塔里木河流域2003年"四源一干"河川径流及输水运行分析

2003年塔里木河四条源流出山口天然径流量258.21×108 m3,偏多12.8%,属偏丰水年.阿拉尔站以上的三条源流(阿克苏河、叶尔羌河、和田河)出山口天然径流量为221.19×108 m3,偏多14.0%,属偏丰水年;开都河孔雀河为37.02×108 m3,偏多6.0%,属平略偏丰水年.四条源流入塔里木河总水量为47.66×108 m3,占出山口天然径流总量的18.5%.阿拉尔站以上三条源流入塔里木河水量为44.08×108 m3,占三条源流出山口天然径流总量的19.9%,叶尔羌河是惟一无水输入塔里木河的源流.2003年塔里木河干流上游段耗水量20.51×108 m3,是干流最大的耗水区段,中游段耗水量16.89×108 m3,下游段耗水量11.16×108 m3.上、中游耗水量在减少,下游耗水量在增加.从2003年3月3日至7月11日第5次应急输水历时132 d,从博斯腾湖调水入塔河干流水量3.58×108 m3,而塔河干流到达恰拉水量7.58×108 m3,干流来水量继2002年后再次超过了博斯腾湖调水量.可以确定,2002年塔里木河向下游输水属于由博斯腾湖调水为主转为干流为主的转折年份,但是2003年干流向下游输水的比例更高.2003年大西海子水库向最下游下泄水量为3.455×108 m3,首次打通了145 km的老塔里木河,采取其文阔尔河和老塔里木河双河道输水,水再次流到塔里木河尾闾--台特玛湖,加上车尔臣河水的汇入,年内在台特玛湖区最大形成了约200 km2的水面.长期确保向塔河下游输水以干流来水为主,加大对塔河的综合治理,特别要加大对干流上游段和主要源流区的综合治理.     

塔里木河流域2004年"四源一干"河川径流情势及输水运行分析

2004年塔里木河流域平原的年平均气温特高,山区偏高.平原与山区年降水量均正常略偏多,流域内春夏季0℃层高度偏低.2004年塔里木河四条源流出山口天然径流量224.0×108m3,属平水年.天山南坡的河流水量偏丰,阿克苏河偏多15.9%,为丰水年;开都河-孔雀河偏多4.2%,为平略偏丰水年.而喀喇昆仑山及昆仑山北坡的河流水量均少于多年均值,如叶尔羌河偏少10.8%,为偏枯水年;和田河偏少17.9%,为枯水年.四条源流阿克苏河、和田河、叶尔羌河、开都河-孔雀河入塔里木河总水量为27.02×108m3,占四条源流出山口天然径流总量的12.1%,叶尔羌河全年无水输入塔里木河.2004年塔里木河干流上游段阿拉尔-英巴扎耗水量为19.19×108m3,是干流最大的耗水区段;中游段英巴扎-恰拉耗水量为7.530×108m3,为治理前的30.3%,是输水堤工程竣工和加强管理的效益.2004年4月22日至6月25日,实施了第6次从博斯腾湖向塔里木河下游应急输水,历时65 d从博斯腾湖调出水量1.600×108m3,大西海子水库泄洪闸向下游输水量1.020×108m3,水头再次到达台特玛湖,多年来的调水已使下游河段两岸生态环境有了明显改善.     

2002年塔里木河流域"四源一干"地表径流情势

2002年塔河流域内平原及山区气温都明显偏高, 平原降水偏多, 山区降水略偏多.3～10月 0 ℃层高度接近常年.塔里木河4条源流出山口天然径流量273.9×108m3, 比多年平均值227.0×108m3多46.9×108m3, 偏多20.7%, 属丰水年.其中发源于天山山脉的阿克苏河和开都河-孔雀河径流增幅大, 水量充沛, 属丰水年; 而发源于喀喇昆仑山脉的叶尔羌河和源于西昆仑山的和田河径流量保持多年均值年.4条源流入塔里木河水量为54.82×108m3.在塔里木河干流上游段耗水量25.42×108m3, 是干流最大的耗水区段, 中游段耗水量24.55×108m3, 下游段耗水量7.38×108m3.上、中游区间耗水量49.97×108m3, 占阿拉尔站年径流量的90.8%.从7月20日至11月10日共计114 d由博斯腾湖向塔里木河下游生态应急输水, 从博斯腾湖调水12.67×108m3, 恰拉水库分水闸向塔里木河输水2.339×108m3, 大西海子水库下泄3.313×108m3, 年内台特玛湖形成了28.74 km2的水域面积, 下游沿河地下水位普遍回升, 影响范围达800 km2, 生态效益十分显著.     

塔里木河流域2006年“四源一干”河川径流及输水运行分析

2006年塔里木河四条源流出山口天然径流量268.9×108m3, 比正常年份偏多17.4%, 属偏丰水年. 其中, 阿拉尔站以上的三条源流(阿克苏河、叶尔羌河、和田河)出山口天然径流量为228.6×108m3, 比正常年份偏多18.0%;开都河-孔雀河为40.33×108m3, 比正常年份偏多20.4%, 属偏丰水年. 四条源流入塔里木河总水量为50.26×108m3, 占出山口天然径流总量的18.7%. 其中: 阿拉尔站以上三条源流入塔里木河水量为47.58×108m3, 占三条源流出山口天然径流总量的20.8%. 2006年塔里木河干流上游段耗水量33.55×108m3, 占阿拉尔站年径流量的58.8%, 是塔里木河干流最大的耗水区段;中游段耗水量16.56×108m3, 占阿拉尔站年径流量的29.0%, 比多年平均耗水量22.51×108m3减少5.95×108m3;下游段耗水量6.97.16×108m3. 上游耗水量在增加, 中游耗水量在减少, 下游耗水量接近多年平均值. 2006年第8次向干流下游输送生态水2.33×108m3, 其中由博斯腾湖下泄0.26×108m3, 由塔里木河自身来水下泄2.07×108m3. 此次输水由前7次的应急输水转变为功能性输水, 由以往输往塔里木河尾闾台特玛湖, 转变为以扩大下游生态灌溉面积为目的, 尝试以激活天然种子库, 高效利用水资源, 进一步恢复塔里木河下游生态植被范围. 2000-2006年连续共8次生态输水, 已累计由大西海子水库向塔里木河下游输送生态水22.75×108m3, 生态、经济、社会效益日益显著.     

塔里木河的变迁与罗布泊的演化

干旱区河流及湖泊变化是环境演变的最重要标志之一。本文根据实际调查、历史记载和遥感图像解译,论证了塔里木河河道变迁及水量变化与罗布泊的演化关系。魏晋及其以前,塔里木河与孔雀河合流从北面入罗布泊,当时上游农业规模小,入湖水量多,罗布泊水域面积达到5350km2。此后,孔雀河入塔里木河,从南面经喀拉和顺入罗布泊,由于绿洲面积扩大,引水增加,到了清末罗布泊水域明显缩小,但还没有干涸。1921～1952年塔里木河再度与孔雀河汇流,又从北面入罗布泊,湖面扩大到1900km2,代表了这一时期的罗布泊水域,因此罗布泊不是20世纪30年代末40年代初干涸。1952年塔里木河与孔雀河分流,孔雀河单独入湖,水量减少,使湖面缩小,但直至1959年中国科学院新疆综合考察队对罗布泊进行考察时仍有广阔的水面,1961年仍未干涸。孔雀河灌区为扩大灌溉面积,于1958年和1962年,分别在普惠和阿克苏甫修了拦河大坝和水库引起下游断流。因此,罗布泊应在1962年以后逐渐干涸,直到1972年美国第一颗地球资源卫星照片上才得到反映。同时,还根据塔里木盆地绿洲发展、水资源利用及水系关系,分析了罗布泊干涸的原因及与塔里木河开发有着必然联系,主要是人类活动改变了地表径流的地域分配,上中游引水过多,造成下游断流和尾闾湖干涸。     

2008年塔里木河流域“四源一干”径流运行与河道断流成因分析

2008年塔里木河四条源流出山口天然径流量241.8×108m3,比多年平均值216.4×108m3多24.9×108m3,偏多11.5%,属偏丰水年;塔里木河阿拉尔站以上3条源流出山口天然径流量202.5×108m3,比多年平均值多19.6×108m3,偏多10.7%,属偏丰水年;开都河-孔雀河为38.83×108m3,比正常年份多5.33×108m3,属偏丰水年.四条源流入塔里木河总水量为29.52×108m3,占四条源流出山口天然径流总量的12.2%.其中,阿拉尔站以上3条源流入塔里木河水量为24.74×108m3,占三条源流出山口天然径流总量的12.2%.2008年塔里木河干流上游段耗水量21.11×108m3,占阿拉尔站年径流量的72.3%,是塔里木河干流最大的耗水区段;中游段耗水量7.63×108m3,占阿拉尔站年径流量的26.1%;下游段耗水量0.46×108m3,占阿拉尔站年径流量的1.6%.四条源流出山口来水量为偏丰水年,但由于源流耗水严重,入塔里木河水量减少成为特枯水年,2008年暂不向干流下游应急生态输水.     

新疆干涸湖泊复苏

近年来 ,新疆一些干涸的湖泊开始复活。博斯腾湖、艾比湖、赛里木湖、艾丁湖的水域扩大了 ;干涸了 4 0多年的玛纳斯湖 ,如今也形成了 10 0多平方公里的水面 ;塔里木河下游台特玛湖在干涸了 30多年后也复苏 ,湖面达2 8 7ｋｍ2 。水量增加的原因一是生态建设使生态环境得到了改善     

2009年阿克苏河枯水年水文特征及其对塔里木河干流生态环境的影响

塔里木河流域2009年4—8月0℃层高度平均为4290 gpm,较12 a平均值偏低52 gpm,偏低幅度位居近19 a(1991—2009年)同期第5位.而夏季(6—8月)4站平均高度偏低129 gpm,偏低幅度位居近19 a(1991—2009年)同期第1位.2009年阿克苏河流域年径流量69.28×108m3为偏枯水年;经两支流灌区后,阿克苏河西大桥站年径流量为52.34×108m3,为枯水年.由于塔里木河阿拉尔站以上阿克苏河、叶尔羌河、和田河三条源流2009年入塔里木河水量仅为12.01×108m3,使阿拉尔站年径流量仅为14.08×108m3,为历史最小值,属特枯水年.新渠满站年径流量仅为8.374×108m3,为历史最小值,属特枯水年,并于6月1日—7月22日河道断流52 d,该站至台特玛湖河道断流长达1 100km,占塔里木河干流总长1 321 km的83%,这在历史上是罕见的.     

阿克苏河流域无站控制区地表水资源及可利用量评价

阿克苏河是"四源一干"中最大的源流,多年平均地表径流总量为80.6×108m3,入塔里木河水量34.2×108m3,占阿拉尔站以上3条源流输水量的73.5%,对塔里木河的形成、发展、演变和生态环境起着决定作用.无站控制区调查面积7 110 km2,占流域总面积的14.2%.2005—2007年对中国境内阿克苏河无站控制区主要19条河(沟)洪水水量、洪水沟基流和17条泉水水量野外调查计算,阿克苏河流域无站控制区间地表水资源总量为6.68×108m3.其中,洪水沟总洪量0.6050×108m3,洪水沟基流总量2.0569×108m3,泉水天然补给量4.0185×108m3.在6.68×108m3的地表水资源总量中,可利用量为3.2×108m3.     

1957-2006年塔里木河流域气候变化和人类活动对水资源和生态环境的影响

塔里木河是我国最大的内陆河,历史上是环塔里木盆地九大水系144条河流的总称,目前呈"四源一干"格局.依据1957—2006年近50a气象及水文监测资料,分析了气候变化和人类活动对塔里木河流域水资源的影响.虽然近50a来塔里木河流域山区与平原整体呈现气温升高、降水量增加特征,出山口径流量也呈增加趋势,然而在2000年前塔里木河流域生态环境急剧退化.其成因主要为:1)从20世纪50年代起到近2006年,四条源流入塔里木河水量50a减少了15.4×108m3;2)塔里木河上、中、下游耗水量比例的失调及区域水资源分配发生变化,造成塔里木河下游生态环境恶化;3)实施塔里木河综合治理后,即使进入塔里木河的下游的水量增加,中游段耗水量下降,但是上游耗水迅速增加且数量巨大,还是对塔里木河水资源综合利用、改善的下游生态环境产生负面影响.     

全新世淮河三角洲初步研究

1128年以前淮河是位于我国东部独立入黄海的一条大河。1128年黄河下游河道决口改道,夺淮入黄海,结束了淮河三角洲的活动。尽管1855年黄河再次改道回归渤海,但是1851年洪泽湖大堤决口,此后淮河成为长江的一条支流。根据近几十年来苏北全新世沉积研究成果及淮河、江苏近岸海洋水文状况,推测7000aB.P.~1128年形成的淮河三角洲形成、演化和特征。1128年以前淮河口及其附近海域东北向和东北偏北向波浪强,在波浪和沿岸流的作用下,沉积物优势运移方向为SSE,河口南侧形成两条延伸很远的海岸砂堤(障壁坝-海滩脊),其内侧为泻湖和海岸低地,形成一个明显不对称的淮河三角洲。淮河三角洲发育历经两个阶段: 早期阶段为7000~3500aB.P. ,东岗砂堤逐渐形成,加宽; 晚期阶段3500aB.P.~1128年西岗砂堤逐渐形成,加宽。     

塔里木河下游输水优化配置模型研究

在调查塔里木河下游各子区生态用水需求的基础上,采用带约束条件的非线性优化理论建立了塔里木河下游各子区优化分配水量模型。采用Kuhn-Tucker条件,对模型进行求解,合理分配了各子区的输水水量。计算结果表明,通过向塔里木河下游河道输水3.4亿m3,可改善下游生态面积达1 490 km2。所建模型为将来的应急输水及水资源的合理配置提供了技术支持。     

基于 GSFLOW 的青土湖生态输水量-湖水面积关系研究

西北地区水资源匮乏,生态环境脆弱,如何科学处理生产用水与生态用水的关系一直是西北干旱区水资源开发利用中关注和研究的热点难点课题之一。关于流域中上游生态输水与尾闾湖水域面积（或湿地面积）关系的定量化研究较少。以我国西北干旱区河西走廊石羊河流域的尾闾湖—青土湖为例,利用GSFLOW建立了区域地表水-地下水耦合模型,其中采用...     

塔里木河干流上游中、下段河床淤积和耗水对生态环境的影响

塔里木河干流上游中、下段河床一直呈淤积状态, 新渠满站1965-2007年总淤积厚度达120 cm, 平均年淤积3.0 cm. 其中: 1965-1990年25 a淤积50 cm, 年均淤积2.0 cm, 1991-2007年17 a中河床淤积加快, 总淤积70 cm, 年均淤积4.7 cm. 由于河床淤积, 河道行洪断面缩水, 洪水漫溢不断增大, 导致上游段耗水量呈不断增加趋势, 2001年起上游段己成为干流最大的耗水区. 阿克苏河、和田河和叶尔羌河3条源流出山口多年平均年输沙量为6310×10~4t, 进入塔里木河干流龙头站--阿拉尔站多年平均年输沙量为2050×10~4t, 干流上游段多年平均年泥沙淤积量为1462×10~4t, 占塔里木河阿拉尔站多年平均年输沙量的71.3%, 是干流最大的泥沙淤积区, 也是现今最大的洪水漫溢区和耗水区. 塔里木河干流上、中、 下游各水文点年输沙量呈急剧減少趋势, 泥沙淤积河道主要是上游段的沙雅二牧场至英巴扎318 km河段. 塔里木河上游段河长495 km, 多年平均区间耗水量14.48×10~8m~3, 占阿拉尔站多年径流量的31.5%;中游河长398 km, 多年平均区间耗水量24.84×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的54.0%;下游河长428 km, 多年平均区耗水量6.68×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的 14.5%. 上、 中游段多年平均区间耗水量39.32×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的85.5%. 上游耗水量从2001年起成为塔里木河干流最大的耗水区, 导致2002、 2005和2006年上、中游耗水量达到50.0×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的88%, 成为历史最大值.     

太湖湖体总氮平衡及水质可控目标

通过对2007~2010年环太湖水文巡测及降水调查,进行了湖体总氮平衡分析,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域总氮污染削减率,利用构建的太湖流域及湖体水环境数学模型模拟污染削减后的太湖湖体总氮浓度场,并提出水质可控目标。结果表明:太湖出入水量共127.8亿 m3,其中通过降水进入太湖的水量为24.9亿 m3,占入湖总水量的19.5%;全年总氮收支量达到4.47万t,其中通过干湿沉降进入太湖的总氮量为0.70万t,占入湖总通量的15.5%,可见干湿沉降进入太湖的污染物不容忽视,其变化趋势与太湖地区降水特征相关性较好。同时通过模型推算,定出2015年太湖湖体不同功能区总氮的可控目标,整个湖体平均值约为2.3 mg/L,为太湖总量控制提供科学依据。     

全新世中期相对稳定的长江水位造成约3000年的湖泊沉积缺失

长江中下游地区浅水湖泊密布,全新世该区湖泊沉积的模式还不清晰。本研究在长江中下游的南漪湖、升金湖和菜子湖这3个湖泊开展了多钻孔AMS ¹⁴C测年工作,测年结果显示这些湖泊沉积地层中广泛出现长时间尺度的沉积物缺失。南漪湖湖泊钻孔的沉积物¹⁴C年龄介于5668~7828 cal.a B.P.,菜子湖湖泊钻孔的沉积物¹⁴C年龄介于6221~7929 cal.a B.P.,升金湖围垦区钻孔¹⁴C年龄介于6302~7049 cal.a B.P.。结合该地区以往湖泊钻孔研究资料,发现全新世长江中下游两岸洼地湖泊存在较广泛的6~3 ka的沉积间断。结合长江水位重建资料,笔者提出关于全新世湖泊沉积存有长期间断的新认识：即6~3 ka,长江水位相对平稳,湖泊沉积物虽有堆积,但易于被侵蚀搬运造成沉积间断;与此对应的是,在约8~7 ka,海面上升造成长江水位较快上升,由于顶托作用,湖泊沉积物持续堆积;在约3 ka以来,由于人类活动的影响,以及长江水位的进一步上升,湖泊沉积物也易于堆积,但在一些湖区沉积物也会被侵蚀。在6~3 ka之间湖泊沉积物易于被侵蚀的一个可能原因是该时段长江上游来沙来水减少,自然堤易被破坏,对两岸湖泊洼地的封堵作用减少,使得湖泊泥沙易被侵蚀入江。

     

塔里木河中游滞洪区的形成及其对生态环境的影响

塔里木河位于我国新疆内陆干旱区,是我国最大的内陆河,全长1321km.近40a来,在阿克苏河、叶尔羌河、和田河、开都河 孔雀河四条源流出山口天然来水量未减少,且在20世纪90年代增加7%的情况下,由于源流区人类活动的影响和粗放型农业,补给塔里木河水量以年平均2500×10⁴m³的速率减少,加之中游区新生滞洪区耗水严重,进入下游的水量锐减.20世纪70年代以来又被大西海子水库几乎全部拦蓄,导致最下游320km河道断流近30a,地下水位下降,植被衰退,沙漠化进程加快,"绿色走廊"危在旦夕,生态环境恶化,已影响到流域人类的生存安全.     

塔里木河流域2001年四源一干河川径流运行分析

2001年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量计266.5×10⁸m³, 比多年平均值多40.70×10⁸m³, 增加1%.源流区在进入塔里木河干流前总耗水量为220.0×10⁸m³, 与多年平均值比较多43.4×10⁸m³, 增加24.6%, 而入塔里木河水量为46.4×10⁸m³, 比多年平均4.12×10⁸m³减少1.64×10⁸m³.塔里木河干流龙头站--阿拉尔站2001年年径流量为45.72×10⁸m³, 接近多年均值46.00×10⁸m³, 属平水年.干流上游区间耗水量24.77×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的54.2%; 中游区间耗水量1.94×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的41.4%; 下游区间耗水2.025×10⁸m³(纯塔里木河水), 仅占阿拉尔站年径流量的4.4%. 2001年从开都河-孔雀河的博斯腾湖和塔里木河向下游绿色走廊的应急输水于11月16日水流到台特玛湖, 从而结束了塔里木河下游近30 a干涸的历史, 使下游绿色走廊恶化环境开始恢复.     

考虑水体面积变化的鄱阳湖平原区地表-地下水相互作用模拟

湖泊的水情变化会影响其与地下水之间的物理水文过程和生态行为,鄱阳湖独特的“河湖相”转换特征使得该地区地表-地下水交换过程更加复杂。采用Visual MODFLOW构建三维非稳定流地下水流数值模型,利用LAK3子程序模块,通过输入五河入湖以及鄱阳湖流入长江的水量,实现湖水面积的动态模拟。结果表明,2019年湖水位模拟值与实测值的均方根误差为0.225 m,地下水水位模拟值与实测值的均方根误差为0.571 m;模型模拟鄱阳湖水面积环比变幅−41%~83%,与遥感影像结论吻合。该模型减少了湖泊作为边界条件的约束,可以有效刻画鄱阳湖频繁变化的湖水位和水体面积,准确模拟地下水流场和地表-地下水相互作用关系对湖泊水体高度动态变化的响应。枯水期主要由地下水补给湖水,交换量为2.03×107~10.58×107 m3/mon;丰水期湖水补给地下水,交换量为2.04×107~16.53×107 m3/mon,湖区及周边地下水水位相比枯水期平均抬升2~3 m,地下水由湖区流向周边地区。本研究为地表水体剧烈变化地区提供了有效的数值模拟方法,研究结果可为鄱阳湖平原区未来水资源管理和环境评价提供基础。