科技支撑新疆塔里木河流域生态修复及可持续管理

塔里木河流域地处我国西北新疆,面积约102×10⁴ km²,是我国丝绸之路经济带建设的核心区。在过去50 a里,塔里木河流域经历了大规模的水土资源开发,经济社会发展的同时,河道断流,湖泊干涸,沙漠化加剧,生物多样性受损,生态隐忧日益加剧,已威胁塔里木河流域绿洲经济发展和社会稳定,严重影响国家"丝绸之路经济带"建设。荒漠与绿洲生态国家重点实验室针对塔里木河流域的生态环境问题,开展了长期的生态监测与科学研究,基于多年监测调查数据,解析了塔里木河荒漠河岸林植被与地下水的关系,揭示了生态系统退化过程和机理,提出了塔里木河下游合理/胁迫/临界地下水位与流域生态需水量,研发提出的退化生态系统修复重建关键技术得到推广应用;提出的重点生态工程建设方案,被纳入《南疆水利规划》;提出的流域水资源管理建议被国家采纳并实施。科技支撑塔里木河流域生态修复及可持续管理,为丝绸之路经济带生态文明建设提供了重要科学依据和示范样板。     

塔里木河流域近50年来生态环境变化的驱动力分析

结合塔里木河流域近50年来水文、植被以及社会经济等方面的资料,采用趋势分析方法估算人为因素对流域地表径流的影响,通过相关和主成分分析等数学方法分析人类活动诸因子与流域地表径流和地下水质之间的关系。研究结果表明,塔里木河上游源流区的地表径流在过去的几十年里没有减少,且有一定程度的增加,塔里木河干流地表径流量减少是人类活动所致;人类活动在1970、1980和1990年代对流域上中游地表径流的影响量分别为41.59%、63.77%和75.15%;由人类活动所导致的地表径流量减少是影响河道水质发生变化的主导因子,而地下水位变化则影响灌区和非灌区地下水水质;塔里木河下游生态系统受损与人类活动直接相关。     

南疆未来发展的思考——塔里木河流域水问题与水战略研究

新疆"三山夹两盆"的地貌特征,把疆域分割成北疆、南疆和东疆,由和田河、叶尔羌河、阿克苏河等九大水系组成塔里木河流域几乎涵盖了整个南疆国土面积。通过分析区域地理、气候、环境、绿洲经济特征、水资源及开发利用现状,对南疆存在的水问题及其发展趋势和未来面临的挑战进行了研究预判,立足长远,提出了建设"新龟兹工程"和"新楼兰工程"的初步设想、塔里木河"生态型"河流建设与和田河下泄水量置换方案以及干旱内陆河"三元"水循环生态经济体系。从跨流域调水、增强水资源及环境承载能力、优化社会经济发展布局、构建环塔里木盆地生态经济圈,生态移民,缓解绿洲人口资源环境压力,促进民族交融平衡发展等方面入手,为塔里木河流域综合治理和南疆稳定发展提供一种新的思路。     

塔里木河流域水资源统一管理问题及对策研究

随着塔里木河流域内人口的增长，经济社会的发展，对水资源开发利用程度的不断提高，塔里木河流域已成为新疆乃至全国生态环境劣变问题最为突出的地区之一。其中缺乏流域水资源的统一管理是造成塔里木河下游断流和生态环境劣变的主要因素之一。通过对塔里木河流域水资源统一管理的必要性、发展历史、现状及存在的问题等方面的分析，结合我国水法规、政策、管理体制建设的最新成果，提出了塔里木河流域实施水资源统一管理的对策和建议。     

18世纪以来塔里木河干流河道变化及其与人类活动的关系

 塔里木河是南疆主要的经济生活水源,其河道变化会引起绿洲变化,从而导致人类活动发生变化。学者虽对历史时期的塔河变化有研究,但对18世纪以来的河道变化缺乏细致的研究,这一时期是人类活动对环境影响日益增多的时期。在野外考察基础上,借助历史文献、历史地图对塔河干流沙雅以上和以下段分别进行研究,结果显示,18世纪20年代,塔河干流分南河、北河; 18世纪50年代,南河与北河合为一条,沿北河位置行水; 至19世纪10年代,塔河干流南移,在南河(即大干河)位置行水; 以后至20世纪10年代,沙雅及其以上河段再次北移,沿北河位置行水,以下河段仍沿南河位置行水,称叶尔羌河或塔里木河。至迟在40年代中期,沙雅以下河段向北迁移,沿渭干河行水,形成现代塔里木河河道。20世纪以前河道变化主要受自然气候变化所导致的河水量变化及河流自身运行规律影响比较大,在河道淤积基础上,水量变化是河流改道的主要原因; 以后受人类农业生产的影响日益加大。     

新疆塔里木河断流趋势分析与减缓对策

塔里木河断流的趋势日益严峻,主要表现在断流长度不断增加,断流时间持续加长,如果这种趋势不能遏制,将大大增加向塔里木河下游生态输水的难度,对流域生态安全和下游绿色走廊的保护产生重大影响。通过对塔里木河断流趋势和水文情势的分析计算,探讨了引起塔里木河断流点上移、断流时间和断流河道加长的原因以及河道断流态势进一步发展可能给塔里木河流域生态安全带来的影响。进一步分析塔里木河流域水土资源管理和水情变化与河道断流的关系,提出塔里木河上游源流区灌溉面积增加是导致进入干流水量减少、河道断流的主要原因,流域大面积垦荒和用水量增加加剧了河道断流趋势的发展。建议实施流域水资源统一管理,强化塔里木河流域管理局管理职能,加强对土地资源的管理,加快对天山地区岩溶地下水的研究与开发,关注山区水库修建可能对塔里木河断流和生态带来的新问题。     

气候资源

P339 2007021039塔里木河流域气候与径流变化及生态修复=Changes of cli- mate and runoff in Tarim River Basin and ecosystem restoration in the lower reaches of Tarim River/邓铭江//冰川冻土．—2006,28(5)．—694～702从20世纪90年代中期开始,塔里木河流域气温上升,降水增加,开都河等主要河流几乎同步进入持续的丰水周期时段,为塔里木流域生态修复创造绝好的“天时”和历史     

气候变化下新疆及咸海流域河川径流演变及适应性对策分析

 中亚咸海流域地处全球气候变化的敏感中心,生态环境脆弱、水资源紧缺,过去百年来中亚咸海流域气候、人类活动、生态环境均经历了较为显著的变化,分析中亚咸海流域气候-水-生态-人类活动的关系,对自然与人文相近的新疆可持续发展具有重要的借鉴意义。以最新收集的资料为基础,对比研究近50 a来新疆及近80 a来中亚咸海流域的气温、降水和主要河流的径流变化情况,结合二者水资源开发利用的演变历程,分析气候变化与人类活动对研究区生态环境与持续发展的影响,最后借鉴中亚咸海流域气候变化、人类活动、生态环境的综合关系,讨论气候变化下新疆水资源开发利用的适应性对策。结果表明：近80 a来,新疆与中亚咸海流域气候呈现较为一致的变暖趋势,尤其是20世纪80年代以来,二者绝大部分地区气候呈现“暖干”向“暖湿”转型迹象,河川径流也有不同程度的增加,但由于人类活动规模与强度的迅速、持续增强,研究区生态环境呈现尚未得到有效遏制的恶化趋势。立足于有利的气候时期,强化水资源开发利用管理,提高水资源利用效率和效益,加快关键水源工程建设,完善水资源配置网络体系的建设,是未来一段时期内应对气候变化下新疆水资源开发利用的主要适应性对策。     

新疆塔里木河流域水资源承载力评价研究

结合塔里木河2002年自然、社会和经济以及水资源资料,选取了耕地灌溉率、水资源利用率、供水模数、需水模数、人均供水量、生态用水率6个主要因素作为评价因素,应用模糊综合评判模型对塔里木河流域水资源承载能力进行了评价研究。结果表明,流域水资源开发利用已经达到相当规模,在现有经济技术条件下,该地区的水资源承载潜力已相对较小,水资源供需矛盾突出,应由耗水型经济结构向节水型经济结构转变,加强水资源的综合管理,以便科学、合理地利用流域内有限的水资源。     

塔里木河流域生态功能区划研究

生态功能区划为流域生态保护与修复提供重要的科学参考。而塔里木河流域由于缺少生态功能区划导致目前生态修复工程缺乏针对性,生态引水工程布局欠佳,以及生态修复和水资源管理的成效低下。为此,在对区域生态环境特征分析的基础上,将流域内不同区域的水文过程与生态结构、服务功能及生态环境敏感性相结合,依据生态功能区划原则、方法和指标体系,形成了塔里木河流域生态功能区划方案,即将该流域分为2个生态大区、4个生态区、28个生态亚区。研究成果不仅为流域实现水资源的优化配置和生态环境保护提供参考依据,也可为相似流域的生态功能区划研究提供示范和借鉴。     

干旱地区水资源评价和认识的若干问题——以新疆为例

干旱地区水资源的合理开发和国土整治规划有密切联系。本文以新疆为例,对干旱区水资源的正确评价、水资源开发如何利用自然优势、水资源的地区间调剂以及水文现象与生态环境变化的深入认识等问题,提出了几点探讨性意见,以供深入讨论。     

2000—2018年塔里木河流域植被覆盖时空格局

选取2000—2018年MODIS-NDVI数据，采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析及残差分析等方法，分析塔里木河流域植被覆盖时空格局及气候因子和人类活动对植被变化的影响。结果表明：(1) 塔里木河流域植被覆盖总体呈明显增加趋势，以2008年为转折存在明显阶段变化。(2) 植被分布存在明显地域差异，“北高南低，西高东低”，植被覆盖高区分布于山体多的地带、绿洲及绿洲荒漠交错带。(3) 全区植被覆盖趋势以基本不变居多。山体等植被覆盖高区，植被活动响应显著。全区大部分区域将保持现有的稳定趋势。(4) 气温和降水量对[WTBX]NDVI[WTBZ]的综合影响从东北向西南逐渐增强，且降水量对NDVI的影响更为明显。人类活动对植被变化产生积极影响的区域主要分布于绿洲、绿洲荒漠过渡带以及塔里木河下游附近。     

塔里木河干流水资源分配现状及其利用问题

基于塔里木河干流1957-2017年阿拉尔断面、英巴扎断面、恰拉断面来水量特征,首先初步分析塔里木河干流上、中、下游的耗水特征,并基于干流断流和生态输水时间节点,进一步分析1957-1972年、1973-2000年、2001-2017年上中下游各区间段耗水特征,根据这些历史数据变化,从管理角度判别上中下游较为合理的水量分配策略;其次,重点指出塔里木河干流在明确定位为生态河流背景下,未来水量调配精细化管理面临的主要三大基础性问题：灌区耕地面积不清、生态和农业用水量不清、水文数据存在偏差等,并指出问题产生的原因背景,以及从流域水资源管理体制机制上给出相关解决的建议。明确认识到目前塔里木河干流水资源分配利用存在的问题,是未来解决好流域生态环境的关键,通过这些问题的探讨藉此引起更多理性关注,对未来推动塔里木河流域生态环境改善的精细化管理具有重要意义。     

塔里木河下游胡杨径向生长量对生态输水的响应

 以塔里木河下游的胡杨径向生长量为研究对象,借鉴树木年轮水文学的方法,采用单因素方差分析方法,从数理统计学的角度分析了胡杨径向生长量对生态输水的响应过程。结果表明: ①距离河道300 m范围内,生态输水前后及输水期间各年份之间,胡杨的径向生长量在0.001的水平上差异极显著,胡杨对生态输水的响应非常积极; ②距离河道300 m范围外,胡杨的径向生长量在0.05的水平上差异不显著,胡杨对生态输水的响应不积极; ③线性的生态输水只是缓解了河道附近植被的衰退,改善了局部生态环境,却无法从根本上缓解整个塔里木河下游生态环境的恶化,塔里木河下游的生态环境呈现出局部改善、整体恶化的趋势。     

塔里木河流域地表水资源及径流组成

塔里木河流域内水系的分布几乎包括整个塔里盆地，水资源在全流域不仅是农业的命脉，也是制约国民经济发展的重要因素，同时也是制约和影响生态环境最敏感的因子。本文根据塔里木河流域干，支流水文测站长期的实际观测资料，加以深入研究分析，对该流域各源流及干流的地表水资源量，径流组成以及年内分配情况，提出了较为翔实，可靠的数据，谨供流域水资源规划设计，管理调度等参考。     

Interaction between a river and its wetland: evidence from the Murray River for spatial variability in diatom and radioisotope records

Sinclair Flat is small wetland, located within the gorge section of the Murray River floodplain. situated near Blanchetown, South Australia, the wetland is closely linked to the River and, since regulation, has become permanently inundated. High summer evaporation rates deplete the volume of water within the wetland. However, this is compensated by perennial inflow via a permanent inlet from the River. This site provides an opportunity to explore the relative contribution of river and wetland diatom flora to the sediment record, and the fluvial and aerial contribution of radiometric isotopes to the system. The geochronological and biostratigraphic data provide an insight into the history of the water quality of Sinclair Flat. Evidence exists for the River being a source of sediments and isotopes and of diatom species typical of the main river channel. Prior to 1950, Sinclair Flat was an oligotrophic, oligosaline, clear-water wetland. The wetland shifted gradually to an environment that favoured clear-water benthic species, most likely as a consequence of changes following river regulation in the 1920s, although the capacity to date these sediments is limited. During the 1950s, the wetland became plankton dominated. Peaks in epiphytic diatoms during the 1960s suggest increased emergent macrophyte cover. The contemporary condition is of a connected, turbid, eutrophic and mesosaline lagoon. The ecological condition of Sinclair Flat has diverged considerably from its historical range of condition. This record supports evidence from upstream of widespread state switches in the Murray–Darling Basin floodplain wetlands. This record also lends considerable weight to modern studies attesting to the degraded state of the waterways of the Murray–Darling Basin and the impact of river regulation practices on the water quality of these ecosystems.     

新疆孔雀河流域生态基流与天然植被需水量研究

研究和确定流域生态基流及天然植被需水量是为了遏制因河道断流或流量减少而造成的生态环境退化,以确保流域生态系统健康发展。根据孔雀河流域植被类型分布及多年径流状况,将河道分为A、B两部分,A段为孔雀河上游塔什店至第三分水枢纽常年未断流河道;B段为第三分水枢纽以下天然植被主要分布区。基于塔什店水文站近50 a水文数据,结合Tennant法等4种方法对A段河道生态基流进行估算;选择潜水蒸发法、定额法对B段距河道1 km辐射范围内的天然植被需水量进行计算。结果表明:Tennant法估算的年均生态基流为9.13 m³·s^-1,对应基本生态水量为2.88×10⁸ m³·a^-1,满足A段河道2000—2018年多年平均河损,且近10 a(2009—2018年)塔什店实测年均流量均可满足此生态基流标准;B段河道辐射范围内天然植被总面积为4.66×10⁴ hm²,生态需水量为0.95×10⁸ m³·a^-1,以孔雀河生态输水工程为例科学调控水资源,在满足A段基本生态基流的同时兼顾B段天然植被需水量。研究结果对实现孔雀河河道修复和不同水平年下生态供水具有一定的意义。     

塔里木河流域冰川变化及其对水资源影响

在近一个世纪以来全球变暖趋势显著的背景下,1980年代中后期以来新疆等地区的降水、出山径流出现持续增加现象,冰川也呈加速萎缩状态。作者从区域冰川研究入手,研究在这种气候暖湿转变背景下,塔里木河流域冰川变化的响应及其影响。通过应用大比例尺地形图、高分辨率卫星遥感影像及航空摄影照片获得了塔里木河流域3000多条冰川1960年代初以来的变化,表明该流域近30多年来冰川呈总体萎缩状态,冰川退缩已给塔里木河流域水资源变化带来了明显的影响。