塔里木河下游生态输水效应及输水调配策略研究

作     者：王永鹏 

作者单位：新疆农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨鹏年

授予年度：2022年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

主      题：塔里木河下游 改进的彭曼公式 植被耗水量 生态输水效应 生态输水调配策略 

摘      要：从2000～2020年间,塔里木河下游经历了21次生态输水,地下水位大幅抬升,天然植被长势明显改善,生态输水效应显著。但随着生态输水次数的增加,受既有输水方式固化的制约,出现了生态水空间分配不均衡、无效耗散增多、河水向地下水的转换比例下降等一系列新问题,是目前生态输水需解决的关键问题。本文主要结论如下:(1)基于世界粮农组织(FAO)推荐的植被耗水计算方法,针对塔里木河下游非完全覆盖及水分胁迫下的天然植被,在30 m空间栅格尺度上进行了天然植被耗水量计算,确定出下游各土地利用类型上植被系数(K)林地为0.85、草地为0.44、荒漠植被为0.21;土壤水分限制系数(K)林地为0.65、草地为0.46、荒漠植被为0.35,是塔里木河下游植被修复研究与生态输水效应评价的一项基础成果。(2)至2020年,塔里木河下游经过21次的生态输水后各土地利用类型面积变化显著,荒漠面积多年以75.73 km/5a的速率递减,林地、草地分别以13.18 km/5a、81.63 km/5a的速率增长;天然植被覆盖度整体呈上升趋势,多年来林地、草地、荒漠植被覆盖度分别以4.18%/5a,2.67%/5a和0.19%/5a的速率增长;天然植被面积和覆盖度的双增长,导致其耗水量以0.26×10 m/5a的速率增长;从2000～2020年间,植被耗水累积量为43.56×10 m,占下游河道消耗的58.68%,已成为河道消耗的主要转化项。(3)生态输水前期,天然植被面积增长速率为64.12 km/5a,地下水位在主河道沿线恢复明显;2010年及以后天然植被面积增长速率上升为125.51 km/5a,植被耗水量重心沿主河道向下游迁移,地下水位在自然漫溢区内大范围抬升。植被面积扩张速率、耗水特征和地下水位回升范围的变化趋势对前后期生态输水量及输水方式均有良好的响应,生态输水效应显著。(4)研究区GLDAS栅格气象数据表明:2000～2020年期间,塔里木河下游内平均气温、比湿度均呈显著的上升趋势;下游局地气温与比湿度的变化趋势是全球气候变暖和生态输水共同作用的结果,生态输水对下游局地气温及湿度变化具有一定的调节作用。21年的生态输水实践表明:塔里木河下游天然植被得到明显改善,地下水位明显上升,生态输水效应显著。同时,为解决既有输水方式固化引发的生态水空间分布不均衡、地下水转化比例下降、无效耗散增大等一系列问题,后期输水应在保证大西海子水库3.50×10 m生态下泄量、台特玛湖30 km湖面和塔里木河下游1050 km绿洲规模的前提下,基于天然地形,综合考虑既有天然植被分布、耗水特征、生态长廊荒漠化防治及铁路、公路保护等多个目标,采取人工控制手段划分漫溢区的输水方式,在空间上合理配置生态水,以减小无效消耗,实现生态修复目标最大化。