塔里木河流域2006年“四源一干”河川径流及输水运行分析

2006年塔里木河四条源流出山口天然径流量268.9×108m3, 比正常年份偏多17.4%, 属偏丰水年. 其中, 阿拉尔站以上的三条源流(阿克苏河、叶尔羌河、和田河)出山口天然径流量为228.6×108m3, 比正常年份偏多18.0%;开都河-孔雀河为40.33×108m3, 比正常年份偏多20.4%, 属偏丰水年. 四条源流入塔里木河总水量为50.26×108m3, 占出山口天然径流总量的18.7%. 其中: 阿拉尔站以上三条源流入塔里木河水量为47.58×108m3, 占三条源流出山口天然径流总量的20.8%. 2006年塔里木河干流上游段耗水量33.55×108m3, 占阿拉尔站年径流量的58.8%, 是塔里木河干流最大的耗水区段;中游段耗水量16.56×108m3, 占阿拉尔站年径流量的29.0%, 比多年平均耗水量22.51×108m3减少5.95×108m3;下游段耗水量6.97.16×108m3. 上游耗水量在增加, 中游耗水量在减少, 下游耗水量接近多年平均值. 2006年第8次向干流下游输送生态水2.33×108m3, 其中由博斯腾湖下泄0.26×108m3, 由塔里木河自身来水下泄2.07×108m3. 此次输水由前7次的应急输水转变为功能性输水, 由以往输往塔里木河尾闾台特玛湖, 转变为以扩大下游生态灌溉面积为目的, 尝试以激活天然种子库, 高效利用水资源, 进一步恢复塔里木河下游生态植被范围. 2000-2006年连续共8次生态输水, 已累计由大西海子水库向塔里木河下游输送生态水22.75×108m3, 生态、经济、社会效益日益显著.     

塔里木河流域2003年"四源一干"河川径流及输水运行分析

2003年塔里木河四条源流出山口天然径流量258.21×108 m3,偏多12.8%,属偏丰水年.阿拉尔站以上的三条源流(阿克苏河、叶尔羌河、和田河)出山口天然径流量为221.19×108 m3,偏多14.0%,属偏丰水年;开都河孔雀河为37.02×108 m3,偏多6.0%,属平略偏丰水年.四条源流入塔里木河总水量为47.66×108 m3,占出山口天然径流总量的18.5%.阿拉尔站以上三条源流入塔里木河水量为44.08×108 m3,占三条源流出山口天然径流总量的19.9%,叶尔羌河是惟一无水输入塔里木河的源流.2003年塔里木河干流上游段耗水量20.51×108 m3,是干流最大的耗水区段,中游段耗水量16.89×108 m3,下游段耗水量11.16×108 m3.上、中游耗水量在减少,下游耗水量在增加.从2003年3月3日至7月11日第5次应急输水历时132 d,从博斯腾湖调水入塔河干流水量3.58×108 m3,而塔河干流到达恰拉水量7.58×108 m3,干流来水量继2002年后再次超过了博斯腾湖调水量.可以确定,2002年塔里木河向下游输水属于由博斯腾湖调水为主转为干流为主的转折年份,但是2003年干流向下游输水的比例更高.2003年大西海子水库向最下游下泄水量为3.455×108 m3,首次打通了145 km的老塔里木河,采取其文阔尔河和老塔里木河双河道输水,水再次流到塔里木河尾闾--台特玛湖,加上车尔臣河水的汇入,年内在台特玛湖区最大形成了约200 km2的水面.长期确保向塔河下游输水以干流来水为主,加大对塔河的综合治理,特别要加大对干流上游段和主要源流区的综合治理.     

2002年塔里木河流域四条源流区间耗水分析

2002年塔里木河四条源流出山口天然径流量273.9×108m3, 比多年平均值多46.9×108m3, 偏多20.7%, 属丰水年.其中发源于天山山脉的阿克苏河和开都河-孔雀河径流增幅大, 水量充沛, 属丰水年, 而发源于昆仑山脉的叶尔羌河和和田河径流量保持多年均值年.2002年度, 四条源流区总耗水量219.1×108m3, 占出山口天然径流量的80.0%.其中阿克苏河流域总耗水量为65.90×108m3, 占出山口天然径流量的60%; 叶尔羌河流域耗水量61.92×108m3, 年内无水量进入塔里木河干流; 和田河流域耗水量36.45×108m3, 占出山口天然径流量的80.9%.开-孔河流域内耗水54.76×108m3, 占出山口天然径流量的95.9%.     

塔里木河流域2004年"四源一干"河川径流情势及输水运行分析

2004年塔里木河流域平原的年平均气温特高,山区偏高.平原与山区年降水量均正常略偏多,流域内春夏季0℃层高度偏低.2004年塔里木河四条源流出山口天然径流量224.0×108m3,属平水年.天山南坡的河流水量偏丰,阿克苏河偏多15.9%,为丰水年;开都河-孔雀河偏多4.2%,为平略偏丰水年.而喀喇昆仑山及昆仑山北坡的河流水量均少于多年均值,如叶尔羌河偏少10.8%,为偏枯水年;和田河偏少17.9%,为枯水年.四条源流阿克苏河、和田河、叶尔羌河、开都河-孔雀河入塔里木河总水量为27.02×108m3,占四条源流出山口天然径流总量的12.1%,叶尔羌河全年无水输入塔里木河.2004年塔里木河干流上游段阿拉尔-英巴扎耗水量为19.19×108m3,是干流最大的耗水区段;中游段英巴扎-恰拉耗水量为7.530×108m3,为治理前的30.3%,是输水堤工程竣工和加强管理的效益.2004年4月22日至6月25日,实施了第6次从博斯腾湖向塔里木河下游应急输水,历时65 d从博斯腾湖调出水量1.600×108m3,大西海子水库泄洪闸向下游输水量1.020×108m3,水头再次到达台特玛湖,多年来的调水已使下游河段两岸生态环境有了明显改善.     

2002年塔里木河流域"四源一干"地表径流情势

2002年塔河流域内平原及山区气温都明显偏高, 平原降水偏多, 山区降水略偏多.3～10月 0 ℃层高度接近常年.塔里木河4条源流出山口天然径流量273.9×108m3, 比多年平均值227.0×108m3多46.9×108m3, 偏多20.7%, 属丰水年.其中发源于天山山脉的阿克苏河和开都河-孔雀河径流增幅大, 水量充沛, 属丰水年; 而发源于喀喇昆仑山脉的叶尔羌河和源于西昆仑山的和田河径流量保持多年均值年.4条源流入塔里木河水量为54.82×108m3.在塔里木河干流上游段耗水量25.42×108m3, 是干流最大的耗水区段, 中游段耗水量24.55×108m3, 下游段耗水量7.38×108m3.上、中游区间耗水量49.97×108m3, 占阿拉尔站年径流量的90.8%.从7月20日至11月10日共计114 d由博斯腾湖向塔里木河下游生态应急输水, 从博斯腾湖调水12.67×108m3, 恰拉水库分水闸向塔里木河输水2.339×108m3, 大西海子水库下泄3.313×108m3, 年内台特玛湖形成了28.74 km2的水域面积, 下游沿河地下水位普遍回升, 影响范围达800 km2, 生态效益十分显著.     

塔里木河干流上游中、下段河床淤积和耗水对生态环境的影响

塔里木河干流上游中、下段河床一直呈淤积状态, 新渠满站1965-2007年总淤积厚度达120 cm, 平均年淤积3.0 cm. 其中: 1965-1990年25 a淤积50 cm, 年均淤积2.0 cm, 1991-2007年17 a中河床淤积加快, 总淤积70 cm, 年均淤积4.7 cm. 由于河床淤积, 河道行洪断面缩水, 洪水漫溢不断增大, 导致上游段耗水量呈不断增加趋势, 2001年起上游段己成为干流最大的耗水区. 阿克苏河、和田河和叶尔羌河3条源流出山口多年平均年输沙量为6310×10~4t, 进入塔里木河干流龙头站--阿拉尔站多年平均年输沙量为2050×10~4t, 干流上游段多年平均年泥沙淤积量为1462×10~4t, 占塔里木河阿拉尔站多年平均年输沙量的71.3%, 是干流最大的泥沙淤积区, 也是现今最大的洪水漫溢区和耗水区. 塔里木河干流上、中、 下游各水文点年输沙量呈急剧減少趋势, 泥沙淤积河道主要是上游段的沙雅二牧场至英巴扎318 km河段. 塔里木河上游段河长495 km, 多年平均区间耗水量14.48×10~8m~3, 占阿拉尔站多年径流量的31.5%;中游河长398 km, 多年平均区间耗水量24.84×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的54.0%;下游河长428 km, 多年平均区耗水量6.68×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的 14.5%. 上、 中游段多年平均区间耗水量39.32×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的85.5%. 上游耗水量从2001年起成为塔里木河干流最大的耗水区, 导致2002、 2005和2006年上、中游耗水量达到50.0×10~8m~3, 占阿拉尔站年径流量的88%, 成为历史最大值.     

塔里木河流域2001年四源一干河川径流运行分析

2001年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量计266.5×10⁸m³, 比多年平均值多40.70×10⁸m³, 增加1%.源流区在进入塔里木河干流前总耗水量为220.0×10⁸m³, 与多年平均值比较多43.4×10⁸m³, 增加24.6%, 而入塔里木河水量为46.4×10⁸m³, 比多年平均4.12×10⁸m³减少1.64×10⁸m³.塔里木河干流龙头站--阿拉尔站2001年年径流量为45.72×10⁸m³, 接近多年均值46.00×10⁸m³, 属平水年.干流上游区间耗水量24.77×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的54.2%; 中游区间耗水量1.94×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的41.4%; 下游区间耗水2.025×10⁸m³(纯塔里木河水), 仅占阿拉尔站年径流量的4.4%. 2001年从开都河-孔雀河的博斯腾湖和塔里木河向下游绿色走廊的应急输水于11月16日水流到台特玛湖, 从而结束了塔里木河下游近30 a干涸的历史, 使下游绿色走廊恶化环境开始恢复.     

塔里木河2007年"四源一干"供输水运行分析

上游段耗水量21.88×108m3,占阿拉尔站年径流量的69.4%,是十流最大的耗水区段;中游段耗水量6.12×108m3,占19.4%;下游段耗水量3.51×108m3,占11.1%.源流在山前平原及十流上游段耗水量在增加,中游耗水量相对减少,下游耗水量接近平均状况.至2007年共9次向最下游输水量22.59×108m3.     

2009年阿克苏河枯水年水文特征及其对塔里木河干流生态环境的影响

塔里木河流域2009年4—8月0℃层高度平均为4290 gpm,较12 a平均值偏低52 gpm,偏低幅度位居近19 a(1991—2009年)同期第5位.而夏季(6—8月)4站平均高度偏低129 gpm,偏低幅度位居近19 a(1991—2009年)同期第1位.2009年阿克苏河流域年径流量69.28×108m3为偏枯水年;经两支流灌区后,阿克苏河西大桥站年径流量为52.34×108m3,为枯水年.由于塔里木河阿拉尔站以上阿克苏河、叶尔羌河、和田河三条源流2009年入塔里木河水量仅为12.01×108m3,使阿拉尔站年径流量仅为14.08×108m3,为历史最小值,属特枯水年.新渠满站年径流量仅为8.374×108m3,为历史最小值,属特枯水年,并于6月1日—7月22日河道断流52 d,该站至台特玛湖河道断流长达1 100km,占塔里木河干流总长1 321 km的83%,这在历史上是罕见的.     

阿克苏河流域无站控制区地表水资源及可利用量评价

阿克苏河是"四源一干"中最大的源流,多年平均地表径流总量为80.6×108m3,入塔里木河水量34.2×108m3,占阿拉尔站以上3条源流输水量的73.5%,对塔里木河的形成、发展、演变和生态环境起着决定作用.无站控制区调查面积7 110 km2,占流域总面积的14.2%.2005—2007年对中国境内阿克苏河无站控制区主要19条河(沟)洪水水量、洪水沟基流和17条泉水水量野外调查计算,阿克苏河流域无站控制区间地表水资源总量为6.68×108m3.其中,洪水沟总洪量0.6050×108m3,洪水沟基流总量2.0569×108m3,泉水天然补给量4.0185×108m3.在6.68×108m3的地表水资源总量中,可利用量为3.2×108m3.     

塔里木河流域2005年四源流对干流供水径流情势分析

2004年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量272.1×10⁸m³,属丰水年,比多年平均值224.9×10⁸m³多47.20×10⁸m³,增加21.0%;比20世纪90年代平均241.9×10⁸m³多30.20×10⁸m³,增加12.8%,在1957-2005年49 a水文系列中排名第5位.其中,阿克苏河、叶尔羌河、和田河3条源流与多年均值比较,增幅达22%～25%,开都-孔雀河为平略偏丰.四条源流入塔里木河总水量为56.88×10⁸m³,占四条源流出山口天然径流总量的20.9%.根据现今塔里木河综合治理,仍需要制定长远的全面流域规划,以生态系统建设为根本,从工程上、宏观水量控制管理上、经济上和科技手段上,保障实现塔里木河流域水资源的可持续开发利用.     

加强塔里木河阿拉尔生态系统综合监测

塔里木河流域是我国最大的内陆河流域,流域总面积102×10⁴km²,水资源总量为429×10⁸m³,水资源相对贫乏,生态环境十分脆弱.阿拉尔生态系统监测站位于阿克苏河、叶尔羌河、和田河三河和塔里木河交汇处的肖夹克,是平原区重要区域代表站,其生态环境直接关系着塔里木河干流上、中、下游生态和环境安全.查阅模清该区域的生态环境的基本特点、变化规律和演变趋势,对指导塔里木河综合治理,以及当地社会经济和谐发展极其重要.该站始建于1996年7月,监测项目有水文气象;地下水动态;乔、灌、草;土壤、水盐;沙漠化动态5类监测项目.野外监测设施有河道水文断面、气象观测场、第一监测剖面(长22 km).除水文气象监测项目在综合系统监测站附近外,其余4个监测项目均在第一剖面进行.     

塔里木河流域水文特性分析

塔里木河是我国最大的内陆河,历史上是九大水系144条河流的总称.由于气候变化和人类活动影响生态环境急剧恶化,目前形成了"四源一干"的格局.根据水文气象监测资料,从50 a来流域内的降水、蒸发、径流、洪水、泥沙、水质等方面对塔里木河流域生态环境恶化的成因进行分析.     

Drought–flood variation and its correlation with runoff in three headstreams of Tarim River, Xinjiang, China

The Tarim River lies in the inland area of Northwest China, which has a semiarid or arid climate. Because of relatively scarce precipitation in this area, the main water resource is runoff from a mountainous drainage basin. It is very important to ascertain variations of regular hydrologic and meteorological time series data. Through the use of monthly precipitation and hydrologic data in the three headstream mountain areas of the Tarim River over the past 50 years, this work analyzes the variation of a drought–flood index and annual runoff volume, along with spatio-temporal structures of the index related to runoff at multiple time scales, via non-parametric testing and a wavelet transform method. Wavelet transform can clearly demonstrate many characteristics of the time series, including trend, shift, and major periods. Based on the analysis, the following conclusions can be drawn: (1) the drought–flood indices showed increasing trends for the Aksu and Yarkand rivers, and rose non-significantly for Hotan River. The indices of the three headstreams changed remarkably (p < 0.05) in 1986. The curves of wavelet variance show that significant periods of the indices are 4 and 8 years for Aksu and Hotan rivers, and 8 and 10 years for Yarkand River; (2) runoff of the Aksu and Hotan rivers had significant periods of 6 and 8 years, plus 3 and 9 years for Hotan River; (3) there was significant correlation between the drought–flood indices and annual runoff volume in the three headstreams. The results provide important information toward achieving predictability of flood and drought in Northwest China.     

塔里木河流域气候与径流变化及生态修复

从20世纪90年代中期开始,塔里木河流域气温上升、降水增加,阿克苏河、开都河等主要河流几乎同步进入持续的丰水周期时段,为塔里木河流域生态修复创造了绝好的“天时”和历史性机遇.这种大区域的气候异常变化现象引起了国内外广大学者的广泛关注,区域气候异常变化是全球气温上升影响盆地气候向温湿转型,还是一个世纪性的水文周期变化现象,一时间成为了学术界的热点议题.系统分析了塔里木河流域山区水文气象站近50 a来的气温、降水、河川径流以及塔里木河来水量变化,并系统评价了利用开都河丰水期的有利时机,向塔里木河下游应急输水及其生态修复情况.     

西天山山区气候变化与灌区绿洲气候效应

对近40a西天山山区气候变化的特点及其变化趋势进行了分析,并以阿克苏源流区、阿克苏灌区以及叶尔羌河灌区的14个气象站的观测资料(1961—2000年)为基础,重点研究了灌区的气候变化及绿洲气候效应.20世纪90年代以来,各区域的气温增高,降水增多,其中在源流地区降水增加幅度最大,而沙尘暴、浮尘和大风日数都有明显的下降.最后,讨论了气候变化与绿洲发展的关系.     

1961—2006年叶尔羌河上游流域冰川融水变化及其对径流的影响

叶尔羌河是塔里木河的主源之一,发源于喀喇昆仑山北坡,冰川融水是其主要补给.以叶尔羌河流域库鲁克栏杆水文站以上流域国家气象台站的月降水与月气温资料、90 m分辨率的数字高程模型(DEM)以及1970年代的冰川分布矢量数据为基础,利用冰川度日因子融水径流模型重建了叶尔羌河上游流域平均冰川物质平衡、冰川融水径流序列,分析了叶尔羌河上游流域冰川融水径流变化的特征、趋势及其对河流径流的影响.结果表明:1961—2006年流域冰川平均年物质平衡为-163.1 mm,累积物质平衡为-7.5 m,平衡线平均海拔为5 395.7 m.1991年之后流域冰川物质平衡呈显著负平衡,平均年物质平衡为-301.2 mm,1991—2006年与1961—1990年相比平衡线平均高度上升了64.2 m.1961—2006年流域年平均冰川融水径流深为807.7 mm,冰川融水对河流径流的补给比重为51.3%;2000年之后冰川融水对河流径流的补给比重增大到63.3%,与多年平均值相比冰川融水对河流径流的贡献在2000年后明显增大.     

基于节水优先和工程布局调整的塔里木河流域节水潜力

为挖掘寒旱区内陆河流域的节水潜力, 论证山区水库替代平原水库的可行性, 以塔里木河三源流阿克苏河、叶尔羌河、和田河及其干流(简称"三源一干")为研究对象, 在"节水优先"治水方针的指导下, 考虑源流区山区水库群、干流区平原水库群以及各行业用水需求, 建立并求解了现状水平年和远景水平年的水库群联合调配的模拟与优化模型。结果表明: 水库群调度节水的关键在于降低河道内及平原水库库区中无效的蒸发渗漏损失; 2035年远景水平年, 通过山区水库群联合优化调配的最大节水潜力为2.46亿m3; 制定了源流山区水库替代干流平原水库的布局方案, 即结然力克、大寨、其满、帕满、喀尔曲尕和塔里木等6座平原水库的兴利库容分别可削减17%、17%、17%、33%、100%、100%, 该方案在保障塔里木河干流供水任务情况下可增加0.21亿m3的节水潜力。研究成果为实现流域水资源科学调控、保障区域水安全和生态安全提供了理论与技术支撑。     

Evaluation of the water resource reproducible ability on Tarim River Basin in south of Xinjiang,northwest China

With the over-exploitation of water resources, water pollution and poor management of water infrastructures are exacerbated. Ecosystem degradation is apparent at the basin level. The Tarim River Basin in northwest China has seen intensive confrontation between environmental protection and economic development over the past five decades. Ambitious agricultural development and land reclamation projects implemented by the Chinese government in the early 1960s led to several influences. For example, the construction of dams like the Daxihaizi Reservoir disrupted the stream-flow to the lower reaches. Water resource reproducible ability (WRRA) refers to the ability of water resources to be continually added by the natural water cycle. It includes the supplementation of water quantity and the self-purification of water quality in the natural cycle of water resources. This study discusses the WRRA index and introduces the computational method for calculating the WRRA index for the Tarim River Basin. The following conclusions are observed: (1) from 1956 to 2005, the indices of WRRA in the Hotan River Basin, Yarkand and Aksu River Basin are 0.26, 0.55, 0.58, respectively, which are between 0 and 1. The results indicate that the hydrological cycle in these three sub-basins is in a reproducible state. (2) The WRRA index in the Kaidu-Kong River Basin is 1.23 > 1, which indicates that floods may occur in the Kaidu-Kong River Basin. (3) The index of WRRA in the main stream is 0, which indicates that the WRRA is very weak at this location, and zero-flow may occur. Calculating the WRRA of a basin can provide a basis for corresponding basin water resources management.