玛纳斯河流域人工绿洲扩张对社会经济和生态环境的影响分析

 利用2007—2009年的实地调查资料,结合1958—2006年的5期遥感影像解译数据,从干旱区内陆河流域典型绿洲的演变进程出发,分析了新中国成立以来近60 a玛纳斯河流域人工绿洲快速扩张的影响,强调了保持绿洲适宜规模的重要性,并从可持续发展的角度探讨了绿洲今后发展的方向。主要结论为:①近60 a玛纳斯河流域耕地和绿洲分别以107.756 km2·a-1和122.401 km2·a-1的速度迅速增长,二者扩张的方向基本一致;②绿洲的快速扩张对社会经济产生一定推动作用的同时,也带来了一系列的环境问题。如地表水利用率超过90%,地下水过度开采并以0.5~1 m·a-1的速度下降,水质污染增加,防护林大量死亡,森林破坏严重,草地从1958年到2006年减少4 316.39 km2,土地荒漠化威胁严重等;③从可持续发展的角度看,控制绿洲规模,适度开采地下水,转变产业结构,建立生态补偿机制等是今后本区发展的关键。     

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。     

塔里木河下游生态保护目标和措施

针对2000-2009年塔里木河下游10次生态输水后生态环境的变化情况,提出新的生态保护目标：在距河500 m以内以胡杨(Populus euphratica)为主的重点保护带,地下水埋深保持在≤4 m,植被总盖度达到0.4~0.5;500~1 000 m为基本保护带,以柽柳(Tamarix spp.)为主,地下水埋深为4~6 m,植被总覆盖度达到0.3以上;＞1 000 m为一般保护带,随着输水累积量增加,地下水埋深达到6~8 m,使现有植被不再退化;沿河两岸1 000 m的植被保护恢复总面积应达到1 028 km2;用水均衡法和潜水蒸散法重新估算的大西海子的下泄水量为2.3×108 m3 ,比原规划减少了1.2×108 m3 ,其中2.0×108 m3为维护生态所用,另外还有0.15×108~0.3×108 m3为向台特玛湖输水的水量;应保持输水连续性,大西海子以下年泄水量不小于0.36×108 m3;为了保证向下游输水,必须加强水资源调控,通过整治源流,使到达干流的水量为44.2×108 m3 ,干流严禁开荒,加强对防护堤修建后生态环境变化的监测,下游采用漫溢漂种增加植被面积。     

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。     

塔里木河下游表层土壤盐分空间变异和格局分析

土壤盐化是造成塔里木河下游天然植被退化的主要因素之一,应用地统计学方法,分析了塔里木河下游表层土壤盐分的空间异质性特征。结果表明,研究区土壤含盐量普遍较高,表层土壤盐分呈现强变异性和具有较强的空间自相关格局,主要受结构性因子影响。空间插值结果表明,表层土壤盐分整体上呈现出条带状的分布格局,局部地区表现出斑块状的空间变异特征。从河流纵向看,表层土壤盐分“两头高,中间低”;从河流横向看,离河道越远,盐分越低,地下水埋深逐渐加深,物种数和植被盖度分别表现出与之相应的递减趋势。     

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。     

北疆玛纳斯河流域人工绿洲演变过程及其特点

利用历史文献资料、实地调查和监测资料, 并结合遥感影像解译数据, 分析了近2 000 a来玛纳斯河流域人工绿洲的演变进程, 探讨了人工绿洲扩展过程与水资源利用的关系以及绿洲扩张的特点. 结果显示: 近2 000 a来玛纳斯河流域人工绿洲的形成和演变可以分为4个时期: 17世纪以前以牧为主时期, 流域人工绿洲仅呈星点分布在交通要道和军事据点; 17世纪以后到1949年才进入半农半牧时期, 流域人工绿洲呈小块状分布在河、泉引水方便之处; 1949年以后玛纳斯河流域人工绿洲进入了以农为主时期, 人工绿洲由小片联接成大片, 扩大成新疆第四大绿洲群; 20世纪70年代以后城市化时期, 流域绿洲的二、三产业快速崛起.根据绿洲发展演变与水资源开发程度和灌溉水平将以农为主时期细分为4个阶段, 从4个阶段不同水利条件和灌溉水平下绿洲的规模可以看出人工绿洲的演变进程是与流域水资源利用水平紧密结合的; 玛纳斯河流域绿洲扩张的特点有: 人文因素对其有很大影响, 移民屯垦在绿洲发展中起了重要作用, 近60 a来人工绿洲面积成倍扩大, 尽管水利建设支撑绿洲发展, 但仍受到流域水资源的限制.     

绿洲土地整合是增加耕地和保护生态的重要措施——以新疆玛纳斯河流域为例

保护耕地资源,“坚决守住1.2×10⁸ hm²(18亿亩)耕地红线”,是中国政府的一项基本国策。以新疆为代表的干旱区绿洲农业,近年来耕地面积增长很快,从1995-2008年均每年增加15.4×10⁸ hm²,这对抑制全国耕地面积下滑和促进新疆农业发展起了重要作用,但同时也对生态环境带来严重影响。如何在保护生态的前提下使耕地面积稳中有增,通过在玛纳斯河流域利用遥感图像解释和实际调查,提出通过绿洲内部土地综合整治,改变现土地利用中的“破碎化”程度,提高净耕地利用系数的思路;在不开荒不增加引水量情况下,耕地面积一般可增加8%~10%,而在一些土地利用规划差和管理粗放地区可增加到15%。通过土地整合使土地化零为整,还为节水灌溉、发展现代农业、实行农业规模化、集约化经营及农民致富创造了条件。     

塔克拉玛干沙漠中的古代交通路线

塔克拉玛干沙漠是中国第一大沙漠,世界第二大流动沙漠,环境极为严酷,交通十分困难。但据文献记载,古代曾有以下5条路线,即丝绸之路的南道、姑墨—于阗道、坎城—神山堡—疏勒道、焉耆—于阗道及抒弥—龟兹道,却不乏我国古代人民的足迹。根据现存历史文献反映,晋代高僧法显是我国第一个从东北向西南穿越塔克拉玛干沙漠的人,玄奘是第一个把塔克拉玛干沙漠比作“死亡之海”的人。