气候变化和人类活动在塔里木河流域水文要素中的反映

塔里木河流域较明显的增湿出现在近20 a,流域平原地区近10 a略有暖干化的迹象;20世纪90年代是流域山区近40 a来最暖湿的阶段,在天山南麓中西部山区和帕米尔高原一带90年代增湿幅度大,西昆仑山北坡一带近20 a降水变化很小.塔里木河流域4条源流出山口多年平均径流量为227.0×108 m3,从年代际尺度看,50-80年代基本接近多年平均值,而90年代受山区增暖变湿影响,4条源流径流量达241.9×108 m3,增幅6.6%.由于源流区人类活动的影响和粗放型农业,近50 a来补给塔里木河干流的源流条数和水量不断减少,加之塔里木河干流上中游区间耗水量大,导致下游水量减少,生态急剧恶化.     

塔里木河干流近50a地表水资源利用问题评估

塔里木河干流本身不产生径流 ,历史上曾有九大水系汇入 ,而现今与塔里木河干流有地表水力联系的只有阿克苏河、和田河和开都河—孔雀河三大水系 ,维系其水与生态系统。近 5 0a来 ,由于源流区以水资源开发利用为核心的高强度的人类活动 ,在源流区出山口水量未减少 ,且 2 0世纪 90年代以来有明显增加的背景下 ,补给干流的水量呈明显减少态势。加之干流区间耗水量不断增大 ,多年平均干流上游耗水量 16 .89× 10 8m3 ,中游 2 2 .96×10 8m3 ,上中游耗水量占阿拉尔站多年平均径流量 (4 6 .18× 10 8m3 )的 86 .3% ,仅有 (6 .33× 10 8m3 ) 13.7%的水量进入下游。地处下游的大西海子水库建于 1970年 ,1970 - 1999年的 30a中 ,有 2 0a无水下泄其下游 ,致使 32 0km河道干涸 ,台特玛湖于 1974年消失于荒漠中。塔里木河干流下游一片凄凉景象 ,风沙肆虐 ,沙漠扩大 ,生态退化 ,严重危及干流地区。 2 0 0 0年 5月 14日至 2 0 0 3年 11月 3日从博斯腾湖 5次向干流下游应急输水 ,计由大西海子水库下泄水量达 16 .6× 10 8m3 ,才使干涸长达 2 8a的台特码湖于 2 0 0 1年 11月 16日开始恢复到 10km2 多的水域 ,周边及沿河两岸生态与环境得以初步改善     

塔里木河流域生态环境恶化的水文效应

塔里木河是我国最大的内陆河。 4条源流出山口多年平均天然径流量 2 2 4 .9× 10 8m3 (195 7～ 2 0 0 1年 )。在全球变暖的大背景下 ,塔里木河流域山区气候出现变暖增湿的趋势 ,2 0世纪 90年代径流量达 2 4 1.9× 10 8m3 ,增幅 7.6 %。由于源流区人类开发利用水资源的影响 ,使得补给塔里木河干流的水量不断减少 ,水文条件改变 ,造成干流上、中游段耗水严重 ,导致下游生态与环境急剧退化。自 2 0 0 0年以来 ,实施的从开都河—博斯腾湖向下游绿色走廊应急输水 ,已使下游生态环境开始恢复生机。     

塔里木河流域水资源利用面临的主要问题

塔里木河流域由水引起的生态恶化,在我国内陆河流中具有代表性.研究表明:塔里木河流域近40 a源流来水量呈增加趋势,特别是近10 a增加更为明显.说明随着全球气候的变化,塔里木河源流区的水情得到好转.但在近10 a源流补给干流的水量增加不足1×108 m3/a, 特别是干流沿程各站点的径流量仍呈显著的线性递减趋势,表明塔里木河源流连续10 a的丰水期,并没有改变干流环境恶化的局面.在此基础上,总结塔里木河流域水资源利用存在的主要问题,并提出塔里木河流域水资源可持续利用的基本对策.     

近50年来塔里木河干流水量、水质及耗水分析

近53年来阿拉尔站以上3条源流出山口天然径流量呈增加趋势,由178.0×108m3增至207.6×108m3,净增29.6×108m3;3条源流年代际区间耗水量由128.5×108m3增至171.1×108m3,净增42.6×108m3;入塔里木河水量由50.0×108m3减至38.0×108m3,净减少12.0×108m3.历史上塔里木河最大耗水区在中游,多年平均耗水量24.8×108m3.从20世纪60年代至今的近40年,上游中、下段河床处于淤积状况,总淤积厚度130 cm,平均年淤积3.6 cm.从2001年至今上游段已成为塔里木河干流最大的耗水区,上游段耗水量占阿拉尔站年径流量的50%增加到80%,导致下游水量减少,环境恶化.塔里木河上游段高矿化度农田洗盐压碱水是干流水质恶化的根本原因,污染源主要集中在肖夹克至英巴扎的上游河段,尤其是阿拉尔站附近东西长60 km,南北宽20 km.现有8条排(退)水渠,其中有6条排水渠严重超标,矿化度4 71013 100 mg/L,是盐碱土规定标准2 000 mg/L的2.46.6倍.位于渭干河的新沙总排干,矿化度5 820 mg/L,严重超标,是盐碱土规定标准的2.9倍.     

基于初始水权分配的阿克苏河流域适时水权管理研究

阿克苏河是塔里木河来水量最大的源流。近几十年来,由于用水量的增加,进入塔里木河干流的水量逐年减少,导致塔里木河下游生态环境急剧恶化。为了改善下游的生态环境,完成向塔里木河干流输水目标的任务,阿克苏河流域建立了基于初始水权分配的适时水权管理系统。提出了适时水权的概念,将适时水权分为四个等级,并分别阐述了各级适时水权的确定及管理。最后举例说明了阿克苏河流域适时水权的实践情况及意义。     

人类活动对内陆河石羊河流域水资源转化的影响

石羊河地表水与地下水多次转化关系为流域提高水资源利用率提供了可能性。但上游盲目扩大灌溉面积,引起水资源的过度开发利用。研究表明,至1989年净灌溉面积达2.01万hm2,使进入下游的河川径流衰竭甚至断流;石羊河中下游年超采量达5×108m3以上,仅民勤盆地年超采量达4×108m3以上;下游地下水矿化度以每年0.1g/L的速度增长,下游出现了严重的生态问题。     

塔里木河下游生态输水前后生态与环境的动态变化研究

早在4000年前的原社社会,塔里木河(以下简称塔河)下游绿色走廊已经形成。在近百年的历史中,前20年是绿色走廊的兴盛时期,自20世纪20年代中期以后,绿色走廊开始近代历史上的衰败过程,特别是近50年来塔里木河上中游的水土开发活动,使得下游地区的来水量骤减并中断有近30年的历史,从而引发了下游绿色走廊的逐步走向衰败、土地荒漠化趋势加剧等生态环境恶化问题。为了改善塔河下游地区的生态与环境、抑制土地退化的加剧、挽救濒临灭绝的下游天然植被,截止2005年11月共向该地区输水7次,断流30年的塔里木河下游完成了第四次应急输水后,大体达到维系下游生态的必须水量,输水使河道两侧植被生长状况发生明显改善,生物呈多样化变化。笔者在1998年5月,2002年10月和2004年5月三次对塔河中、下游地区进行实地考察获得了第一手资料,本文在前人研究的成果基础上和实地考察资料相结合,对塔里木河下游生态输水前后生态与环境的动态变化进行探讨。     

塔里木河干流流域防治耕地盐碱化的生态需水量

本文从冲洗定额的构成出发,定义从计划冲洗层的含水量达到最大田间持水量这一时刻起到计划冲洗层的含盐量达到允许含盐量止这段时间所需要的在冲洗定额中起输送冲洗作用的那部分水量为盐碱耕地生态需水定额。通过对塔里木河流域典型灌区的调查分析,初步确定塔里木河干流流域防治耕地盐碱化的生态需水定额约为1500 m3.hm-2,最后得出目前塔里木河干流流域防治耕地盐碱化的生态需水量约为0.97亿m3。     

未来气候情景下塔里木河干流日径流过程模拟研究

以塔里木河干流为研究区,运用分布式MIKE SHE水文模型,识别了日值尺度下塔里木河干流下垫面各参数,选取干流内6个气象站(阿拉尔、拜城、库车、轮台、库尔勒、铁干里克)1998—2007年实测气象数据,依据干流3个水文站(新其满、英巴扎、恰拉)1998—2007年实测数据对模型进行识别和验证,并结合Had GEM 2-ES气候模式中气温和降水数据,预估了未来(2021—2050年)气候情景下塔里木河干流径流演变特征。结果表明:(1)运用MIKE SHE模型模拟塔里木河干流日径流过程,模型效率系数均达0.63以上,表明该模型适用性较强。(2)未来30 a塔里木河干流多年月平均气温均较基准期(1981—2004年)升高了1.7~2.2℃,且夏秋季节升温较高;降水整体呈增加趋势,且春季增幅较大,秋季增幅较小。(3)未来气候情景下,各水文站年均径流量呈减少趋势,且以夏秋季节表现最为显著(P0.01)。其中,下游恰拉水文站平均径流量减少比例最大(5.04%),上游新其满水文站减少比例最小(0.6%);各气候排放情景中,RCP2.6(低排放情景)下各水文站减少量最小,RCP8.5(高排放情景)下减少最大。未来气候情景下塔里木河干流年径流呈减少趋势,使区域水资源调配面临更大困难,生态安全面临更大威胁,同时也将加大区域人地关系矛盾。     

塔里木河干流区的水量消耗和潜力分析计算

本文分析了塔里木河干流区的生态环境及耗水状况,提出了节水措施及塔里木河流域合理用水,改善生态环境的途径。     

塔里木河流域环境问题及其治理途径的探讨

随着人类活动的加剧,塔里木河流域人工绿洲的面积不断扩大,天然绿洲相应减少,水资源问题突出。与此同时,沿岸湿地萎缩退化,天然林草植被减少,绿洲外围的荒漠地带不断在扩展,土地沙化严重,下游绿色走廊垂危。为维护塔河流域的持续发展,必须挖掘上游节水潜力,合理利用水资源,充分认识沿岸绿洲和湿地的耦合关系,尊重自然规律,合理应用现代科学技术,坚持“调整控制上游,保护培育中游,恢复重建下游”的原则促进塔河流域的持续发展。     

塔里木河生态环境演变及整治途径

在以农业为主的生产方式下 ,塔里木河生态环境演变是绿洲与沙漠同时扩大 ,而处于两者之间的自然林地、草地、野生动物栖息地和自然水域不断缩小 ,也即荒漠与绿洲之间过渡带缩小 ,这主要是由于人类活动改变了区域水量平衡、水盐平衡和生态平衡造成。塔里木河整治应实行治理上游、改造中游、拯救下游 ;合理利用水资源 ,使上、中、下游相对平衡 ;保护自然植被使下游绿色走廊得以恢复     

近50年玛纳斯河流域径流变化规律研究

玛纳斯河流域上游山区形成的径流是供给中下游平原区和玛纳斯绿洲的重要水源.文中利用玛纳斯河上游2个水文站和4个雨量站1956～2006年系列径流和降水资料,利用多种指标和小波分析法分析径流年内、年际变化特征.结果表明:玛纳斯河上游流域径流年内分配不均匀,主要集中在6～8月份,占多年平均流量的66.9%～70.3%;径流年...     

塔里木河干流上游土地利用动态变化研究

在干旱区 ,水资源十分匮乏。若能有效的控制塔里木河上游耕地面积的扩张 ,同时提高水资源利用率 ,则能解决塔里木河流域长期以来农业用水和生态用水之间的矛盾 ,这对塔里木河流域持续发展有重要意义。应用遥感技术进行上游土地利用动态变化则为上游耕地现状和趋势发展提供一种快速和准确的方法。本文利用 1 95 9年、1 983年、1 992年和 1 996年四个时期的航片及卫片资料 ,研究了塔里木河干流上游典型图幅土地利用的动态变化。结果表明 ,研究区域人工绿洲和居民点面积逐年扩大 ,湖泊面积明显缩小 ,而天然植被面积趋于缩小 ,难利用面积变化不大。为此 ,有关部门应严格控制目前这种耕地继续扩张趋势 ,同时加强植被生态环境建设     

塔里木河下游绿色走廊特点及衰败成因分析

近50年来塔木河上中游的水土开发活动，使得下游地区的来水骤减并中断有近30年的历史，从而引发了下游绿色走廓的逐步走向衰败、土地荒漠化趋势加剧等生态环境恶化问题。本文在前人研究成果基础上，综合分析了塔河下游绿色走廓发生、发展的特殊性和特点，认为绿色走廓衰败主要有5个主要因素：绿色走廓自然生命过程的衰退；新生幼林发生和发育原生机制的中断；土壤盐分的累积和增加；水分条件持续恶化；人类开垦荒地、滥伐、滥控等行为。通过成因分析认为，只有充分考虑到下游绿色走廓的特点及其衰败的原因，才能从根本上解决下游绿色走廓衰败的问题。     

Impact of agricultural development on variation in surface runoff in arid regions: a case of the Aksu River Basin

Located in the south of Xinjiang Uygur autonomous region,the Tarim River is the longest inland river in China.Agricultural development,excessive exploitation and low surface water use efficiency in the headstream regions have led to a marked decrease in the water supply to the mainstream.This,in turn,has resulted in the drying-up of the watercourse in the lower reaches of the Tarim River and serious deterioration of the eco-environment.The Aksu River Basin,the most important headstream of the Tarim River,was selected as the research area in this study.Taking elastic coefficient,water demand coefficient and water utilization intensity as the indices,we studied the impact of agricultural development on decreasing surface runoff since the 1950s.The results indicated that(1) the increasing rate of consumption of surface runoff outstripped the rate of increase measured in the natural catchment discharge,resulting in ever diminishing stream discharge into the Tarim River.Agricultural irrigation and seepage loss in irrigation canal systems were the major sources for runoff consumption,taking 63.72% of the overall runoff consumption.What's more,agricultural water consumption took up more than 97% of the water used for long-term production;(2) the expansion of cultivated land,change of planting structure and comparatively low agricultural irrigation efficiency all contributed to the decrease in surface runoff of the Aksu River.The elasticity coefficient of surface runoff reduction corresponding to the increase in planted area was 0.34 in the 1950s,while in the 2000s it had increased to 7.87.This reflected a more sensitive response of runoff decrease to cultivated land expansion.The increase in cotton and fruit production,without widely-used scientific irrigation methods and water-saving technology,led to considerable waste of the water resources.Meanwhile,the irrigation efficiency was still quite low,characterized by the waste of water resources,and the decrease of surface runoff;(3) in different stages,cultivated land area,planting structure and agricultural water use efficiency exerted different effects on runoff decrease.In the early stage,agricultural development showed no obvious effect on runoff decrease.Since the 1960s,the expansion in cultivated land resulted in large consumption of surface runoff;since the 1990s,not only expansion in cultivated land expansion,but also planting structure exerted significant impact on the consumption of surface runoff.Recently,though agricultural water use efficiency has improved in some regions to reduce the consumption of runoff to a certain extent,overall agricultural water use efficiency is still quite low;(4) during the investigation period,water consumption by agricultural development reflected the unbalanced relationship between human activities and water resources.     

塔里木河水质评价研究

受人类活动的影响,塔里木河干流的水质受到不同程度的污染。水质评价结果表明,源流河水污染很轻,而流上,中游污染较重,干流下游由于有孔雀河水量加入,水质污染较上,中游稍轻。在监测指标中,主要是矿化度,硫酸盐和氯化物的超标率上升造成污染负比的上升。     

石羊河下游年径流序列的变异点分析

为了较准确地判断人类活动对石羊河径流的干扰点,利用重新标度极差分析法(R esca led R angeA na lys is),对下游红崖山水库1956~2000年的入库径流序列进行了分析。结果表明,径流序列变异年份为1977年,以其为分界点的前后两个序列的统计特征值及回归方程均具有明显的差异,这与石羊河流域水土资源开发利用情况基本一致,说明变异点分析结果符合实际。由此可见,自从20世纪70年代后期,自然条件已不是影响石羊河下游径流变化的主要因素,而上中游人类活动对径流起着主导作用。     

塔里木河不同河段胡杨径向生长及径流的影响差异

利用塔里木河上、中、下游采集的胡杨年轮数据和1957-2010年的径流资料,分析塔里木河干流地区胡杨径向生长量与径流量的对应关系。结果表明：① 塔里木河上、中游4个断面的胡杨径向生长量存在显著变化,在20世纪80-90年代出现峰值,总体呈下降趋势。下游2个断面胡杨径向生长量在2000年前年际变化较小,2000年后,受生态输水影响胡杨径向生长量变化幅度较大,英苏和依干不及麻断面分别在2003年和2006年出现峰值。② 塔里木河肖夹克、新渠满、沙子河口、阿其克、英苏和依干不及麻断面的胡杨径向生长量突变分别发生在1996、1999、1991、2000、1998年和1960年或1968年或1978年。③ 塔里木河上、中游胡杨径向生长量与当年1-2月的径流量正相关性最高,下游胡杨径向生长量与当年1-2月的径流量负相关性最高。