新疆塔里木河三源流径流量变化趋势分析

运用非参数检验、R/S分析和小波分析等方法对塔里木河三源流的年径流序列进行了分析。结果表明:阿克苏河与叶儿羌河的突变点在1993年,而和田河在1978年;阿克苏河径流呈显著增加趋势而叶儿羌河增加不显著,结合其Hurst指数可知,在未来阿克苏河仍将保持增加走势而叶尔羌河将转变为减少;和田河径流呈轻微的减少趋势,其Hurst指数接近于0.5,具有随机性,不可做长程预测;阿克苏河在6、18、22 a周期性明显,和田河主周期为9和17 a,而叶尔羌河在3、9、13和17 a处周期性明显。     

新疆玛纳斯河年径流时序特征分析

基于肯斯瓦特水文站54 a的逐月径流实测资料,运用参数、非参数检验和R/S分析探讨了玛纳斯河径流量的趋势、跃变及未来的变化趋势,并利用径流量年内分配特征指数描述了径流量年内分配状况。结果表明,玛纳斯河径流量在1995年发生跳跃式的突变,并达到极显著水平,这也与径流量累积距平显示的结果一致;径流量的赫斯特指数大于0.5,具有持续性,预示其未来变化仍将保持增加走势;计算表明,玛纳斯河肯斯瓦特站径流量高度集中于夏季(6、7、8月),年内分配指数中的集中度比不均匀系数具有更强的分辨能力与灵敏性,集中期所对应的最大径流量出现时间与实际月份相同,并且各特征指数间存在关联性。     

塔里木河下游优势草本植物与地下水埋深的关系

对塔里木河下游区域的草本群落进行了调查,获取了其分布状况和群落特征资料,并记录相应的地下水埋深,探讨了区域内距离河流不同处地下水埋深与草本群落特征之间的关系。结果表明:(1)地下水埋深越大,草本群落的生物多样性越小,覆盖度越低,生态结构趋于简单,其中地下水埋深<6 m处草本群落的种类组成和物种多样性相对较高,>7 m处草本植物分布很少,部分地区也受到微地形和地下水埋深的双重影响;(2)在大尺度空间上,草本群落随地下水的分布特点与其他荒漠地区的分布规律基本一致,随着地下水埋深的增加,草本群落的演替次序为:高水位芦苇(Phragmites communis)群落、中水位鹿角草(Glossogyne tenuifolia)群落、中低水位骆驼刺(Alhagi sparsif)群落,不同地下水埋深对应的草本群落之间具有一定的差异性、相似性和连续性;(3)塔里木河下游优势草本物种的生态位宽度均不大,主要是受水环境条件的限制,芦苇与骆驼刺的生态位宽度相对较大,在区域内分布较广。     

新疆绿洲格局变化与生态耗水结构分析

为准确评估新疆绿洲格局变化与生态耗水结构,综合应用遥感信息技术和统计学方法,从省域和水资源分区2个尺度系统研究20世纪90年代以来新疆绿洲的演变格局,分析绿洲生态耗水特性,揭示社会经济耗水与生态耗水之间的比例关系。结果表明,人工绿洲和天然绿洲的面积之比由0.625∶1演变为1.3∶1,其生态耗水总量分别由1990年的125.0亿m³和45.8亿m³增至2018年的182.2亿m³和71.9亿m³,呈波动增长的变化趋势;在空间上,绿洲耗水呈“北高-南低”的分布格局。新疆生态耗水总量为329.7亿m³,其中天然生态系统的耗水量为218.0亿m³,与总可利用水量之比分别为49.6%和32.8%。     

新疆克里雅河流域绿洲适宜规模

利用克里雅河流域1957~2009年水文气象资料及2010年遥感影像数据,借助Z指数法及水热平衡模型分析了流域水资源在不同丰枯水平下的绿洲适宜规模。结果表明:克里雅河流域地表径流存在明显的丰枯变化;维持克里雅河流域下游天然绿洲稳定所需要的水资源为1.583亿 m3;现状面积下,克里雅河流域人工绿洲在丰水期处于稳定水平,枯水期与平水期皆为亚稳定水平;克里雅河流域人工绿洲在丰水期、平水期和枯水期的适宜规模分别为1 608~2 413 km2、1 157~1 736 km2和978~1 467 km2,而较高水资源保证度下最为适宜的规模应控制在978~1 736 km2。     

塔里木河干流区土地利用与生态系统服务价值的变化

根据2005—2010年土地利用数据分析了生态环境脆弱和受人类活动影响强烈的塔里木河干流地区土地利用数量和结构变化特点,修正了谢高地等提出的中国陆地生态系统服务价值系数,结合敏感度分析,探讨了生态服务价值对土地利用变化的响应。结果表明:（1）研究区土地利用类型以草地和其他为主,覆盖率约为65％;2010年天然植被比2005年减少4.37×104 hm2,占总面积的1.04%;耕地面积增加最多,增加幅度为21.70%;高覆盖度草地土地利用类型减少最多,为5.95%;农田面积的不断扩大以林地和草地面积减少为代价。（2）研究区生态系统的服务价值以土壤形成与保护、生物多样性保护和废物处理等功能为主;森林和水体的生态服务价值贡献率占整个系统的80%以上,其次是草地;塔里木河干流2005—2010年土地利用的变化导致生态服务功能的结构发生变化。（3）研究区2005年和2010年总生态服务功能价值分别为137.76×108元和137.98×108元,波动较小;研究区由上游至下游生态系统服务价值存着的明显的由高到低的梯度分布规律,生态环境逐渐退化;生态服务价值相对于生态价值系数缺乏弹性的,说明本研究结果可信,可为区域土地利用效益评价及土地利用规划提供借鉴。     

新疆喀什噶尔河流域1990-2010年土地利用/覆被及景观格局的变化特征

采用新疆喀什噶尔河流域1990、2000和2010年的Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据, 结合GIS技术, 分析了喀什噶尔河流域近20 a土地利用/覆被及景观格局动态变化特征, 并对其变化原因进行探讨. 结果显示: 在1990-2010年喀什噶尔河流域耕地、建设用地、盐碱地、水域湿地、裸土地和其他未利用地面积呈不断增加趋势, 变化幅度分别为73.92%、51.44%、24.27%、10.24%、6.47%和2.98%; 林地、草地和沙地面积减少, 变化幅度分别为-4.13%、-17.16%和-0.73%; 裸石岩砾面积近20 a基本维持不变. 利用转移矩阵可知, 流域新增耕地面积主要来自于16.46%的草地和3.36%的林地; 新增建设用地主要来自于1.46%的耕地和0.22%的草地; 新增水域湿地面积主要来自于0.18%的草地; 新增盐碱地面积主要来自于0.28%的草地. 1990-2010年的20 a里喀什噶尔河流域耕地和水域湿地分布趋于集中, 景观优势度增强, 且斑块之间的联系不断增强. 林地和草地面积减少, 景观趋于破碎化, 景观优势度降低. 喀什噶尔河流域土地利用类型及景观指数的变化受人口、经济、政策和技术的多重影响, 导致流域耕地面积增加、植被退化. 因此, 合理利用流域水土资源对流域生态环境安全十分重要.     

西北干旱区典型绿洲气候因子非线性特征研究——以新疆石河子地区为例

以西北干旱区典型绿洲新疆石河子地区为例,使用该区1959—2006年的年平均气温和降水量资料,基于小波变换从多时间尺度分析了气候因子的波动、突变和周期特性,并通过关联维数和R/S分析方法揭示了其分形与混沌特征。结果显示,石河子地区气候变化呈现复杂的非线性特征,具有分形、混沌特征和波动性。研究区降水量变化的主周期分别为5、8、14 a和20 a,但只有5 a和8 a通过了0.05水平下的显著性检验;温度变化的主周期分别在4、7 a和11 a,并且全部显著;研究区温度、降水量序列的关联维分别为4.51和3.21,均为非整数,这意味着该地区的气候因子具有分形和混沌特性;该区温度、降水量的饱和嵌入维分别为7和6,表明要对其进行系统动力学建模,分别需要5～7和4～6个独立的状态变量;在R/S分析中,根据研究区温度（1992—2006年）和降水量（1987—2006年）序列的Hurst指数预测,在2006年后的15 a内该区温度可能仍将保持上升趋势,而降水量在未来的20 a内将可能呈现轻微的下降趋势。     

1958-2006年玛纳斯河流域水系结构时空演变及驱动机制分析

为了研究玛纳斯河流域水系结构演变状况,利用其1958、1976、1987、2006年4期遥感影像图,在ArcInfo支持下进行目视解译,根据解译结果,定量分析了水系长度、密度、分枝比、长度比和分维等参数的变化特征,并探讨其主要驱动因素.研究表明:1958-2006年玛纳斯河流域水系变化满足Horton定律,水网数目及河道平均长度随水网级别呈几何级数变化,并且水网密度、水系长度比、分枝比等参数持续增大;流域内绿洲地区水网密度高于南部源流山区与北部荒漠区,这种区域差异是由不同生态经济单元的自然生态环境类型、社会经济发展状况,综合发展需求及生态修复重建等方面共同决定的;玛纳斯河流域水资源量近50年来不断增加,人口数量持续攀升,耕地与绿洲面积不断扩大等因素是玛纳斯河流域水网结构演变的主要驱动力.然而耕地不能无限扩大,绿洲也不能过度扩张,要以水资源的承载能力为限,因此确定合理的绿洲面积,优化水系结构,提高水资源利用效率将成为今后研究的重点.     

塔里木河下游典型绿洲滴灌防护林地土壤水盐时空动态

通过野外定位观测,对塔里木河下游典型绿洲防护林地灌溉周期内、不同滴灌年限以及不同质地类型土壤水盐动态进行监测分析。研究结果表明:①绿洲幼龄防护林地土壤水盐变化属于灌溉周期型;灌后土壤湿润体呈“半椭球型”分布,积盐区位于湿润峰附近;当前防护林（沙壤土）滴灌周期为10 d较为合适。②实施滴灌1 a、2 a和5 a林地（沙壤土）土壤水分亏缺量逐年增大;0～20 cm土层随滴灌年限的增大先脱盐后积盐,20～120 cm土层均表现为脱盐。③滴灌5 a后,粉黏土林地表层板结层的形成显著抑制40～60 cm土壤水分蒸发,盐分呈“表聚型”分布;细沙土林地土壤持水性差,各土层盐分呈“均匀型”分布;沙壤土林地持水性较细沙土林地略高,盐分呈“波动型”分布。