李 燕，卢玉东，李鸿娟，王纪科，姜 凌

(1.长安大学环境科学与工程学院，陕西 西安710054;2.西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌712100)

腰坝绿洲地下水位动态特征及对植被变化影响

李 燕1，卢玉东1，李鸿娟1，王纪科2，姜 凌1

(1.长安大学环境科学与工程学院，陕西 西安710054;2.西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌712100)

地下水资源是干旱半干旱地区绿洲主要的供水水源，随着绿洲发展规模的不断扩大，为了满足日益增长的供水需求，加大了对地下水资源的开采导致了地质环境生态问题。本文结合实地调查、访问与统测方法，收集相关资料，测定地下水位，分析地下水位动态年内与年际变化特征，认为腰坝绿洲地下水位动态变化主要受人工开采影响，总体趋势表现为持续下降，并在开采期局部地区形成地下水位降落漏斗，受地下水位动态变化影响，绿洲防护林及周边荒漠植被处于衰退阶段，出现退化或大面积死亡现象。

地下水;动态变化;人工开采;植被衰退

腰坝绿洲(图1)地处贺兰山西麓干旱地区，降水量小，蒸发量大，由于没有河流等地面水源，地下水成为该地区的主要水资源［1］，灌溉和生活用水主要靠抽取地下水来满足，但受地下水的补给条件所限，由于过量开采，已导致地下水连续下降，从而引发了一系列植被生态问题。这些问题的出现与日益加剧，直接威胁当地人民生活，对绿洲的维持与进一步发展也构成了严重的障碍。

要解决这些问题，必需首先确定该绿洲区地下水资源的承载能力和保证可持续利用的允许开采量。2006年，在阿拉善SEE生态协会资助下，李佩成院士研究团队展开了阿拉善盟腰坝绿洲地下水资源承载力及可持续利用研究，取得了可喜的研究成果［2］。本文在上述研究基础上，针对地下水过量开采而出现的植被生态问题，以腰坝绿洲为研究区，结合典型农户调查、访问，收集生态环境状况、人口社会经济等资料，通过路线调查与访问，确定合适的水位统测井点，采用电测水位仪测定地下水位，并调查收集与统测井有关的水文地质基础资料。从理论和应用上，研究地下水开采情况下的水位动态变化特征，及受地下水位动态变化产生的植被衰退现象。

1 研究区地下水开发利用概况

1.1 地下水类型

该区主要有四种类型地下水:(1)分布于山前洪积倾斜平原区、湖相洼地及沙漠区的松散岩类孔隙水;(2)分布于贺兰山西侧山前带和腰坝绿洲南部的白垩系及第三系含水岩组的碎屑岩类孔隙、裂隙水;(3)分布于贺兰山区的三叠系、石炭系和前震旦亚界地层的基岩裂隙水;(4)分布于贺兰山区的奥陶系、寒武系、震旦亚界地层的碳酸盐岩裂隙溶洞水。

图1 腰坝绿洲地理位置图

1.2 地下水开发利用

腰坝绿洲地下水较大规模的开采始于1970年，截至1977年，灌区能够配套使用的机井共有197眼，灌溉面积37 768万亩。到1990年灌区的锅锥井已全部由深机井替代，配套使用的机井283眼，观测孔14眼。灌区的面积达43 293万亩。机井开凿深度一般为100 m以内，配3～4吋潜水泵，以井距为450 m的平均布井方式抽取地下水，单井灌溉面积250亩。

腰坝绿洲主要接受的地下水补给量，为北部和西北部贺兰山大气降水侧向补给量。由于降水量少，每年实际补给量只有2 000万 m3左右，而腰坝灌区灌溉用水每年达4 000万m3以上，所以有近一半的灌溉用水来自于含水层的静储量。近年的超量开采导致了灌区地下水位的持续下降。

2 研究区地下水位动态特征

地下水位的动态特征通常受到气象、水文、地质以及人工开采等诸多因素的影响，腰坝绿洲作为消耗型盆地的一部分，其动态变化最主要的是受当地人工开采的影响。

根据1980年至1997年18年的地下水长期监测资料以及2005年至2006年3个时期地下水位测量数据，反映出绿洲地下水位为下列主要变化特征。

2.1 地下水位年内动态变化特征

根据绿洲内长期观测孔历年动态监测资料分析，年内地下水位的变化主要依不同季节的农田灌溉水作有规律的变化。如位于绿洲东部的9号观测孔，见图2，南部的Q1号观测孔，见图6，西部的13号观测孔，见图4，北部的7号观测孔，见图3和中部的5号观测孔，图5，年内地下水历时曲线。

由图可知，绿洲不同常年观测孔的地下水位历时曲线的形状大体相似，显现出相同的变化规律。曲线的变化大致可以划分出以下几个时段。

1—3月，绿洲停止开采，地下水位由前一年的冬灌开始恢复，曲线平缓，到达3月份，水位趋于基本稳定。

4—7月，是绿洲开采强度最大的时段，此时绿洲水位大面积下降，形成地下水位降落漏斗，水位降到全年最低值，历时曲线到谷底。

7—9月，绿洲的地下水位开采主要用于秋灌，用水量小，水位较7月有所回升。

10—12月，绿洲一年中第二次大规模用水时段，主要用于冬灌，曲线下降，但降幅小于7月，此后水位开始恢复。

图2 1989年9号观测孔地下水位动态

图3 1989年7号观测孔地下水位动态

图4 1989年13号观测孔地下水位动态

2.2 地下水位年际变化特征

腰坝绿洲地下水位的多年变化，主要表现在由于人工超量开采地下水而产生的区域地下水位持续下降。其它因素所造成的动态变化不明显。据绿洲地下水常年观测孔多年监测资料分析，绿洲的稳定静水位出现在3月份，最低水位通常在6月份。由于本次实验未观测到2005年6月份的地下水位值，故用9月份的值进行比较。3月份和9月份的地下水位历时曲线(见图7)表明，绿洲开采期与非开采期地下水位多年变化趋势相同，总的趋势表现为明显的持续下降。

图5 1989年5号观测孔地下水位动态

图6 1989年Q1号观测孔地下水

图7 5号观测孔3月、9月水位历时变化曲线

3 地下水位动态对植被变化影响

3.1 腰坝绿洲防护林衰退

处于沙漠或戈壁包围的绿洲，水是塑造绿洲环境的主导因子［3］，无论是地下水还是地表水都制约着其它生物和环境要素。地下水位下降较大，是造成腰坝绿洲防护林衰退的主要原因。

腰坝绿洲林地主要是防风固沙林，树种多以胡杨为主，胡杨生长适宜的地下水位埋深应＜4 m，当地下水位埋深在4～6 m时，胡杨生长不良，开始出现秃顶、叶枯现象，少数死亡;当地下水埋深达6～10 m时，大部分胡杨枯死;地下水埋深超过10 m，则胡杨全部死亡。腰坝绿洲常年超量开采地下水灌溉农田，使得绿洲内部地下水埋深均超过10 m。胡杨林的存活只能靠人工养护，但由于农田灌溉用水紧张，胡杨林仅在农闲时才能得到浇灌，且灌水量不足。胡杨林失去水分的补给，因此大面积死亡和衰退。根据2005年实地调查，林地面积为138.8 hm2，与开发初期相比减少了 201.2 hm2，从林分龄组结构分析，胡杨林过熟林面积为120.7 hm2，占总面积87%，而且这些过熟林病虫害严重，长势不良，天然更新能力极弱，大部分林地下面没有胡杨林幼苗，有的则是连草本植物都不生长的沙地，胡杨幼龄林仅有18.1 hm2，不足总面积的1%，这一结果表明30 a来胡杨林面积在不断缩小，而且胡杨林更新减慢，整个防护林处于衰退阶段。

3.2 荒漠植被衰退

在腰坝绿洲内部，由于过量开采地下水，引起绿洲内部地下水位大幅度下降，形成下降漏斗，绿洲外围地下水位高于绿洲内部，外围地下水补给绿洲，往往导致绿洲周边天然灌丛及草本植物的衰退。

对于远离绿洲地下水开采区的周围荒漠区，地下水位埋深＞10 m时，土壤含水量小于凋萎含水量，植被枯衰，是沙漠化普遍出现的水位［4］，因绿洲外围地区长期无法获得灌溉，且地下水水位已下降至生态水位以下，土壤水得不到补给，造成包气带土壤长期处于极端干燥状态，使那些依靠土壤水生存的浅根植物(如骆驼刺、沙蒿、白刺等)因得不到足够的水分而出现退化或死亡，并造成地表裸露和土地沙化。根据实地调查，绿洲周边土地沙漠化面积正在逐年增加。

4 结论

1)腰坝绿洲地下水位动态变化主要是受当地人工开采的影响，属于开采动态类型，在地下水开采期，由于大规模抽水，在局部地区会形成地下水位降落漏斗，但随着开采期的结束水位开始逐渐恢复，局部地区的小漏斗开始消失。绿洲开采期和非开采期的地下水位年变化趋势相同，总体趋势表现为明显的持续下降，表明地下水的超量开采。

2)受地下水动态变化影响，腰坝绿洲防护林及周边荒漠植被处于衰退阶段，胡杨林、天然灌木丛、草本植物等地表植被出现退化或大面积死亡，并造成地表裸露和土地沙漠化加剧。

因此，应合理控制腰坝绿洲地下水开采量，提出合理的水资源利用与生态环境保护对策，实现水资源的可持续利用，保持绿洲的可持续发展和人与自然的和谐发展。

［1］姜凌，李佩成，胡安焱等.内蒙古阿拉善腰坝绿洲地下水水化学特征［J］.干旱区资源与环境.2009，23(11):105 －110.

［2］李佩成，卢玉东，王纪科等.阿拉善腰坝绿洲地下水资源承载力及可持续利用的研究［R］.长安大学.2006.

［3］张武文，史生胜.额济纳绿洲地下水动态与植被退化关系的研究［J］.冰川冻土.2002，24(4):421 －425.

［4］郑丹，李卫红，陈亚鹏等.干旱区地下水与天然植被关系研究综述［J］.资源科学.2005，27(4):160 －166.

Groundwater Dynamic Characteristics And The Influence On Vegetation Variation in the Yaoba Oasis

LI Yan1，LU Yu － dong1，LI Hong － juan1，WANG Ji－ ke2，JIANG Ling1
(1.College of Environmental Science and Engineering，Chang an University，Xi’an，710054，Shaanxi;2.College of Water Resources and Architectural Engineering，Northwest A＆F University，Yang ling 712100，Shaanxi)

Groundwater resource is the main source of water supply in oasis of the arid and semi－ arid area.With the increasingly expanding of development scale of the oasis，the exploitation of groundwater has been increased in order to meet the growing demand for water supply，which leads to the geo－ ecological environment problems.Combining the methods of field survey，accessing，unified test，we collected the related information，determined groundwater level and analyzed the annual and inter－ annual change characteristics of groundwater level dynamic.It is concluded that the dynamic variation of groundwater level was mainly influenced by artificial exploitation and the general trend indicated continuous decline，the groundwatertable depression cones formed in local area during exploitation period.Under the influence of dynamic change of groundwater level，the shelter forest in oasis and desert vegetation in surrounding area are at the declining stage，degeneration and large －area deaths appeared.

Groundwater;dynamic variation;artificial exploitation and vegetation decline

P641.74

A

1004－1184(2012)04－0074－03

2012－04－13

阿拉善SEE生态协会基金项目(21712004735)

李燕(1988－)，女，山东泰安人，在读硕士研究生，主攻方向:地下水科学与工程。