近日,依托国土资源部"地下水与生态野外科学观测基地"申报的国土资源公益性行业科研专项"鄂尔多斯盆地水与生态关系研究科研平台建设"通过成果验收,该项目由中国地调局西安地调中心牵头,联合北京大学、中国地质大学(北京)、长安大学共同完成,项目成果被评为国土资源公益性行业科研专项2017年度十大优秀成果,并在2017年7月27日的《中国国土资源报》进行了专题宣传报道。

鄂尔多斯盆地蕴藏着丰富的煤炭、石油、天然气等能源矿产,规划和建设有晋西、陕北、内蒙古、宁东和陇东等五个国家级能源基地。但鄂尔多斯盆地地处干旱-半干旱缺水区,降水稀少、蒸发强烈、植被生态环境脆弱,严重制约着区内能源矿产资源开发和社会经济发展。如何合理开发利用地下水资源,保护生态环境,以及如何实现煤炭资源开采与地下水和地质生态环境保护是能源基地建设必须解决好的关键科学问题。国土资源公益性专项"鄂尔多斯盆地水与生态关系研究科研平台建设"紧紧围绕鄂尔多斯盆地能源开采与地下水和生态环境保护这一核心问题,通过长期的科学观测,研发了一套不同尺度旱区地下水与生态环境关系研究的观测技术和方法体系、获得实用新型专利1项、发表学术论文20篇(其中10篇被SCI、EI检索)、培养青年技术骨干10人(1人获得陕西省科技新星称号)、研究生6人,孵化国家自然科学基金1项,陕西省基金2项,取得了丰硕成果,圆满完成了项目任务书的研究任务。

该项目取得了以下创新成果。

　　第一,建成了干旱半干旱区地下水与生态环境关系教学、科研与科学观测基地。

　　在榆林市榆阳区建立了一处干旱半干旱区地下水与生态环境关系教学、科研与科学观测基地,占地面积20亩,由生活区、扰动实验区和原位实验区等3个功能区组成。扰动实验区安装蒸渗柱12个;安装蒸发池8个。原位实验区安装了LI-7500A 开路式涡度相关测量系统;建成地下水位动态监测点3个,土壤-地下水蒸发及土壤-地下水蒸腾水汽热运移监测剖面各1条,地下水-土壤-植同位素监测剖面3条。在此基础上制订了严格的野外科学观测制度,为地下水-植被关系研究的标准化和系统化奠定了基础。

　　第二,提出了干旱半干旱区地下水与生态环境研究技术与方法。本项目提出了"原位实验-室内试验-数值仿真模拟-蒸散发机理研究-实际应用"为主线的地下水与生态环境研究技术。提出了鄂尔多斯盆地风沙滩地蒸散法与地下水埋深呈倒"S"型曲线关系,相对于传统的线性关系,更逼近真实条件,极大地丰富了流域地下水资源评价理论。

　　第三,提出了地下水与植被生态耦合模拟的MODFLOW+技术方法

　　依据生态学和水文地质学原理,采用生态-水文地质调查与遥感定量分析相结合的方法,在研究植被生态空间分布特征及演化趋势以及影响因素的基础上,从植物类型、植物根系、植被指数与潜水位埋深关系分析入手,建立了本区地下水位埋深与植被生态的互馈机制,确定了影响植被生态的地下水位阈值,提出了基于地下水与植被生态关系的MODFLOW+耦合模型。

　　项目成果在干旱半干旱地区地下水与生态关系研究方面应用前景广阔,其建成的地下水与生态环境关系野外科学观测基地,为相关研究机构的人才培养搭建了良好的实地教学环境和科研平台。通过多尺度、长时间序列连续观测,将丰富干旱半干旱地区地下水-土壤-植被-大气循环系统物质、能量迁移机制的研究深度和广度。同时,项目提出了风沙滩区生态水位阈限的概念及科学内涵,土壤-地下水蒸散发及地表干层形成机理,有利于该区防沙治沙、绿化造林植物种类的选择,培育方法管理。此外,项目技术成果为能源化工基地建设中地下水开发利用及其对生态环境的影响提供了评价预测模型,可以使榆神矿区西部风沙滩区侏罗系煤层开采尽可能保持水位埋深在一定的阈值范围,减少无效蒸发,节约水资源,提高利用效率。