台兰河流域地下水人工回补适宜性评价及试验验证

地下水人工回补是管理含水层、调蓄水资源的重要方法,探究合理的适宜性评价方法是确定回补区域的基本工作。利用遥感数据和GIS技术,基于直觉模糊层次分析法(IFAHP),构建GIS-IFAHP决策模型,选取地下水位埋深、给水度、土壤质地、含水层渗透系数、地形坡度、土地利用/覆盖、与灌区距离、河网密度8个指标进行主观层次排序,获得各指标的综合主观权重,结合加权叠加分析法得到研究区地下水人工回补适宜性分区图,并在高适宜区内做地表入渗试验,分析地下水回补的可行性。结果表明:地下水回补低适宜区主要分布在细土平原区,占回补区总面积13.24%;中等适宜区主要分布在砾质平原中下部,占回补区面积29.48%;高适宜区主要位于砾质平原区中上部,占回补区总面积18.94%。地表渗库8 d内共回补水量1.54万m^(3),回补期间3眼观测孔水位平均稳定在14.95 m,地下水位平均累积抬升25.21 m。采用GIS-IFAHP决策模型,在地下水回补区域选择合理性上表现良好;干旱地区土地利用率较低且回补条件良好的倾斜砾质平原,通过地表入渗回补的方式能够有效地补充地下水。

基于分维模型的台兰河流域土地利用变化研究

以新疆台兰河流域1990年、2000年和2005年土地利用数据为例,将分形理论应用于土地利用空间分布及其变化的研究中,定量分析干旱内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及各土地利用类型随时间的变化趋势,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:各种土地利用类型都具有空间分形特征,分维数是面积、斑块数量和平均斑块面积等单项指标有机结合的综合表现,是综合表征土地利用变化空间格局的定量指标。1990年、2000年和2005年不同土地利用分维数的排序分别为:水域>工矿居民用地>耕地>草地>未利用地>林地;水域>工矿居民用地>草地>耕地>林地>未利用地;水域>工矿居民用地>草地>林地>耕地>未利用地。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体土地利用分形维值分别为1.5993,1.5986,1.6079,流域土地利用的分维数呈现先减后增的趋势,土地利用空间结构趋于复杂化,土地利用类型有扩张的趋势。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体空间结构稳定性指数分别为0.1720,0.1563,0.1435,说明整个流域土地利用类型的空间结构稳定性逐渐下降。

基于层次分析法的干旱内陆河流域生态环境需水评价——以新疆台兰河流域为例

干旱内陆河流域生态环境需水综合评价是一个多层次,多目标的综合决策问题,同时是干旱区水资源合理配置与管理,生态环境保护与建设中最为关键的科学问题之一。根据台兰河流域的实际情况和环境问题,构建评价干旱内陆河流域生态环境需水状况的指标体系;该指标体系由3个层次38个评估因子组成;通过分级量化指标,用层次分析法对指标进行权重分析,提出了内陆河流域生态环境需水状况评判标准和具体的评价方法。结果显示,水资源因素对台兰河流域生态环境需水的影响最大,生态环境因素和经济社会因素次之,影响最小的是自然因素。水资源因素、生态环境因素、经济社会因素和自然因素之间相互关联,共同作用导致流域生态环境需水综合状况。评价结果与实际情况基本相符,证明层次分析方法在评价干旱内陆河流域生态环境需水状况中具有一定的应用价值。

干旱内陆河流域平原区生态环境需水分析——以新疆自治区台兰河流域为例

从干旱区台兰河流域存在的环境问题出发,在确定流域平原区生态环境需水类型的基础上,构建了台兰河流域平原区生态环境需水定量模型,估算了流域平原区生态环境的规模。计算结果表明,台兰河平原区最大生态环境需水量为4.146×108m3,最小生态环境需水量为2.372×108m3,最适生态环境需水量为2.983×108m3,分别占台兰河平原区水资源总量(8.121×108m3)的51.05%,29.21%和36.73%。在不考虑河流输沙需水量的情况下,台兰河河流生态环境需水量平均为1.440×108m3。在考虑输沙需水量的情况下,河流生态环境需水量平均为2.604×108m3。明确了在确定流域生态环境需水量时,必须考虑研究区环境状况和生态保护目标,从而在不同区域和用水部门间进行调配,并针对流域不同的生态系统状况和对应生态系统类型确定了面向生态的水资源合理配置方案。

21世纪天山南坡台兰河流域径流变化情景预估

基于台兰水文站2003—2005年观测的水文气象数据,通过参数率定和验证获得了适用于台兰河流域的HBV水文模型优化参数。应用RegCM3气候模式在IPCC SRES A1B情景下的预估数据,经Delta降尺度方法生成流域未来气候数据,并结合流域冰川退缩情景预估台兰河流域径流在21世纪中期(2041—2060年)和末期(2081—2100年)可能发生的变化。结果表明:在21世纪中期和末期,台兰河流域气温将显著上升,而降水变化不大;21世纪中期冰川3种可能退缩比例为15%、20%和25%,末期分别为20%、30%和40%;无论冰川处于哪一种退缩情景,21世纪径流较基准期(1981—2000年)都呈增加趋势,中期和末期最小增幅将分别为17.3%和18.6%;最大增幅可达45.9%和66.0%;耦合RegCM3气候模式预估增幅为28.9%和41.5%;台兰河流域未来径流年内分布与基准期大体相同,但又呈现出一定的差异性,具体表现为,在21世纪中期5月份径流增加很快,径流峰值出现在7月份,而到21世纪末期径流峰值出现在8月份。

高寒山区融雪模型的改进与应用研究

以台兰河流域为研究区,采用改进的含融雪结构的新安江模型,利用2003-2009年逐日水文气象资料进行水文模拟。结果表明:改进的融雪计算方法能够很好的应用于含融雪结构的新安江模型中,并能在径流模拟研究中取得令人满意的结果。

SEBAL模型在台兰河流域蒸散发研究中的应用

由于陆地表面的空间非均匀性,传统的观测手段难以由点向面拓展。采用基于地表热量平衡的SEBAL模型,利用MODIS影像数据估算了位于干旱地区的台兰河流域的实际蒸散发量及其时空分布特征。结果表明:日蒸散发量的实测值与反演值相关性为0.88,月蒸散发量的实测值与反演值相关性为0.91,精度较高。估算全年总的蒸散量约为7.04亿m3,比水量平衡法计算的蒸散量大4%。通过各精度的检验可知,该模型计算结果较为可信。

台兰河流域水文气象要素变化特征分析

根据台兰水文站1957-2010年降水、气温、径流资料,应用多种数理统计法对各水文气象要素的变化趋势进行分析。研究表明:降水量年际变幅增大,但多年平均值基本稳定,总体呈上升趋势;气温以1980年为分界,以前呈显著降低趋势以后有着显著上升趋势,总体气温呈明显的上升趋势;径流表现出较明显的增多趋势,初步判断得出在春季气温是影响径流变化的主导因素,而在夏秋冬季降水与气温共同影响着径流组成。

台兰河流域地下水流数值模拟及地下水可开采量分析

采用抽水试验采集数据,利用Modflow软件,对台兰河流域的地下水流进行数值模拟,最终模拟水位的变化趋势与实测变化趋势一致。采用可开采实验法,计算得到地下水可开采量约5.7889亿m3。

台兰河流域水资源供需分析

以台兰水文站观测资料为基础,根据不同保证率下的地表水可供水量及地下水可开采量进行台兰河流域的水资源供需分析。结果表明,P=50%年型中最大年缺水量达14433×10^(4)m 3,P=75%年型中最大缺水量达到19615×10^(4)m 3,针对台兰河流域水资源利用存在的问题进行分析,并提出缓解问题的措施。