生態水位

① 生態地下水位的概念

乾旱地區，天然植被對地下水依存度很高，地下水埋深控制著植被種群的分布格局和穩定。對於某一植物種群來說，都有其相對應的地下水埋深，來維系種群的生長和繁衍，該水位埋深界定為這一植物種群的生態水位。宋郁東等（2000）將生態水位定義為，能維持非地帶性自然植被生長所需水分的地下水埋藏深度所對應的地下水位（簡稱生態水位）。

不同植物種群具有不同的生態水位，通常是對某一種群出現的頻率與相應的地下水位進行統計，然後找出與出現頻率最大種群相對應的地下水位埋深區間，確定為該種群的生態水位。王芳等（2002）對塔里木盆地胡楊、檉柳、蘆葦、甘草、羅布麻和駱駝刺等種群頻率分布最大值進行了分析，它們相對應的地下水位埋深分別為3.2m、3.7m、1.9m、2.7m、2.9m和3.4m。荒漠植物的生態水位為2～4m。

植物根系從包氣帶和地下水中吸取水分，經過葉片的光合作用後，通過氣孔進行蒸騰，蒸騰作用是地下水排泄的一種重要形式，不同種類的植物根系發育深度、細胞滲透負壓以及葉片氣孔結構等生理結構不同，對水環境和水分需求也不相同。天然條件下，生態水位是植物種群長期自然選擇的結果，同時，也是地下水系統的排泄區與植被生態系統之間水質、水量交換的一種耦合平衡。

西北乾旱盆地多屬季節凍土區。冬季，季節凍土形成過程中，在季節凍土層內會形成冷生濕潤砂層，使包氣帶在季節凍土深度范圍內含水量增加，生態地下水位埋深較淺，有助於冷生濕潤砂層的形成與發育，對植被群落的形成和生長十分有利。通常生態水位及冷生濕潤砂層只能為已形成發達根系的青壯年植株生長提供必要的水分。植被的更新和新生幼株的萌生則是要依靠洪水泛濫或暫時性暴雨的澆灌。例如，2001 年筆者在黑河下游額濟納旗綠洲調查時，觀察到，由於連續乾旱，胡楊林和檉柳林幾乎全是青壯年株，枝枯葉黃，生長狀態不好，見不到幼株；2002 年5 月開始出現降雨，黑河上游洪水進入額濟納旗綠洲，凡是有洪水漫過的林地中，生機盎然，隨處可見幼株，尤其是在禁牧林地中，幼株密度可達5～10株/m² ，而沒有洪水漫過的林地，盡管林木生長良好，幼株卻十分少見。

綠洲和周邊地區的荒漠植被是維系綠洲生態安全的重要屏障，荒漠植被種群的分布與生態地下水位關聯密切，只有維系生態地下水位的穩定，才能使荒漠植被種群正常生長，起到防風、固沙的作用。定期引洪灌溉和禁牧則是維系植被種群更新的必要手段。

研究和確定生態地下水位的主要目的是維護綠洲地區的生態穩定。根據綠洲及其周邊地區不同植被種群相關的生態地下水位，建立地下水系統與植被生態系統之間的耦合模型，模擬不同地表水和地下水利用條件下，對生態環境的影響，制定出合理的水資源利用方案，以期提高綠洲水資源的利用率。

② 主要耐旱植物的生態地下水位

我國西北乾旱地區主要耐旱植物種有檉柳（紅柳）、胡楊、梭梭、駱駝刺和蘆葦等，它們是西北地區的廣布建群種，有良好的防沙、固沙能力，多屬優良固沙樹種。

1.檉柳種群

檉柳是我國西北乾旱地區的廣布種，是一種耐旱、耐鹽性植物，具有十分發達的根系，有研究報道檉柳根系最長可達40m，適合在不同環境中生存。在黑河下游地區，地下水埋深3～5m最適合檉柳生長，常在植被群落中構成優勢植物，地下水埋深1～3m時在植被群落中常成為伴生種群，當地下水位埋深大於5m時檉柳群落退化顯著。在沙地中，檉柳的固沙作用明顯，常形成叢狀的檉柳沙丘，從黑河下游被風蝕作用剝開的檉柳沙丘可觀察到，檉柳根系盤根錯節布滿沙丘內部，有很好的固沙作用，在這些地區盡管地下水埋藏深度大於5m，沙丘頂部的檉柳卻能生長良好。由於各地降水量、包氣帶岩性和結構不同，適於檉柳生長的地下水埋深有所差別，新疆塔里木河流域，地下水埋深為1.0～8m，最適於生長的水位埋深為1.5～3m；河西走廊的石羊河下游，適於檉柳生長的水位埋深為1～7m，最適於生長的水位埋深為5～7m。

2.胡楊種群

胡楊是西北地區分布較為廣泛的一種高大喬木，水平根系發達，在額濟納旗曾觀察到水平根系延伸長度竟有60m以上，有一定的耐鹽性，可在礦化度為1～3g/L地區正常生長。由於樹冠較大，蒸騰量大，對水分需求較高，通常分布在地下水埋藏較淺的河邊或古河道上。最適於胡楊生長的地下水埋藏深度為1～3m。在地下水位埋深大於3m的地區，胡楊生長不良，退化嚴重。胡楊對水環境變化較為敏感，河道變遷，改變了原有河道的水環境，在乾涸的河道兩旁，退化和死亡的胡楊隨處可見，往往形成「怪樹林」，成為黑河下游的額濟納旗常見景觀，為攝影愛好者所青睞。石羊河下游地區，20世紀50～60年代，地下水埋深1～3m；胡楊生長良好，到70年代，地下水位下降，水位埋深為3～5m，胡楊林退化嚴重；80年代後，地下水埋深降至5m以下，胡楊種群基本消失。

3.梭梭種群

梭梭是我國荒漠植被的主要建群種，是一種耐旱的優良固沙樹種，主要分布在降水量低於130mm的乾旱荒漠區。我國荒漠地區仍保存著大量的原生梭梭林地，主要分布在准噶爾盆地的瑪納斯湖盆區，成年株往往高達4～5m。額濟納旗年降水量只有40mm，在古日乃西部的梭梭頭和拐子湖周圍的沙地也有大片原生梭梭林分布，梭梭高大，株高3～4m，群落蓋度20%～40%，地下水埋深2～6m。在古日乃東部，由於地下水補給量減少，水位降低到6m以下，造成大片原生梭梭林死亡。在黑河中游地區，降水量大於100mm，梭梭發達的根系能從包氣帶中吸取水分，人工梭梭林生長主要依靠降水，對地下水位的依賴不顯著。在極度乾旱地區，梭梭群落發育對地下水依存度高，生態水位埋深應小於6m。新生株的發育則要依靠冬季積雪的融化或偶發的暴雨。

4.蘆葦種群

蘆葦是一種隱域性植物，廣泛分布，是濕地植被的主要建群種，對環境變化具有較強的適應性。在西北乾旱地區，蘆葦主要分布在地下水排泄區形成的濕地、河湖岸邊，以及由濕地和湖泊退化形成的荒漠、沙地中，常成為主要建種和伴生種。

蘆葦種群特徵與地下水位埋深密切相關。趙文智（2002）對河西走廊臨澤縣河床和濕地中的蘆葦研究表明，在水分條件較好的濕地中，蘆葦種群密度較大；蘆葦種群密度隨地下水埋深增加而逐漸降低，生長優勢逐漸從地下轉到地上，種群高度隨地下水埋深增加而增加，當地下水位埋深大於1m時，種群高度增加迅速。

黑河下游的古日乃濕地由尾閭湖退化而來，由於地下水排泄量減少，古日乃湖已乾涸，在其南部為密集蘆葦草原，屬單一蘆葦種群，種群高20～50cm，覆蓋度為40%～70%，地下水埋深1～2m。在泉水附近，包氣帶水分充沛，蘆葦高度達3m以上，十分密集，成叢狀，蘆葦群落發育高度與包氣帶水分條件有關。在地下水位埋深2～3m的地區，為稀疏蘆葦草原，有梭梭或檉柳伴生，蘆葦群落密度較小，群落覆蓋度20%～30%，群落高度10～20 cm。蘆葦對環境的適應性強，適宜生長的生態水位埋深小於5m，最適於生長的水位埋深為1.5～3m。

5.駱駝刺群落

駱駝刺是我國西北乾旱地區的廣布種，根系十分發達，是一種耐旱、固沙性好的灌木。在黑河中游降水量大於150mm的荒漠地區，盡管地下水位埋深大於20m，駱駝刺靠包氣帶持有的水分仍能維持生長，與降水量和包氣帶岩性結構有關。在極度乾旱地區，駱駝刺對地下水依賴程度高，地下水埋深2～3.5m最適宜駱駝刺生長。

③ 生態地質環境保護與治理

一、生態地質環境特點

在對區內三大生態地質環境類型的遙感解譯和綜合分析後認為，本區生態地質環境類型具有以下4個特點。

1.淺層地下水的地域分配不均衡

據ETM7、ETM4、ETM3合成圖像對淺層地下水的解譯結果對比分析，區內淺層地下水包括的高含水率區、中等含水率區、低含水率區和多層結構含水區的地域分配很不均衡，分布面積相差很大。

高含水率區分布面積僅佔全區總面積的3.57％，基本上分布在勘查區北部阿克蘇河流域、南部和田河流域和西部喀什市—葉城縣—皮山縣的昆侖山北麓山前地帶，東南部且末縣附近只有少量分布，其他大面積區域沒有分布。中等含水率區和多層結構含水區佔全區總面積的49.22％，是區內主要的淺層地下水分布區，除東部的塔里木河下游地區和東南部的車爾臣河流域地區沒有分布以外，全區大部分區域均有分布。與中等含水率區和多層結構含水區的區域分布相反，低含水率區分布面積僅佔全區總面積的26.7％，基本上分布在東部和東南部地區，而西部和西南部地區則很少。

區內淺層地下水地域分配的不均衡性，反映了本區地下水資源中西部多東部少的狀況，從而為進一步尋找地下水，特別是可供飲用的地下淡水及微鹹水，提供了總體的找水方向。

造成這種地域分配不均衡的主要原因:一是地下水補給條件的差異，中西部地區地表水系發育，阿克蘇河、台蘭河、渭干河、塔里木河、和田河等多條主幹河流流經區內，為地下水的補給提供了較為充足的轉化補給量。據孫曉明等的資料，平原區的地下水轉化補給量可占總補給量的75.27％。東部地區的主幹河流（如塔里木河下游）自1972年斷流，孔雀河大部分河段處於無水狀態，因此東部地區轉化補給水量遠不如中西部地區。二是人為的地下水資源開發利用不合理。由於人工綠洲的建設、工業用水等，人工渠系代替了部分自然水系，有的在源流又新修了水庫，源流和幹流的中、上游用水量增加，而下游水量減少，水資源的地域分配更加不平衡。

2.植物種類較少，但抗逆性強

以林地和草地佔主導的本區植物種類較少。林地主要有胡楊、灰楊、沙拐棗、白楊、柳樹、榆樹等。與較大面積紅柳混生的植物除索索、駱駝刺之外，其他種類也不多。草地中，蘆葦占草地總面積的80％以上，其他如芨芨草、甘草、麻黃草、胖姑娘等草本植物也不過5～6種。

雖然植物種類較少，但抵禦外界侵襲的能力卻較強。由於這些植物對乾旱氣候環境的長期適應，形成了具有抗旱、耐鹽和抗風沙的能力。如胡楊和紅柳均有發達的根系，而且還具有較高的耐鹽能力；紅柳的葉子含鹽量達400～500g/kg，胡楊樹葉含鹽量也在80～150g/kg之間；蘆葦、羅布麻、甘草等也有一定的耐鹽能力。此外，許多植物抗風沙能力也很強。胡楊的莖枝有韌性，根系發達，有較高的抗倒伏和抗剪切能力；紅柳被沙埋後，還可長出新枝。羅布麻、甘草的根系發達，莖有韌性，都有一定的抗風沙能力。

3.植被的覆蓋度低

在實地調查過程中，區內草地和林地的覆蓋度均較低，一般都小於20％。在紅柳灌叢生長較密集的地段，覆蓋度也小於50％。在山前傾斜平原區的戈壁礫質帶，紅柳灌叢的覆蓋度多小於5％。草地的覆蓋度高於林地，但大多也低於40％。只有在湖泊或沼澤地生長的蘆葦，長勢強勁，小部分地段覆蓋度大於50％。

勘查區中部的細土平原與塔里木河沖積平原區內，在大多數固定沙丘上植被覆蓋度小於20％，半固定沙丘植被覆蓋度小於15％，流動沙丘植被覆蓋度小於10％。

在把MSS7、MSS5、MSS4合成圖像與ETM7、ETM4、ETM3合成圖像進行解譯對比後發現，當區內植被的覆蓋度小於20％時，圖像上基本顯示不出植物的綠色色彩。當植物的覆蓋度達到20％～35％時，圖像上則能顯示出綠色色彩，但總體色彩較淺。當植被覆蓋度達到35％～50％時，圖像上圖斑色彩清晰，與非植被區的顏色差異明顯。

4.生態的穩定性差，平衡易遭破壞

利用ETM7、ETM4、ETM3和MSS7、MSS5、MSS4合成圖像對區內生態地質環境13種評價因子的解譯和實地調查結果充分表明，勘查區內總體生態地質環境脆弱，穩定性很差。主要表現為沙化土地和鹽漬化土地分布面積廣，沙化程度和鹽漬化程度較重，植被覆蓋度較低。

據樊自立等的資料，區內植物除沿塔里木河兩岸分布的喬、灌、草，博斯騰湖西南部生長的蘆葦和湖泊、水庫周邊的草本植物長勢較好外，其餘大部分地區分布稀疏，結構簡單，抗干擾能力弱，在人為活動的影響下極易遭受破壞，而且破壞後不易恢復。

二、生態地質環境保護與治理措施

生態地質環境是人類賴以生存和發展的基礎，環境的優劣直接關繫到經濟的可持續發展和人們的生活質量。在勘查區內切實採取有效措施保護和改善生態地質環境，已經是刻不容緩、勢在必行。

保護和改善生態地質環境並不意味著原封不動地維護目前的自然生態，因為荒漠自然生態生產力水平很低，不能滿足人們日益增長的物質和文化生活的需要。人們只有依靠不斷地創造高產的人工生態系統來養活自己，經濟才能不斷發展，生活水平才能不斷提高。

在利用ETM7、ETM4、ETM3和MSS7、MSS5、MSS4合成圖像對區內淺層地下水、生態地質環境詳細解譯和對生態地質環境變化進行綜合分析的基礎上，提出以下保護和治理措施。

1.控制源流引水，使塔里木河等幹流水量不再減少

塔里木河、渭干河、孔雀河、葉爾羌河、和田河等多條幹流不產流，主要是依靠源流補給。近年來，源流引水增加，用於擴大灌溉面積，使幹流的來水量顯著減少。如果源流不控制引水，補給幹流的水量還會繼續減少，從而使塔里木河等規模較大的河流幹流區地下水位繼續下降，地下水資源更加不足，造成本來已經脆弱的生態環境再進一步惡化。要通過節水和開發地下水來滿足源流區用水，達到向幹流輸水的目標。以塔里木河的三源流區（阿克蘇河、葉爾羌河、和田河）為例，目前源流區的水資源利用主要是依靠引蓄地表水擴大灌溉面積，所以今後只有加強水利建設，大力開發利用地下水，實行渠、庫、井聯合灌溉，並採取綜合措施杜絕引洪淹灌或漫灌，發展節水灌溉，推廣滴灌或膜上灌，才能達到向塔里木河幹流輸水而使幹流水量不再減少的目的。

2.加強主幹河流上、中遊河段的工程整治，嚴格水資源管理

塔里木河、孔雀河、葉爾羌河、和田河等主幹河流的上、中遊河段，由於隨意打壩、堵水、扒口，亂引亂排，耗水量劇增，下游水量顯著減少，引發了下游地區生態地質環境的逐步惡化。葉爾羌河及和田河的下游分別有170km及200多千米穿行沙漠的河道，與塔里木河幹流類似，亦屬自然耗散性河道，起著向塔里木河幹流輸水的作用。目前，沙漠侵佔、河道萎縮、輸水不暢的現象，直接影響到向塔里木河幹流的供水。因此，加強主幹河流中、上遊河段的工程整治，嚴格水資源管理，已迫在眉睫、刻不容緩。

對主幹河流應採取必要的治理措施對河道進行整治。如修建堤坊，以減少兩岸過量的漫溢，在耗水過大的中遊河段尤為重要；修建護岸堤壩，疏通河道，增加輸水能力，減少水分的無效消耗；修建必要的控制性引水閘口等，以維護主幹河流水量穩定、河道暢通。

嚴格實行幹流、源流水資源一體化管理，完善現行的水資源管理體制，逐步減少以至杜絕人為堵壩、扒口造成漫流等無控制的引水現象。

3.維持合理的生態地下水位，保證一定數量的生態用水

勘查區無論是自然生態還是人工生態都依靠地表徑流轉化為地下徑流來維持，沒有地表徑流，就沒有地下水的來源，生態就難以維持。目前，對地表水包括地表徑流缺乏有力的管理和合理的規劃，工作措施不到位，到處掘口，隨意亂引亂排，自然漫流，大部分水量被蒸發、滲漏，造成了地表水的極大浪費，起不到改善生態的作用。要使有限的地表水水量在改善生態地質環境中發揮其應有的作用，把地表水轉化為地下水，儲存在土壤中供植物利用，就必須為植物的生長創造一個良好的生態地下水位。

據宋郁東等的資料，塔里木河流域地下水位對生態地質環境的影響有下述5種。

1）沼澤地生態水位:地下水水位埋深小於1m或有季節性地表積水。

2）鹽漬化土地的生態水位:地下水水位埋深1～2.5m，地下水通過毛管作用可達到地表，土壤上層濕度較大，植物生長良好。但地下水中的鹽分可向地表聚積，易使土壤發生鹽漬化，在一定程度上又會影響植物生長。

3）適宜的生態水位:地下水水位埋深在2～4.5m之間，毛管上升水流可達植物根系供利用，土壤水分基本可滿足喬、灌、草等各類植物需要，潛水的無效蒸發很小，幾乎全部被植物吸收利用。

4）可忍耐地下水位:地下水水位埋深在5～8m之間，潛水停止蒸發，上層乾燥，淺根系的草本植物無法利用地下水而衰敗或死亡，喬灌木由於根系較深，主根能向下延伸吸收地下水，還可忍耐土壤乾旱，但長勢不良，一些幼灌木枯萎或死亡。

5）沙漠化地下水位:地下水水位埋深大於8m，很難為植物利用，深根系植物吸收地下水也較困難，喬、灌木衰敗，有的乾枯死亡，地面從而失去保護，風蝕風積嚴重，出現荒涼的地貌景觀。

為了維持合理的地下水位，保證一定數量的生態用水，需要採取以下措施。

1）進一步完善排水系統，合理規劃並實施引水渠、灌溉渠和排鹼渠的渠系網路，降低地下水水位，使地下水水位維持在2m以下，以保證植物的良好生長。

2）加強大河主河道兩岸節水用水管理，杜絕盲目引水，造成水資源浪費，維持主河道兩岸一定范圍的適宜地下水水位。

3）在山前傾斜平原區和塔里木河沖積平原區，應利用喬灌木耐旱的特性，擴大種植面積，在雨季適時營造人工林，使廣大平原區的地下水水位維持在3～5m適宜的生態水位。

4）在地下水水位下降劇烈而生態退化嚴重、生態地質環境質量低劣的地區，應進行人工引水，增加地表水水量，使地下水能恢復到適宜的或可忍耐的水位。

4.穩定發展人工綠洲，制止盲目開荒

發展人工綠洲，一是擴大綠洲的面積，要積極穩妥地按規劃進行。要通過灌區改建、完善水利設施，進行渠道防滲，改進灌溉方式等挖掘現有水資源潛力，擴大灌溉面積。擴大綠洲面積主要是通過開墾撂荒地、棄耕地和灌區邊緣土地來實現。二是進一步改善現有綠洲的環境，重點是加大防風固沙和土壤改良的力度，把綠洲建成高產穩產的農、林、牧基地。同時，要堅決制止亂開荒。開墾土地，必須嚴格地按開發程序進行，根據不同的開發規模，報請相應主管部門審批，並由國土、水利、林業部門監督，依法有序地進行。對較大面積的開發，必須以現有水利設施為依託，按規劃在灌區中進行，使灌區中的耕地連片，實行水資源的集約利用。

5.保護天然林地和草地，充分發揮其優化生態地質環境的作用

天然林地和草地在維護生態平衡、優化生態地質環境中起著十分重要的作用，具有保護地面、防止風蝕、抵禦風沙、穩定河岸、調節氣候等多種生態功能。例如，塔里木河沿岸的天然胡楊林是新疆三大林區之一，對於塔里木河沿岸的防風固沙、保護河岸、凈化空氣具有十分重要的作用。要通過建設防護林責任區，很好地保護所有林地。同時採用灌溉、伐樁、種子繁殖等方法促進更新。此外，還要大力發展人工胡楊林，在撂荒地上種植片林，沿公路干線和風沙前沿地帶栽植以胡楊林為主的基幹林。

草地主要用作放牧。由於產草量不高，草質不好，載畜量有限。為了維護放牧，要耗用大量水資源進行灌溉，經濟效益很低。應通過發展綠洲畜牧業，來減少天然草地的載畜量，使草地由放牧轉向以維護生態為主，發揮其保護地面、防止沙化、優化生態地質環境的作用。

6.改善和保護一定范圍的濕地

20世紀70年代以前，區內沿主幹河流兩側分布有很多濕地，現在幾乎消失殆盡。濕地雖蒸發滲漏損失水量較大，但對維護生物的多樣性和候鳥、野生動物的遷移棲息是必不可少的。目前，濕地的銳減使水域濕地動物群發生了很大的變化。據宋郁東等的資料，一些魚類、鳥類已經消失，有的動物已經滅絕。到90年代，在塔里木河流域興建了部分平原水庫，形成了新的人工水域和濕地，為野生動物提供了良好的棲息場所。對這些人工水域和濕地連同棲息的鳥類，作為勘查區內一個重要的生態地質環境類型，必須要很好保護。通過建立野生動物、人工水域和沼澤濕地三位一體的自然生態保護區等方式，防止人為干擾破壞，以改善野生動物、魚類、水鳥等遷移棲息的生態環境。

④ 植被生態優化管理模型

優化管理模型的建立方法，是將有限差分或有限元數值計算方法與最優化技術相結合，採用地下水系統數值模擬和線性規劃法，通過相應矩陣法耦合建模，確立在水位降深約束條件下，各管理亞區總開采量最大為管理模型的目標函數，在資源量、社會效益、生態效益、生態水位等約束條件下建立起地下水生態優化管理模型。

1.管理目標

針對地下水研究區內開采地下水過程中出現的主要問題和維持植被生態穩定的主要特徵，擬定出地下水資源管理的具體目標，主要包括以下兩方面內容：一是，優化地下水開采井的布局，最大程度地既滿足供水需求，也滿足生態環境的需水；二是，有效地調控地下水位，使不同地段的地下水位，維持在植被種群生態水位允許變化范圍之內，或是防止產生土壤鹽漬化。

2.管理方案及管理期

根據研究區內的地下水系統結構特徵、行政區劃、用水現狀和規劃、開采布局、取水量的時空分布以及植被群落分帶特徵，將其劃分為若干個管理亞區。優化管理期通常需要一個水文年以上，至少涵蓋整個植物生長期。

3.決策變數

決策變數是表示研究系統狀態的一組變數。可以是各個管理亞區的取水井的開采量（Q（i，k）），即Q（i，k）是第i管理區在第k個管理時段末地下水的開采量（m³/d），i=1，2，3，4……n；k=1，2，3……。

4.目標函數

各管理亞區規劃開采量最大，管理函數為下式：

生態水文地質學

式中：NQC為管理亞區數；NV為管理時段數。

5.約束條件

約束條件是關於決策變數和相關變數的限制范圍，主要有水資源量的約束、水位約束、生態環境約束等。

（1）水位約束

水位約束是一組保證各個管理亞區內各目標節點的水位降深值不超過最大允許降深值，用下式表示：

生態水文地質學

式中：S（j，k）為j點在k管理時段末的水位降深值（m）；S_max（j）為j點水位最大允許降深值（m）。

線性含水系統中，當有NQC個抽（注）井存在時，它們在j點引起的水位降深（或升幅）是每一口抽（注）井獨立工作時，在j點所引起的水位降深代數和。即可用相應矩陣線性來表示：

生態水文地質學

式中：β（i，j，k）為在抽水時段k內，當i個井（亞區）抽取（注入）單位水量，在j點引起的水位降深（或升幅），稱為水位響應系數。式（8-3）可表示為：

生態水文地質學

（2）生態環境約束

潛水含水系統與植被生態系統聯系密切。潛水位既不能低於植被種群生態水位的閾值（h_d，i），也不能高於產生次生鹽漬化的水位閾值（h_z，i），分別有：

生態水文地質學

式中：S_d（j）為j點初始水位與植被種群生態水位的閾值（h_d，i）的水位差。

生態水文地質學

式中：S_z（j）為j點初始水位與產生次生鹽漬化的水位閾值（h_z，i）的水位差。

（3）供水能力的約束

通常，考慮含水層的出水能力，各亞區取水量總和不超過含水層的極限開采量。對於西北乾旱內陸盆地大型洪積扇含水系統來說，含水系統出水能力很強，但地下水補給量D_max（k）卻有限，供水能力受補給資源量的限制。

生態水文地質學

以上各式與地下水三維模型共同構成植被生態地下水優化管理模型。

總的來說，目前，無論水文地質的觀察尺度，還是地下水流場動態模擬和地下水管理模型均可滿足植被生態地下水優化管理模型的要求，模擬精度高低，取決於以下條件：①與地下水管理模型精度有關的水文地質概念模型是否能較真實地反映研究區的水文地質結構，以及水文地質參數系統反映地下水流場的真實程度；②取決於所獲取的地下水補給量（大氣降水入滲補給量、河渠滲入量、側滲補給量等）、排泄量（陸面蒸發量（含裸地蒸發量、蒸騰量）、地下水泄出量、開采量等）的真實性；③研究區內植被群落生態水位閾值的准確程度等。只要深入細致地做好與上述有關的生態水文地質調查工作，准確獲取所需各項參數，進行深入分析，建立實用的植被生態地下水優化管理模型並不困難。

⑤ 計算湖泊生態水位只用一個水文站可以嗎

我國的水文計算中的水位是以上海吳淞口標尺為0為標準的；但是陸地上的標高是以黃海高程標尺點為0為標準的。

⑥ 生態魚缸背過濾為啥水位不一致呢

就是因為設計時讓水位產生落差，才能使水自然流動。

⑦ 三峽大壩集防洪、發電、航運、供水、保護生態環境於一身，部分技術數據如下表所示 最高蓄水位（米）

⑧ 凍結層上水水位下降引起的生態環境問題

除了凍土退化引起的季節融化帶變厚，造成凍結層上水水位下降的原因外，黃河源區凍結層上水水位下降，還與黃河在鄂陵湖出口下切作用密切有關。湖口下切使鄂陵湖、扎陵湖水位下降，降低了兩湖以上地區的排泄基準面，導致河流侵蝕作用加強（上遊河流下切了0.5～0.8 m），使凍結層上水大量泄出，造成區域水位下降，改變了原有表層地下水系統與植被生態系統的關系。隨之，出現了與此有關的沼澤草甸退化，「黑土灘」化，草場退化，小型湖泊、水塘乾涸等一系列生態環境問題，其中，以沼澤草甸的「黑土灘」化問題最為突出。目前，僅瑪多縣就有十幾萬畝的沼澤草甸牧場變為「黑土灘」。

1.凍結層上水水位下降是沼澤草甸「黑土灘」化的主要原因

沼澤草甸中主要生長著喜濕的嵩草類植物，其根系發達，且營養豐富，是高原鼢鼠最喜愛的食物。凍結層上水水位下降，使包氣帶厚度增加，為高原鼢鼠築窩提供了條件，加之有豐富的嵩草類植物根作食物，高原鼢鼠群體迅速繁衍，大量啃食根系，導致嵩草類植物大片死亡，最終，綠草如茵的沼澤草甸，變為植物稀少的「黑土灘」。據當地牧民反映，僅3～6個月，高原鼢鼠就可使上百畝的草場變為「黑土灘」，其破壞速度十分驚人。在受兩湖水位下降影響較小的沼澤草甸，凍結層上水水位較淺，則鼠洞很少，嵩草繁茂，無「黑土灘」化跡象，植被覆蓋率在95%以上。「黑土灘」化實質上是沼澤草甸在凍結層上水水位下降後，引起高原鼢鼠對沼澤草甸破壞所產生的一種荒漠化類型。

勒那湯瑪岔沼澤草甸水文地質結構如圖10-7所示，含水層由滲透性較差的灰色湖相淤泥和灰色淤泥質粉砂組成，釋水緩慢。黃河下切後，水位下降，使凍結層上水的泄流量加大，水位降低從排泄點開始，逐漸向上發展。大體上，黑土灘隨此進程發育，在T₁₀附近的「黑土灘」形成較早，部分已被風蝕為沙礫裸地，在T₁₁附近「黑土灘」上還殘存著零星塊狀的沼澤草甸，而在T₁₂—T₁₃之間沼澤草甸還未遭到破壞，植被覆蓋率仍在95%以上。

圖10-7 Ⅵ—Ⅵ′水文地質與生態環境綜合剖面

2.水文地質結構是影響沼澤草甸「黑土灘」化進程的重要因素

凍結層上水水位下降是造成沼澤草甸「黑土灘」化的主要原因。另外，水文地質結構直接影響到沼澤草甸「黑土灘」發育的初始位置及發展趨勢。

如圖10-8所示，沼澤草甸的水文地質結構較簡單，含水層為湖積中細砂和濱湖相的砂礫石層，河湖水位下降，會很快波及到整個凍結層上水含水層，上游包氣帶較厚，水位下降，首先使這一地段包氣帶厚度達到鼢鼠的築窩要求（一般為30 cm左右），則「黑土灘」首先出現在這一地段，隨凍結層上水水位繼續下降，不斷向前推進；T₁ 和T₁₄附近的「黑土灘」部分已風蝕為砂礫裸地；T₃ 附近大片沼澤草甸，正在被高原鼢鼠破壞，成形「黑土灘」包圍的草甸孤島。

圖10-8 Ⅶ—Ⅶ′水文地質與生態環境綜合剖面

圖10-9所示剖面，位於黑河北岸的野馬灘，具有較為復雜的河相沖積物與湖相沉積物相變及相互交切的水文地質結構。由於岩性及地層結構的差異，凍土上限起伏變化較大。粗粒相沖積物和細粒相湖積物相互交切地段，凍結層上水水位埋深加大，高原鼢鼠的活動往往從這些地方開始，T₄₂-T₄₃之間的「黑土灘」也正是出現在這一部位。

凍結層上水水位下降，引起高原鼢鼠對沼澤草甸的肆意破壞，是造成「黑土灘化」的重要原因。而水文地質結構則是影響沼澤草甸「黑土灘」化進程的重要因素。在冬季強烈的風蝕作用下，「黑土灘」最終會演變為植被稀疏的沙礫裸地，成為黃河源區生態環境的一大隱患。

圖10-9 Ⅲ—Ⅲ′水文地質與生態環境綜合剖面

⑨ 生態瓶的空間不能太小，水位不能太淺是否正確

正確。
空間太少，水位太淺都會導致競爭的加劇，從而使生態瓶的穩定性降低。