水资源约束下的阿克苏河流域适宜绿洲规模分析

阿克苏绿洲是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,制定绿洲适宜发展规模、明确适宜耕地面积,可为实现绿洲的生态稳定与可持续管理提供科学依据。以中国西北干旱区的阿克苏河流域为研究对象,基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡法,借助典型绿洲结构模型,计算了阿克苏绿洲的适宜耕地面积。结果表明：2010-2015年阿克苏灌区的作物需水量高达740.3 mm,较20世纪60年代的539.6 mm增加了37.2%;考虑到山区来水和下泄塔里木河干流的水量要求,阿克苏绿洲的可用水量为42.6×10⁸ m³;阿克苏河流域绿洲已处于不稳定状态,耕地面积超过了水资源承载能力。计算得出绿洲适宜规模为12 430 km²,与现有水平相当。基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡算法计算的阿克苏绿洲的适宜耕地面积分别为4 674 km²和4 211 km²,需要在当前耕地水平上退耕18%至26%。     

天山北坡内陆河流域山地-平原绿洲和荒漠气候变化差异分析——以三工河流域为例

对中国天山北坡三工河流域山地、绿洲、荒漠不同下垫面区域1961-2007年气象资料序列进行了分析, 结果表明: 近50 a平原绿洲区平均温度以0.3 ℃·(10a)~(-1) 趋势上升;流域山区增温趋势较慢, 平均每10 a以0.17 ℃的趋势增温, 但本世纪初增温速率加快, 绿洲区和山区分别增加0.7 ℃和 0.5 ℃. 流域CO_2浓度和CH_4浓度持续上升, 且高于全球平均水平.原绿洲区1987-2007年比1961-1986年平均降水量偏多35%;山区降水量平均每10 a增加速率和绿洲区基本一致, 但波动较大, 20世纪80年代降水增加较显著, 90年代降水量减少到70年代水平, 本世纪初降水量显著增加. 气候变化序列用Mann-Kendall方法检验认为, 山区温度和降水没有达到突变水平, 平原绿洲区降水在1984年发生了由低向高的突变, 温度在1995年发生了由低向高的突变. 夏季荒漠空气相对湿度、太阳辐射量均小于绿洲, 但温度却始终高于绿洲, 绿洲"湿岛效应"和"冷岛效应"特征明显. 荒漠-绿洲温差有3 h、 20 h的主要周期, 温差突变一般发生在凌晨.     

黑河流域不同下垫面区域的气候变化特征

通过对黑河流域上中下游典型气象站长期观测记录的分析 ,建立了 196 1— 1995年气温、降水变化速率与流域垂直分带的关系 .结果显示 ,流域内不同区域存在着不同的气候变化响应过程 .2 0世纪 90年代与 6 0年代相比 ,上游中高山湿润半湿润区气温升高幅度在 0 .6℃左右 ,降水升高幅度较大 ;前山荒漠区升温幅度较大 ,在 1.3℃左右 ,而降水变化极不稳定 ;山前平原干旱区中的较大面积人工绿洲区 ,升温幅度相对较低 ,大约为 0 .5～ 0 .6℃ ,降水呈稳定的小幅度上升 ;下游尾闾段极端干旱区温度升高、降水减少的趋势极为明显 ,分别为 1.4℃和 - 0 .5mm·a-1左右 .究其原因 ,主要是由于不同区域气候类型的差异和局地环境的影响 ,如大面积人工灌溉绿洲的小气候效应等     

基于气候变化和人类活动影响的土地利用分析——以新疆阿克苏河流域绿洲为例

以1990、 2000、 2010年3期Landsat TM影像为土地利用基础数据, 结合1990年以来的社会经济资料和反映气候变化的气温、 降水数据, 对1990年以来阿克苏河流域绿洲土地利用变化进行了分析. 结果表明: 1990-2010年期间, 耕地、 建设用地以单向转入为主, 耕地对绿洲"扩张"贡献最大, 前期(1990-2000年)的贡献率为129.1%, 后期(2001-2010年)的贡献率提高到142.5%; 草地、 水域以单向转出为主, 草地对绿洲"萎缩"贡献最大, 前期的贡献率是-39.8%, 后期是-34.8%; 其次是水域, 前期对绿洲的贡献率是-1%, 后期是-9.3%; 河漫滩、 林地、 湿地在前期对绿洲的"扩张"贡献率分别是7.5%、 0.3%和5.1%, 后期对绿洲的"萎缩"贡献率分别是-2.4%、 -0.02%和-0.4%. 近20 a来流域绿洲规模整体上持续扩张. 通过分析绿洲土地利用驱动力系统可以看出, 绿洲土地利用类型变化主要受人类活动影响, 气候变化起基础性作用.     

新疆塔里木河流域近50a气候变化及其对径流的影响

根据塔里木河源流区1958-2004年的水文气象数据,利用Mann-Whitney和Mann-Kendall非参数技术检验,对塔里木河源流区近50 a来气候变化的长期趋势、变化特征及其空间分布进行检测,并分析了塔里木河流域气候变化背景下的径流变化趋势.结果表明:流域气温和降水均在20世纪80年代中期发生了跳跃式的突变,且自20世纪80年代中期以来气温和降水均保持较高的增长趋势,90年代成为近半个世纪以来最温暖的10 a.阿克苏河区和开孔河区增温幅度大于叶尔羌河区和和田河区,除和田河区外,各区的增湿幅度基本上都超过了10%.与气候变化相一致,塔里木河上游源流区的年径流量除和田河表现出轻微减少趋势外,叶尔羌河和阿克苏河的年径流量均呈增加趋势,其中,阿克苏河的年径流量增加了10.9%.流域气温、降水与厄尔尼诺的χ2独立性检验表明,El Ni(n)o与La Ni(n)a事件对流域年均气温和年降水不存在显著的影响.     

我国气候变化对地下水资源影响研究的主要进展

为了推动我国关于气候变化对地下水影响的深入研究,列举了关于气候变化对地下水影响的研究方法,包括包气带和含水层环境示踪技术,研究地下水及其沉积物的物理化学指标,地表水-地下水耦合数值模拟技术等;综述了我国华北地区(北京市、滹沱河流域、海河流域、滦河下游地区、黄淮海平原、临汾盆地、鄂尔多斯盆地、黄河下游地区、大同盆地、北方岩溶泉域)、西北地区(塔里木下游地区、三工河流域、阿克苏河绿洲、黑河流域、石羊河流域、河西走廊、巴丹吉林沙漠)和东北地区(吉林中部平原地区、三江平原)等典型区域气候变化(气温、降水、蒸发)对地下水水位、补给量与排泄量(泉流量、开采量)、水化学成分、水温、同位素组成的影响;提出了气候变化条件下合理利用和管理地下水资源的若干对策,包括减缓温室效应引起的全球气候变暖对未来地下水资源产生不利影响,定量化研究气候变化和地下水之间的相互关系,应用高新技术开展地下水资源脆弱性的研究,充分利用灌区地下含水层的调蓄作用,通过地表水与地下水的联合利用控制水盐平衡、涵养地下水源,节约农业、工业和生活用水等。     

变化环境下海河流域降水演变研究综述

全球气候变化与大规模的人类活动显著地影响了全球的水汽循环和区域降水特征.海河流域是我国人类活动影响最剧烈的地区,近百年来其降水的总量和时空分布均发生了显著的变化,对海河流域水资源产生了十分显著的影响.本文对近年海河流域降水演变相关研究成果进行了综述,重点总结了海河流域降水演变事实和变化趋势、气候变化和人类活动对海河流域降水影响等方面研究成果.     

塔里木河源流水资源变化趋势预测

在分析了塔里木河流域源流40a来的水量变化及其影响因素的基础上,选择有物理意义的气温、降水作为预报因子,并用PPR建模,预测在西北气候转向暖湿的背景下塔里木河流域水资源量.预测的结果:气温升高0.5～2.0℃,5条源流水量将随着气温的升高而增加;降水增加10%～30%,冰川融水占比重大的河流随降水增加年径流量减小;气温升高2.0℃降水增加10%～30%,年径流量增加明显,但随着降水增多又有所减少.     

绿洲耕地适宜面积确定与减灾研究——以新疆渭干河灌区为例

在干旱区,以农田为核心的绿洲规模过大,对绿洲的稳定性产生了广泛而深刻的影响。论文以位于塔里木盆地的渭干河为例,分析渭干河灌区当前所面临的主要风沙灾害,揭示了绿洲规模过大、农业耗水量过大。生态用水被侵占是导致农田生态环境恶化的重要原因。在此基础上,以水热平衡、水盐平衡理论分别计算了灌区适宜的规模与耕地面积。根据模型计算结果,提出了控制耕地规模、确保生态用水的宏观对策。     

祁连山与河西内陆河流域绿洲的大气水循环特征研究

祁连山和河西走廊地区为西风带、青藏高原季风、东南季风三个大气环流系统的耦合区,其内陆河流域的大气水循环特征受大气环流影响比较显著.根据已公布文献提供的资料,分析了祁连山区年平均降水与海拔和大气环流影响系统之间的关系,研究了祁连山发育的内陆河流域的绿洲水平空间尺度的分布特征,探讨了海拔和绿洲植被密集度对绿洲地表蒸发力的影响,揭示了绿洲单位面积耗水量与绿洲灌溉率之间的关系.最后,讨论了内陆河流域绿洲的特点以及开发和保护的思路.     

近50 a来新疆区域与天山典型流域极端洪水变化特征及其对气候变化的响应

以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水, 分析了新疆区域极端洪水变化; 以年最大洪峰记录分析了天山山区主要河流极端洪水变化规律, 并用14站资料分析了天山山区气候变化特征, 讨论了天山主要河流极端洪水变化对区域气候变化的响应. 结果表明: 受气候变暖影响, 1957-2006年全疆极端洪水呈区域性加重趋势, 尤其南疆区域极端洪水明显加剧, 北疆区域也有加重趋势, 但相对较缓. 全疆及北疆、 南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段. 近50 a来, 在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下, 发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加, 但是变化趋势较缓. 以年最大洪峰流量发生转折年为界, 天山典型流域托什干河、 库玛拉克河、 玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代(或80年代)以来与前期相比, 呈现出相似的变化特征: 年最大洪峰流量明显增大, 年际间变化更加剧烈, 洪水年更频繁. 以年最大洪峰流量发生转折年份为界, 玛纳斯河、 托什干河和乌鲁木齐河后期的年最大洪峰集中日期较前期推迟2~9 d, 库玛拉克河却提前5 d. 玛纳斯河、 乌鲁木齐河和库玛拉克河后期的集中度较前期增加0.8%~8.3%, 托什干河减小1.1%. 1961-2010年, 新疆天山山区气温明显上升, 升温率为0.34 ℃·(10a)^-1, 1997年以后明显增暖; 天山山区降水显著增加, 增加速率15.6 mm·(10a)^-1, 同时极端降水强度增大、 频数增多. 近50 a来天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水事件增多等有密切关系.     

塔里木河流域气候与径流变化及生态修复

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,阿克苏河、开都河等主要河流几乎同步进入持续的丰水周期时段,为塔里木河流域生态修复创造了绝好的“天时”和历史性机遇.这种大区域的气候异常变化现象引起了国内外广大学者的广泛关注,区域气候异常变化是全球气温上升影响盆地气候向温湿转型,还是一个世纪性的水文周期变化现象,一时间成为了学术界的热点议题.系统分析了塔里木河流域山区水文气象站近50 a来的气温、降水、河川径流以及塔里木河来水量变化,并系统评价了利用开都河丰水期的有利时机,向塔里木河下游应急输水及其生态修复情况.     

河西内陆河流域出山径流对气候转型的响应

对甘肃河西内陆河流域出山径流变化过程与趋势的研究表明,从20世纪80年代中后期开始,受西风环流降水的影响,祁连山区中、西部的黑河、疏勒河流域的气候环境发出了由增温变干转为变湿的讯号,具体表现为随着山区气温升高,降水量增加,出山径流相应增大.采用区域气候模式预测和水文统计模式的计算,亦同样证实出山径流有显著的增加趋势.但受季风影响的祁连山东部的石羊河流域则尚未出现这种转变,从20世纪50年代起,出山径流量持续下降,表明其气候环境仍向增温变干的方向发展.     

塔里木河流域2005年四源流对干流供水径流情势分析

2004年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量272.1×10⁸m³,属丰水年,比多年平均值224.9×10⁸m³多47.20×10⁸m³,增加21.0%;比20世纪90年代平均241.9×10⁸m³多30.20×10⁸m³,增加12.8%,在1957-2005年49 a水文系列中排名第5位.其中,阿克苏河、叶尔羌河、和田河3条源流与多年均值比较,增幅达22%～25%,开都-孔雀河为平略偏丰.四条源流入塔里木河总水量为56.88×10⁸m³,占四条源流出山口天然径流总量的20.9%.根据现今塔里木河综合治理,仍需要制定长远的全面流域规划,以生态系统建设为根本,从工程上、宏观水量控制管理上、经济上和科技手段上,保障实现塔里木河流域水资源的可持续开发利用.     

天山南坡清水河与阿拉沟流域径流变化特征及其对气候变化的响应

依据1956-2012年天山南坡清水河流域的克尔古提水文站以及阿拉沟流域的阿拉沟水文站资料,采用Mann-Kendall非参数检验法和交叉小波变换法,分析了清水河与阿拉沟出山径流的趋势、突变、周期变化等特征,并进一步探讨了出山径流对气候变化的响应。结果表明：清水河与阿拉沟流域年径流量均呈上升趋势,其中1988年为径流突变年,该年前后年均径流变化态势不同,1988年以后径流升幅显著。同时,流域径流过程呈现多时间尺度的周期变化,以32 a以上大周期为主,2 a和8 a小周期变化为辅。因流域下垫面特征等差异,清水河出山径流对降水变化的响应程度强于阿拉沟,而阿拉沟出山径流对气温敏感性高于清水河。且受冰川径流调节作用与多年冻土退化的影响,阿拉沟径流过程对气温的滞后性强于清水河。     

近期博斯腾湖水位变化及其原因分析

新疆博斯腾湖1987年以来湖泊水位的变化(上升)与主要补给河流开都河径流量的变化有直接关系, 而这与发源于天山中段降水和高山冰雪融水的河流, 受到气候变化影响很大有关. 全球变化研究结果显示, 中亚干旱区是全球温度上升幅度较大的地区. 当地的气象资料表明, 过去20 a年平均温度明显升高的趋势, 对水资源储量和补给来源影响深远.     

气候变化对祁连山石羊河出山口径流的影响研究

根据近50a来石羊河流域上游祁连山山区的气温、降水及出山径流观测数据,用遗传算法和自动寻优-人机对话法,建立了出山径流对于气温、降水变化的响应模型,并以该模型为基础,初步预测了石羊河流域上游山区未来气温、降水的变化趋势以及该气候情景下出山径流的相应变化.结果表明:未来数十年间,山区气温仍呈缓慢的上升趋势,山区降水变化总体趋势是下降的,但下降幅度不大.受山区气温、降水变化的影响,未来出山径流亦呈下降的趋势,下降幅度主要取决于山区降水减少的幅度.     

石羊河流域水资源对气候变暖的响应及对生态环境的影响

近46年来石羊河流域的气温呈持续升高趋势,1994年显著变暖.与变暖前相比,年平均气温偏高1.0℃,线性增温速率快7倍.显著变暖后,流域年降水增加了15%(约15.8 mm),出山口径流却呈略减少趋势(约2.2亿m3),地下水位也在快速降低.出山口径流的略减少发生在上游山区年降水量减少的大背景下,人类活动是影响流域中游地表径流利用量和下游可利用量变化的主要原因.对植被的监测表明,以荒漠草甸和沙生植被为主的稀疏植被面积在快速减少,同时还存在植被类型的退化现象,植被覆盖面积和地下水位埋深两者呈显著负相关.受气候变化和人类活动的共同影响,石羊河流域的生态环境正在趋于恶化.     

新疆阿尔泰山地区极端水文事件对气候变化的响应

新疆北部阿尔泰山地区受西风带气流影响, 降水丰沛, 尤其冬季积雪厚而稳定, 山区产流发育了额尔齐斯河与乌伦古河, 从西到东形成主要支流十余条. 在全球气候变化下, 山区气温上升明显, 极端降水增多, 气候变暖带来的水循环加快, 极端水文事件也趋于增多. 由于冬季气温升高, 春季积雪消融提前, 春季融雪洪水提前, 洪峰流量增强; 夏季极端降水增加, 使得暴雨洪水增多. 由于冬、 春季积雪增多, 雪灾发生频率增加, 春季的融雪洪水灾害危害增强. 极端水文事件引起的自然灾害已经威胁到阿勒泰地区的牧业生产、 交通安全和水资源供给, 应加强水文水资源安全对气候变化的应对措施, 提高水资源安全保障, 减缓气候变化的危害.     

中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨

由于全球显著变暖和水循环加快,使得中国西北主要是新疆地区于1987年气候发生突然变化,随着温度上升,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,内陆湖泊水位显著上升,洪水灾害也迅猛增加,同时,植被有所改善,沙尘暴日数锐减,从而改变了19世纪末期至20世纪70年代的变暖变干趋势.以降水量增加超过蒸发量增加所导致的径流量增长及湖泊水位上升作为气候向暖湿转型的主要标准,西北地区目前的气候变化可分为3个区域,即1)显著转型区;2)轻度转型区;3)未转型区.作者初步认为,西北气候向暖湿转型可能是世纪性的,预期西北东部在21世纪上半期也会向暖湿转变,但预测有较大的不确定性.