塔里木河的水资源利用与生态保护

分析塔里木河1956~2000年间水资源开发利用过程中的生态与环境问题时发现,进入90年代,塔里木河源流区的山区来水量增加了约10.9 %,但是,源流区补给塔里木河干流的水量却减少了18.83 %。三源流灌区用水量的增加导致塔里木河干流区的来水量不断减少,而塔里木河下游来水量的大幅度减少,则是因塔里木河干流上中游耗水量的增加引起。塔里木河干流自身沿程水量变化对下游水量减少的影响,远大于塔里木河上游三源流来水变化对下游造成的影响;塔里木河下游来水量的锐减,造成下游河道断流321 km,尾闾湖泊干涸,地下水位下降,天然植被衰败,沙漠化过程加剧。     

塔里木河干流输水运行对河流生态功效的分析

塔里木河干流在2005年阿拉尔站的年径流量为57.18×108 m3,属丰水年,上、中、下游耗水量分别为31.63×108m3、18.93×108 m3、7.206×108 m3.1960-2004年新渠满站水文断面河床总淤积厚度达120 cm,由于河床淤积,洪水漫溢不断增大,导致上游段耗水量呈不断增加趋势.2005年实施了第七次生态输水,向下游"绿色走廊"输水2.80×108m3.从2000-2005年向塔里木河下游绿色走廊应急输水,共七次累计输水时间900天,前期主要利用开都-孔雀河处在丰水期的有利时机,后期靠塔里木河流域综合治理成果和上游三源流的水量增加.总计从博斯腾湖和干流调水25.06×108m3,自大西海子水库泄洪闸向塔里木河最下游河道输水量达20.40×108m3.2005年水头连续五次到达台特玛湖,不仅使塔里木河下游绿色走廊生态条件得到了改善,而且也使干流两侧胡杨林生态林草得到较快的恢复,并使塔里木河干流全程流水的受损河流生态系统得到了修复.塔里木河干流区域林草面积142.1×104hm2,其中上游段46.8×104hm2,约占干流林草总面积的33.0%,位居第二,中游段81.1×104hm2,占总面积的57.1%,位居第一,而下游段14.1×104hm2,占总面积的9.9%,位居第三.结果显示,塔里木河干流上游、中游的植被面积与水量消耗极不协调.2001-2005年上游消耗水量均超过了塔里木河干流初始水权比例下的分配额度.为了保障塔里木河干流实现永久输水和维护其区域生态功能,建议急需对上游河段采取河道整治和疏浚等工程措施,进一步调整干流上、中、下游区水量泄放比例,才能使得塔里木河的综合治理实现生态河流目标.     

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。     

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。     

塔里木河流域阿拉尔站生态综合监测分析

塔里木河阿拉尔生态系统综合监测站位于阿克苏河、叶尔羌河、和田河三条源流和塔里木河干流起点肖夹克交汇处,是上游平原区河流重要的区域代表站.该区又是塔里木河源流与干流连接的关键区,人工绿洲和天然绿洲交叉,地表水与地下水转化频繁,其生态环境直接关系着干流上、中、下游的可持续发展.根据这一区域的水资源与生态环境具有呈上启下的基...     

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。     

塔里木河上游地区积雪长期变化趋势及其对径流量的影响

汇入塔里木河的三条主要河流都形成于山区,径流补给主要来自降水。山区冰雪水资源的积累与消融决定着地表径流和地下水的储量。选取位于塔里木河上游地区17个气象台站以及其中的6个源流区山区站44年(1960—2003年)的≥0cm积雪日数、冬季最大积雪深度、夏季降水量和夏季平均温度以及2个水文站(1957—2000)的观测资料,对塔里木河上游地区的积雪进行了分析,并将其与塔里木河主要源流之一的阿克苏河径流量的长期变化趋势进行了对比,发现20世纪60年代以来塔里木河上游区域的积雪有一个弱的上升趋势,但不显著,且变化幅度较大;与此同时,塔里木河主要源流之一的阿克苏河径流量也有一个较为显著的上升趋势,上升率为13．475m~3·s~(-1)·10a~(-1),并在1993年之后增加更为明显。通过上游最大积雪深度、夏季平均气温和夏季降水量与径流量的回归分析认为,影响径流量的主要因素是夏季降雨量,其次是冬季积雪深度与夏季最高气温。因此,20世纪90年代以来塔里木河上游地区的气候变暖、变湿是塔里木河源流径流保持稳定的一个非常重要的因素之一,说明气象因子在河流径流量中起重要作用。另外,对塔里木河上游地区的积雪深度场的EOF分析结果表明塔里木河上游区域积雪的年空间分布十分稳定,反映了在大气候背景控制下上游区积雪分布的一致性。     

基于遥感和SEBAL模型的塔里木河干流区蒸散发估算

运用1985 年、2000 年和2010 年遥感资料与SEBAL 模型估算了塔里木河干流区蒸散发。结果表明：该区蒸散发量较大,介于0~5.11 mm/d之间;靠近河道区蒸散发明显大于远离河道区;各土地利用/覆被类型蒸散发大小依次为：水体> 耕地> 林地> 草地> 未利用地> 居工地,主要与其植被覆盖度和水分供给条件有关;而日总蒸散发大小顺序为：草地> 未利用地> 耕地> 林地> 水体> 居工地,这与各土地利用/覆被类型面积密切相关。在1985-2010 年间,塔里木河干流区日总蒸散发量先减小后增大;上游平均日总蒸散发量为中游和下游的1.27 倍和1.42 倍。2000 年塔里木河干流区日总蒸散发比1985 年减少了6.80×10⁴ m³,原因是中游和下游日总蒸散发减小,而上游日总蒸散发量却增加了3.02×10⁵ m³。2010 年干流区日总蒸散发比2000 年高6.78×10⁵ m³,其中上游和中游日总蒸散发量增加了1.19×10⁶ m³,而下游却降低了5.16×10⁵ m³,主要受中上游地区绿洲耕地面积扩张,水资源开发量过大,下游来水量减少的影响。     

塔里木河下游地下水变化动态分析

由十塔里木河下游地下水位不断下降,而来水量却连年减少,与20世纪50年代相比平均下降了4～6m。随着大面积发展灌溉农业,排水洗盐改良土壤进程加快,相应地排入塔里木河的咸水也大大增加,塔河下游地下水水质也发生相应的变化。通过对塔里木河下游地下水变化动态以及来水量、农业灌溉对地下水的分析,也对沙漠化发展和分布对地下水的响应关系进行了探讨。     

塔里木河流域近期综合治理工程生态成效评估

基于源流下泄水量及生态输水变化、台特玛湖面积变化、土地覆被状况指数、植被净初级生产力等评价指标,对塔里木河流域近期综合治理规划工程生态成效及成因进行了评估。结果显示：塔里木河阿拉尔水文站年均径流量达45.76×10⁸ m³,台特玛湖水域面积2014年增加至415.67 km²,源流输水量及水流基本到达台特玛湖基本达到综合治理规划要求;整个流域耕地的增加对自然植被的影响较大,毁林开荒现象需要关注;源流区阿克苏河流域和叶尔羌河流域生态系统状况稳定性较好,和田河流域次之,开-孔河流域稳定性较差,开-孔河山区急需拟定应对生态状况变差的措施;塔里木河干流耕地增加较快,上游和中游生态系统结构在维持民生发展的前提下急需调整,下游生态系统结构好转。     

塔里木河断流与未来水文情势分析

采用灰色拓扑模型对塔里木河三源流及干流径流趋势进行分析预测,研究结果表明未来五年内阿克苏河与和田河径流量不具有明显上升趋势,而叶尔羌河径流量在未来五年内则出现下降趋势,这种情况将加剧干流断流的现状。在上述研究的基础上,作者还对博斯腾湖大山口站径流变化趋势和车尔臣河水系对台特玛湖的作用进行分析,探讨了向塔里木河输水的可持续性问题。     

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。     

近年塔里木盆地河川年径流量变化趋势分析

对塔里木盆地21条河流代表站的水文资料用秩次相关法分析近年来该盆地主要河流年迳流量的变化趋势。分析表明有上升、下降、平稳等三种类型。这与补给类型有关,但与近年气候变化引起径流量变化的相关不显著。     

塔里木河下游生态需水估算

量化生态需水是流域水权分配的重要依据。以塔里木河下游大西海子水库至尾闾台特玛湖段为研究区,借助湿周法计算了该段河道内最小生态需水量,并基于2009年和2010年河段地下水分布特征,计算沿线河道两岸各1 km范围地下水恢复至目标埋深(5～4 m)的地下水恢复量,采用潜水蒸发法和面积定额法估算了沿线天然植被生态需水量。结果表明：（1）塔里木河下游大西海子-台特玛湖河道内年最小生态需水量为1.455×108 m3;（2）以5年为恢复期限,确定该河段地下水埋深恢复至5～4 m的年恢复需水量为0.608×108～1.466×108 m3;（3）取潜水蒸发法和面积定额法计算结果均值,确定研究区天然植被生态需水量为1.042×108 m3;（4）综合考虑,塔里木河下游大西海子-台特玛湖年生态需水总量为3.105×108～3.963×108 m3。     

塔里木河荒漠植被光谱可分性模拟

以塔里木河典型植被为研究对象,分析胡杨、芦苇叶片及柽柳冠层的可分性,并计算背景的影响。首先用ASD光谱仪测新鲜叶片光谱,找出光谱特征点;然后模拟EO-1高光谱数据和TM多光谱数据;最后植被与土壤光谱按比例混合,分析背景的影响。以上三步分别计算植被指数（VI）。结果显示:叶片光谱特征位置430 nm、670 nm、750 nm附近,黄边斜率和红外平台平均高度,1 080~1 280 nm、1 430~1 650 nm能够区分塔里木河流域3个主要植被类型。模拟的EO-1波谱保持了控制波形的10个特征,TM 只有绿反射峰和红吸收谷、近红外1个反射峰3个特征,大部分特征都消失了。植被指数显示(R680-R500)/R750、(R680-R550)/R705、R1430+\:+R1650、D712/D688能够区分3类,且指数值差异较大,为绿峰、红谷和近红外波峰的组合;模拟的EO-1数据(R680-R500)/R750、(R680-R550)/R705、R1430+\:+R1650能分别区分植被,TM多波谱数据不能有效区分植被。     

塔里木河干流区土地覆被变化与景观格局分析

在GIS和遥感技术支持下,结合景观格局数量分析方法,利用1973年MSS、1983年航空遥感土地利用图、1990年TM、2000年TM和2005年CBERS遥感影像对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程进行了定量分析.结果表明,1973-2005年塔里木河干流区土地利用/覆被发生了显著变化,耕地和城乡居民及建设崩地面积显著增加,林地、草地和湿地面积减少,未利用地表现出先增加后减小的趋势.研究区土地利用类型转移的主要方向是林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地.土地利用变化经历了"显著变化-缓慢变化-显著变化-急剧变化"的过程.景观格局分析表明,在人类活动的影响下,研究区景观破碎度、多样性增大,优势度减小.草地和未利用地对整个景观的控制作用减小,景观结构趋于多样和均匀.驱动力分析表明,人口增长和经济发展因素是塔里木河干流区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时还受产业结构因素和政策因素及人类干扰强度的影响.     

塔里木河干流径流量变化与太阳黑子活动的关系

本文运用Morlet 小波分析方法, 分析了1957-2011 年塔里木河干流年径流量与太阳黑子相对数的关系。结果表明, 55 年间塔里木河干流年径流量和太阳黑子相对数都呈减小的趋势。塔里木河干流年径流量变化存在4 a、8 a、18 a、21 a 左右的主周期。在8~9 a 和18~21 a 尺度上年径流量序列与太阳黑子相对数序列具有相近的主周期。年径流量变化所表现的4 年主周期与太阳黑子活动关系不大;18~21 a 主周期特征应主要受太阳黑子活动的影响;8 a 主周期也与太阳黑子活动显著相关, 但由于受到人类活动的强烈干扰, 致使在20 世纪80 年代以后两者关系被扰乱。预测2012-2020 年间塔里木河干流将处于枯水期, 年径流量的平均值约为35×10⁸~40×10⁸ m³。