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绿洲适宜规模是绿洲经济社会水平和生态系统平衡发展的重要指标,受到绿洲水资源量的制约。近年来,在国家大力支持新疆经济社会建设的背景下,新疆的绿洲面积明显扩大;与此同时,区域气候变化对新疆的水资源利用产生重要影响,对依据水资源利用扩大绿洲规模的发展模式提出了新的挑战。本文以新疆渭干河绿洲为研究区域,以控制绿洲适宜规模的关键因子——水资源利用量为主线,借助遥感影像、水文、气象资料、社会经济数据、区域发展规划等多源信息,研究了渭干河绿洲气候变化对地表地下径流特征、耕地时空变化和水资源利用特征等的影响,探讨了未来气候变化下绿洲的水资源利用、耕地变化、需水量和耗水量的变化,建立了基于水热平衡原理的干旱区绿洲适宜规模计算模型,明确了渭干河流域绿洲现状年(2005、2010年)和预测年(2015、2025、2035年)的绿洲适宜规模和耕地适宜面积,提出渭干河流域绿洲适宜规模和耕地适宜面积的“红线”、“黄线”和“最小值”,为渭干河流域绿洲的经济社会可持续发展提供了依据。主要结论如下:(1)近60年来,渭干河流域绿洲土地利用类型变化表现为:林地>耕地>荒漠>建设用地>水域,耕地面积占26%-36%。耕地面积呈逐年增加,经历了“缓慢扩展—中速扩展”发展态势;其扩展方式表现为“内部填充和对外扩展—对外扩展—内部填充”的变化。耕地分布由绿洲上部向下游扩展,新垦耕地主要为下游荒漠林地。水资源变化和人口变化是渭干河流域绿洲耕地时空变化的主要驱动力。(2)近54年来渭干河流域径流量年内分配不均,总体上夏季>秋季>春季>冬季,预测未来径流量年内分配会更趋不均衡。其年际变化特征可分为三个阶段:1960~1976年的枯水期、1976~1993年的平水期和1994~2013的丰水期。近54年流域径流量总体呈现增加趋势,其中夏季增长明显,冬季径流量有减少趋势。未来渭干河流域径流量将呈增加趋势。气温和降水量亦呈增加趋势,突变点在1970s末和1990s初,与径流变化特征吻合,两者呈显著正相关关系。其中夏季径流量变化主要受降水影响,秋冬季径流量变化主要受气温影响。(3)通过气候模式预测,渭干河流域绿洲未来气温、降水、径流均呈现增加趋势,预计2015、2025、2035年平均气温为14.17°c、14.97°c、15.52°c。年平均降水量为69.20mm、87.16mm、87.76mm。预计2015、2025、2035年平均径流量为22.72×108m3-41.76×108m3、23.09×108m3-45.85×108m3、23.14×108m3-87.76×108m3。(4)渭干河流域绿洲2005、2010年耗水总量分别为58.66×108m3、57.16×108m3。其中非植被耗水量分别为5.10×108m3、5.29×108m3,植被耗水量分别为53.56×108m3、51.87×108m3。若按照当前发展模式和耗水特征,预计2015、2025、2035年总耗水总量将分别达到57.58×108m3、59.87×108m3、61.32×108m3,其中非植被耗水分别为4.99×108m3、5.82×108m3、6.82×108m3,植被耗水量分别为52.59×108m3、54.05×108m3、54.50×108m3。(5)基于水热平衡原理建立了干旱区绿洲适宜规模计算模型,2005、2010年渭干河流域绿洲适宜规模分别为6506.17km2和7756.18km2;绿洲耕地适宜面积分别为2927.78km2和3490.28km2。通过人为调控措施,预计2015、2025、2035年渭干河流域绿洲适宜规模分别为6021.94-8818.69km2、5686.59-8821.23km2、5259.08-8411.80km2,绿洲适宜耕地面积分别为3010.97-4409.35km2、2843.30-4410.61km2、2629.54-4205.90km2。现状年渭干河流域绿洲实际规模已经达到适宜规模上限,绿洲实际耕地面积均已超出适宜耕地面积。(6)2015、2025、2035年渭干河流域绿洲适宜规模最小值分别为6021.94km2、5686.59km2、5259.08km2;“黄线”为6609.20km2、6316.78km2、5876.17km2;“红线”为8818.69km2、8821.23km2、8411.80km2。2015、2025、2035年耕地面积最小值分别为3010.97km2、2843.30km2、2629.54km2;“黄线”为3304.60km2、3158.39km2、2938.09km2;“红线”为4409.35km2、4410.61km2、4205.90km2。预计2015、2025、2035年渭干河流域绿洲实际规模将保持在“红线”以下,2015、2025年实际耕地面积也将保持在“红线”以下,但2035年实际耕地面积或超过“红线”,应当引起当地政府重视,应该调整发展策略,科学发展,控制绿洲规模的进一步扩大。