塔里木河干流区人工绿洲系统发展水平研究

人口、耕地系统是干旱地区人工绿洲系统的两个关键子系统,其发展水平反映了人工绿洲的发展水平。塔里木河干流区人工绿洲系统的发展水平决定着塔里木河地区的可持续发展状态。以地均产值(由地均粮食产值、地均棉花产值及地均其他经济作物产值组成)为反映耕地生产力的指标,测度影响塔里木河干流上游、中游和下游地区耕地生产力的因素;以粮食人口承载力和耕地压力指数为指标,分析该地区人工绿洲系统发展水平。研究认为:1988～2007年,塔里木河下游地区的人类不合理活动,对干流区绿洲系统的可持续发展影响较大,表现在人口和耕地增加过快、种植结构不合理、粮食安全问题、耕地压力不断增加等方面。因此,塔里木河干流区的可持续发展不仅要关注上游和中游地区耕地开发利用的问题,更要关注与调控下游地区人口、耕地系统的合理发展。严格控制下游的人口和耕地面积扩张是塔里木河干流区可持续发展的根本;以粮食生产满足自给需求为前提,建立以棉花生产为主,兼顾粮食安全的种植业结构,是塔里木河干流区耕地系统持续产出的优良模式。

近50a来塔里木河干流年径流量变化趋势及预测

根据塔里木河干流1957-2008年的年径流量监测数据,利用Mann-Kendall非参数技术检验和R/S法,对干流年径流量时间序列变化趋势进行分析,并在此基础上采用滑动t检验法和Mann-Kendall法对其突变点进行检验,最后运用方差分析外推法和叠加趋势预测模型对干流水文周期和未来径流量变化进行分析和预测.结果显示:近50 a来,塔里木河干流的年径流量呈现显著递减的趋势,愈往下游线性下降趋势愈显著,随着时间推移,未来有继续下降的趋势,且下降的趋势会更加显著;径流突变分析表明,阿拉尔、新渠满、英巴扎和卡拉水文站年径流量发生突变的年份分别为1972、1973、1974和1972年;周期分析表明,除卡拉站表现为14 a的主周期外,其余三站均表现为17 a的主周期;叠加趋势模型预测结果显示,阿拉尔水文站2012年将会出现一次丰水年,在现状条件下,塔里木河干流阿拉尔、新渠满、英巴扎和卡拉四个水文站发生间歇性断流的时间分别为2091-2107、2040-2056、2023-2039和2021-2034年。

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。

塔里木河干流上游区WaSSI-C生态水文模型的适用性评价

水碳耦合模型能够为干旱区水碳资源综合管理提供重要的工具支持。以塔里木河干流上游区为研究对象,在深入分析WaSSI-C模型(Water Supply Stress Index-Carbon model)理论方法和运行机理的基础上,结合研究区自然地理环境特征,补充冰川融化计算模块,以增强模型在研究区的适用性。在此基础上,将研究时段划分为率定期(2000-2009年)和验证期(2010-2015年),利用实测的径流数据和MODIS数据产品的蒸散(ET)和总生态系统生产力(GEP)数据,以相关系数(R^2)和效率系数(NS)为主要统计指标,探讨了不同时期WaSSI-C模型在研究区的适用性。流域总径流在率定期和验证期对比验证的R^2分别为0.72和0.68,NS为0.71和0.67;ET在率定期和验证期对比验证的R^2分别为0.60和0.64,NS为0.60和0.56;GEP率定期和验证期对比验证的R^2分别为0.68和0.61,NS为0.66和0.69;除ET在验证期的NS为0.56以外,模拟结果的2个评价指标均保持在0.6及以上,可见模型能够很好地模拟塔里木河干流上游区水碳资源的动态变化。

基于RS和GIS的塔里木河干流生态环境状况评价

干旱区内陆河流域生态环境的变化关系到人类的生存和社会的发展。针对塔里木河干流区域在综合治理前后的环境变化状况,以1990、2000年和2010年7—8月的3期Landsat-TM和中巴资源卫星遥感数据为基础,借助RS、GIS手段和生态环境状况指数方法,对比分析了综合治理前后生态环境的特点,得知塔里木河干流的生态环境在综合治理前处于最差的级别,综合治理后有明显改善。虽然,综合治理遏制了生态退化的趋势,但是流域内生态脆弱的现状并没有发生根本扭转,仍需要进一步地增加治理投入,巩固和增强综合治理的效果。