塔里木河下游生态输水效益研究与探讨

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本论文利用塔里木河下游2000—2018年地下水埋深监测数据,以英苏断面为例分析了地下水埋深对生态输水的响应规律;选取英苏、喀尔达依、阿拉干和依干不及麻四个典型断面探究下游河段2000—2018年地下水埋深变化规律,从地下水埋深的角度定性评估生态输水产生的效益;由此提出多种调控方式的生态调度模式。以2000—2018年植被指数遥感数据为基础,分别研究塔里木河下游植被面积与覆盖度时空变化特征,对植被恢复情况进行定量分析。运用Mann-Kendall法进行生态输水后植被覆盖度的变化趋势分析和显著性检验。最后,以样方调查作为研究手段,研究不同漫溢干扰下塔里木河下游植被的演替规律,为提升输水效益提供技术指导。论文对2000年、2010年和2018年三期的遥感土地利用矢量数据进行解译,分析研究区2000—2018年的土地利用变化特征。基于2000—2018年的土地利用变化情况,本文搭建了生态服务价值评价体系。为进一步评估生态输水的效益,论文选取“自然—经济—社会”评价指标体系,利用主成分分析法和综合指数法计算得到塔里木河下游2000—2018年逐年水生态安全水平。论文的研究成果如下:(1)从河道横向来看,4个典型断面的地下水埋深均呈“抬升—下降—抬升”的变化特点,2000—2006年抬升趋势较缓;2007—2009年之间,年均输水量仅为0.12亿m~3,4个监测断面地下水埋深变深,而2010—2018年之间,随着输水量的增多,地下水埋深抬升幅度增强。(2)生态输水初期,塔里木河下游大部分区域处于极度沙漠化状态,环境脆弱而敏感。经过5年的生态输水(2006年),塔里木河下游地下位恢复初见成效,但下游大部分地区在警戒生态水位和沙漠化地下水位之间;输水后期,四个监测断面的最内侧监测井的地下水位维持在2.0—4.5m之间,介于适宜地下水位范围内,最外侧监测井的地下水位基本维持在5.0—6.0m间,接近警戒地下水位。以上结果表明经过长达近20年的生态输水,四个断面地下水恢复情况良好,整个区域的沙漠化得到很大程度的逆转,生态输水为塔里木河下游带来了巨大的生态效益。(3)生态输水后塔里木河下游覆被面积呈明显增加的趋势,下游整体年均增加量达到28.4km~2/a,表明实施生态输水后,塔里木河下游植被生长得到了显著恢复。其中植被恢复区域主要在英苏至阿拉干区间的河道两侧和台特玛湖湖区北侧。2000—2018年之间,塔里木河下游植被覆盖度呈明显的上升趋势,其中台特马湖湖区植被覆盖度经历了“未显著变化—显著上升—显著下降—波动上升”的变化过程,这与台特马湖入湖水量年际差异较大有关。(4)塔里木河下游植被覆盖度以上升趋势为主,其面积占比达到91.07%,表明塔里木河下游植被覆盖情况整体好转。其中,呈显著上升趋势的面积占比超过60%。呈下降趋势的面积主要分布在大西海子与英苏断面之间离河道较远的北侧区域,占比仅为10%左右。台特玛湖湖区植被覆盖度呈增长趋势的面积占整个湖区面积的99%以上。(5)2018年塔里木河下游的生态服务价值较2000年增长了近2倍,水域生态服务价值增长了近30倍,这与生态输水后研究区水域面积增大有关;2000—2018年间灌木林地生态服务价值与生态服务总价值之比始终维持在45%以上。因此,水域和灌木林地面积的扩张对提升塔里木河下游生态服务价值至关重要。(6)2000—2018年塔里木河下游水生态安全评价值呈波动上升的变化趋势,经历了“中度警示区-预警区-较安全区”的变化过程,水文和植被要素是水生态安全变化的主要驱动力。
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