若爾蓋濕地保護(hù)區(qū)地下水運(yùn)動特征.pdf

1、濕地是介于陸地和水生環(huán)境之間的過渡區(qū)域，因其巨大的生產(chǎn)能力和環(huán)境功能，濕地與森林、海洋并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。濕地在氣候、人類活動和環(huán)境變遷等因素的影響下，其生態(tài)功能嚴(yán)重受損，正在經(jīng)歷著前所未有的退化演變。若爾蓋濕地保護(hù)區(qū)位于青藏高原東緣，地處若爾蓋沼澤的腹心地帶，是青藏高原高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)的典型代表。由于自然和人為因素的作用，若爾蓋濕地正在加速萎縮退化，水域和沼澤面積不斷縮小，地下水位持續(xù)下降，水源的補(bǔ)給和供給嚴(yán)重受損，草地日益沙化，

2、濕地環(huán)境正面臨著向沙漠化、荒漠化演替的趨勢。 作為我國兩大江河重要的水源涵養(yǎng)地以及重要的生態(tài)功能保護(hù)區(qū)，若爾蓋濕地對長江、黃河上游地區(qū)的生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)以及若爾蓋地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展都起著舉足重輕的作用。水的存在是濕地存在的根本條件，而地下水作為濕地水循環(huán)的重要組成部分，它的動態(tài)變化既是該地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化的一部分，同時，又直接影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)中土壤、植被等因素的演替。因而，開展該區(qū)地下水的研究對若爾蓋濕地的水源保護(hù)、濕地退化及生

3、態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)將具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本次研究區(qū)域選擇在黃河一級支流黑河流域中游、若爾蓋阿西鄉(xiāng)境內(nèi)、國道213線郎木寺至川主寺公路K57+500～K59+500公路兩側(cè)500m范圍，其中公路東側(cè)位于阿西牧場，西側(cè)位于若爾蓋濕地保護(hù)區(qū)內(nèi)。在現(xiàn)場調(diào)查和多井多時段抽水試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，因而開展對濕地地下水的研究就顯得尤其重要。 一直以來，我國對濕地的研究主要集中在東北三江平原區(qū)濕地、長江中下游地區(qū)湖泊及河口濕地以及沿海的濱

4、海等濕地，而對若爾蓋濕地的研究相對較少。而研究對象主要集中在若爾蓋濕地的植被、土壤、生活于該區(qū)域的動物、該區(qū)整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、若爾蓋濕地的生態(tài)旅游等方面，而對該區(qū)水的研究特別是地下水的研究少有涉及。 本文以交通部科研課題“濕地地區(qū)公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”第二專題《公路建設(shè)中草原環(huán)境及濕地保護(hù)措施研究》子題三一《維持濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的公路排水系統(tǒng)設(shè)置研究》為依托，通過對該區(qū)域典型地區(qū)進(jìn)行多井、多時段的抽水試驗(yàn)和地下水位觀測，

5、探討若爾蓋濕地保護(hù)區(qū)地下水水文特征。通過試驗(yàn)，初步確定了研究區(qū)域潛水埋藏深度，潛水流向，水力梯度；獲得了研究區(qū)域漏斗曲線規(guī)律：并根據(jù)泰斯近似公式，利用最小二乘法和遺傳算法求出了含水層參數(shù)；同時，根據(jù)地表滲透和土壤滲透試驗(yàn)，初步掌握了研究區(qū)域的地表滲透率和土壤滲透率。 若爾蓋濕地保護(hù)區(qū)位于四川省若爾蓋縣境內(nèi)，總面積166570hm<'2>，平均海拔約3400m。若爾蓋濕地是世界罕見的高原濕地生態(tài)系統(tǒng)，在其特殊的地理位置上發(fā)揮著獨(dú)特

6、的生態(tài)功能。由于自然因素和人為因素的影響，若爾蓋濕地面臨著向沙漠化、荒漠化演替的趨勢。因而，開展該區(qū)地下水的研究對若爾蓋濕地的水源保護(hù)、濕地退化及生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)將具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本次研究區(qū)域選擇在黃河一級支流黑河流域中游、若爾蓋阿西鄉(xiāng)境內(nèi)、國道213線郎木寺至川主寺公路K57+500～K59+500公路兩側(cè)500m范圍，其中公路東側(cè)位于阿西牧場，西側(cè)位于若爾蓋濕地保護(hù)區(qū)內(nèi)。在現(xiàn)場調(diào)查和多井多時段抽水試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，

7、得出了如下結(jié)論： (1)研究區(qū)屬高原中淺切割的構(gòu)造剝蝕殘山與山間盆地和沖洪積準(zhǔn)平原相間分布地貌，地處松潘一甘孜三角地塊。區(qū)內(nèi)主要由第四系全新統(tǒng)、更新統(tǒng)沖、洪積層及三迭系上統(tǒng)侏羅系板巖、砂頁巖組成，表層為厚約50cm的高原草甸土，黑色、松散、富含草根；其下為粉土、粉質(zhì)粘土，黃色、黃褐色，局部含粉細(xì)砂，軟塑狀，厚2～2.5m；下部主要為砂卵、礫石層。 (2)研究區(qū)域多為第四系松散層中的孔隙潛水，含水層厚度穩(wěn)定，約為40～50

8、m。地下水埋深一般為2.5～3m，主要為砂卵石層孔隙潛水，水量豐富。 研究區(qū)域地下水水力坡度平緩，水流方向主要從東南流向正西，水力梯度值約為0.0019，在觀測井G<,18>和G<,19>的區(qū)域可能存在一個地下水分水嶺。 (3)通過地表滲透和土壤滲透試驗(yàn)，得到公路東側(cè)地表滲透系數(shù)為0.028m／h，土壤滲透速率為0.005m／h；公路西側(cè)地表滲透系數(shù)為0.034m／h，土壤滲透速率為0.039m／h。 (4)通過

9、單井、雙井和三井聯(lián)抽試驗(yàn)，得到研究區(qū)域漏斗曲線規(guī)律。不論是單井抽水還是多井抽水，其抽水降深時間曲線(雙對數(shù)坐標(biāo))平坦，部分曲線顯示出了潛水含水層的三階段特征，但不十分明顯；曲線的第二階段時間較長，且基本水平，說明該區(qū)域滯后效應(yīng)顯著，重力釋水作用較大；漏斗深度在抽水試驗(yàn)的時間內(nèi)，下降較小(最大為1.222m)，漏斗形狀基本對稱，在平面反映為同心圓，但延伸寬度不大，大致約50～100m。多井聯(lián)抽時，由于受到互相干擾，主井水位降深值都大于單井

10、抽水時的疊加。 (5)根據(jù)泰斯近似公式，利用最小二乘法和遺傳算法分別計(jì)算含水層參數(shù)，運(yùn)用遺傳算法求解水文地質(zhì)參數(shù)，提高了計(jì)算精度。運(yùn)用最小二乘法求得的試驗(yàn)區(qū)含水層導(dǎo)水系數(shù)T、滲透系數(shù)K和給水度μ<'*>，范圍分別為93.037～185.870m<'2>／h、4.652～9.294m／h、0.010～0.0264l；采用遺傳算法求得的含水層參數(shù)導(dǎo)水系數(shù)T、滲透系數(shù)K和給水度μ<'*>，范圍分別為89.240～163.780m<'2

11、>／h、4.462～8.189m／h、0.0062～0.0279。兩種算法的結(jié)果大致接近。 根據(jù)求得的含水層參數(shù)，對各次抽水主井的鄰近觀測井后期的實(shí)測值和計(jì)算值做了比較和誤差分析，結(jié)果是遺傳算法的求解結(jié)果相對誤差小于最小二乘法的相對誤差。遺傳算法求解結(jié)果的相對誤差最小為0.007，最大為0.018；而最小二乘法求解結(jié)果的相對誤差最小則達(dá)0.024，最大達(dá)0.171。多井聯(lián)抽的降深時間曲線由于早期和晚期皆不明顯，擬和誤差相對較大，