被健康度与水分利用阈值关系计算绿洲生态需水量，为沙漠腹地绿洲可持续发展提供依据．参考文献：[1]朱震达.中国沙漠概论[M].北京:科学出版社,1980.ZHU Z D.An outline of Chinese deserts[M].Beijing:Science Press,1980.(in Chinese)[2]阿斯姆古丽·阿纳耶提.沙漠腹地绿洲达理雅博依原住民居住环境空间特征及环境适宜性分析[D].乌鲁木齐:新疆大学,2014.Asimuguli Anayeti.Spatial characteristics of aboriginal living conditions and environmental suitability analysis of Daryaboyi oasis[D].Urumqi:Xinjiang University,2014.(in Chinese)第3期师庆东，等：塔克拉玛干沙漠克里雅河尾闾达理雅博依绿洲地表水、地下水对植被格局的影响机制259[3]周兴佳,黄晓江,陈方,等.克里雅河绿洲形成、演变与综合整治[J].新疆环境保护,1994,16(4):30-37.ZHOU X J,HUANG X J,CHEN F,et al.Formation,evolution and 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