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流域水文过程与生态环境演变的耦合关系

徐海量  
【摘要】:本文通过对塔里木河流域水文过程基本特点的分析,探讨了塔里木河流域水资源变化的特点、趋势与原因;利用时间序列分析和非参数检验的方法,对流域的径流量变化的趋势、周期性和以及径流量与温度、降水的关系进行了研究;利用遥感资料的植被归一化指数与塔里木河干流不同河段的水资源利用量进行相关分析,探讨了水资源与植被长势的关系;利用植被样方调查的方法,研究了地下水水与土壤水的转化以及不同地下水位的植被长势变化;利用植被生理指标测定的方法,分析了不同水位的植被干旱胁迫强度;同时,以塔里木河下游为例探讨了塔里木河下游生态退化的原因和过程,从流域水文过程完整性丧失的角度上探讨了塔里木河下游生态退化的因子和表现;利用塔里木河下游生态输水的详细调查,从河道区间耗水特征、输水水流推进特征、输水水流损失特征、地下水位在不同时空尺度上的变化特征、输水后植被的响应特征、输水对土地沙漠化逆转的影响、输水后地下水运移特征以及输水前后植被长势的遥感分析等几个方面探讨了流域水文过程完整性修复后的生态环境变化。从正反两个方面探讨了流域水文过程与生态环境之间的耦合关系,把干旱区最突出的生态和水资源问题作为研究的核心内容,为今后塔里木河流域大规模生态治理提供了理论依据。通过研究得出以下一些初步结论:(1) 从塔里木河流域近50年流域水文过程的基本特点看,随着全球气候的变化,塔里木河流域源流区基本表现为温度升高和降水增加,由此带来了源流区径流量的增加。这点在1994-2003年的十年间表现尤为突出,根据频率曲线,阿克苏河在1994-2003年间属特丰年,叶尔羌河属偏丰年和和田河的丰水时段。说明在近十年来塔里木河源流区的水情得到明显好转。(2)在源流来水量大幅增加的前提下,补给干流的水量只增加0.9985×108m3/a,不足源流来水量增加的3%,这说明源流区用水量增加的趋势要远超过径流量增加的趋势,而造成这种情况的原因是人口和耕地的增加。 (3) 利用非参数检验的方法对温度和降水与四条源流的径流量增加的趋势进行了检验和分析,发现径流增加与温度的关系更好,而与降水的变化相对较弱;从水文周期的模型看,塔里木河流域源流区的水文周期为17年,显示流域在未来几年内将出现严重的生态安全问题。(4)从不同水位的植被生理指标的测定结果看,当地下水位明显降低后植物体内的PRO和ABA含量明显增加,说明随地下水位的下降植物所受到的干旱胁迫强度的增加,同时也表明地下水与天然植被的生长关系密切。(5)从植被长势与河道水情的遥感分析看,植被归一化指数NDVI与干流不同河段的径流量关系密切。(6)塔里木河下游生态输水后河道得到了修复,地下水位抬升,天然植被出现了明显的响应,这说明水文过程与生态环境之间存在明显的耦合关系。 


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