塔里木河下游生态输水效应

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00009

摘要/Abstract

摘要：

分析塔里木河下游生态输水效应可为优化生态输水调配策略提供科学指导。基于Landsat系列影像、气象数据和现场钻探数据，解译土地利用类型及植被覆盖度，确定植被耗水量及地下水埋深演变趋势，以探讨生态输水的多重效应。结果显示：（1）2000—2020年，塔里木河下游林草地面积、覆盖度增长显著，1亿m³生态水分别对应5.40 km²天然植被面积及0.14%植被覆盖度增长。（2）2000—2015年植被耗水量重心沿塔里木河干流方向迁移，2015—2020年向自然漫溢区迁移，共向东南迁移4 359 m。（3）自然漫溢区内地下水埋深增幅高达5 m，主河道沿线2 km范围增加1~3 m，河道以外2~5 km区域地下水埋深增加0~1 m。（4）天然植被适宜耗水量约为200 mm·a^-1，生态输水前期仅在主河道沿线局部区域存在低效耗散，后期大量集中于自然漫溢区。21年生态输水实践表明，天然植被明显改善，地下水位明显回升，生态输水效应显著；但受既有输水方式固化的制约，生态水量空间分布不均衡和低效耗散增大，生态输水方式仍存在优化的必要性。

关键词: 塔里木河下游, 植被修复, 地下水埋深, 植被耗水特征, 生态输水效应

Abstract:

The ecological water conveyance effect in the lower reaches of Tarim River was analyzed to provide scientific guidance for optimizing the allocation strategy of ecological water conveyance. Based on Landsat series images， meteorological data and field drilling data， the land use type and vegetation coverage were interpreted， and the evolution trend of vegetation water consumption and groundwater depth was determined to explore the multiple effects of ecological water transport. The results showed that：（1）From 2000 to 2020， the area and coverage of forest and grassland increased significantly in the lower reaches of the Tarim River， and each 1×10⁸ m³ ecological water corresponded to 5.40 km² natural vegetation area and 0.14% vegetation coverage increase. （2）From 2000 to 2015， the center of gravity of vegetation water consumption moved along the main stream of Tarim River， and from 2015 to 2020， it moved to the natural overflow area， with a total of 4 359 m to the southeast. （3）The groundwater level in the natural overflow area increased by 5 m， the groundwater level in the 2 km area along the main river increased by 1-3 m， and the groundwater level in the 2-5 km area outside the river increased by 0-1 m. （4）The suitable water consumption of natural vegetation is about 200 mm·a^-1. In the early stage of ecological water transport， there is only inefficient dissipation in the local area along the main river channel， and in the later stage， a large number of natural overflow areas are concentrated. The 21-year ecological water conveyance practice shows that： The natural vegetation was significantly improved， the groundwater level was significantly increased， and the ecological water conveyance effect was significant. However， due to the restriction of the solidification of the existing water conveyance mode， the spatial distribution of ecological water quantity is not balanced and the inefficient dissipation， and the ecological water conveyance mode still has the necessity of optimization.

Key words: lower reaches of Tarim River, vegetation restoration, groundwater depth, characteristics of vegetation water consumption, ecological water conveyance effect

中图分类号:

P349

王永鹏, 阿里木江, 周龙, 杨鹏年, 冯思阳, 王延文. 塔里木河下游生态输水效应[J]. 中国沙漠, 2023, 43(4): 231-240.

Yongpeng Wang, Alimujiang, Long Zhou, Pengnian Yang, Siyang Feng, Yanwen Wang. Ecological water conveyance effect in the lower reaches of Tarim River[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(4): 231-240.

图/表 13

参考文献 26

1	刘斌，赵雅莉，白洁，等.塔里木河下游流域输水工程生态效应评价研究［J］.地理空间信息，2020，18（3）：112-117.
2	Sun F， Wang Y， Chen Y N，et al.Historic and simulated desert-oasis ecotone changes in the arid Tarim river basin，China［J］.Remote Sensing，2021，58（4）：647-659.
3	Long A H， Yu J W， Deng X Y，et al.Understanding the spatial-temporal changes of oasis farmland in the Tarim river basin from the perspective of agricultural water footprint［J］.Water，2021，13（696）：147-161.
4	雍正，赵成义，施枫芝，等.近20年塔里木河干流区地下水埋深变化特征及其生态效应研究［J］.水土保持学报，2020，34（3）：182-189.
5	李玉朋，陈亚宁，叶朝霞，等.塔里木河下游输水20 a的生态响应［J］.干旱区地理，2021，44（3）：700-707.
6	Wang X Y， Xu H L， Ling H B，et al.Effects of ecological water conveyance on recovery value of vegetation in the lower reaches of Tarim river［J］.Agricultural Research in the Arid Areas，2017，35（4）：166-172.
7	开买尔古丽·阿不来提，毛东雷，曹永香，等.新疆玉龙喀什河与策勒河流域胡杨年轮对气象因子的响应研究［J］.西北植物学报，2021，41（4）：672-681.
8	周洪华，李卫红，孙慧兰.基于胡杨年轮的塔里木河下游地下水埋深历史重建［J］.林业科学，2018，54（4）：11-16.
9	Ling H B， Zhang P， Guo B，et al.Negative feedback adjustment challenges reconstruction study from tree rings： a study case of response of populus euphratica to river discontinuous flow and ecological water conveyance［J］.Science of the Total Environment，2017，574（1）：109-119.
10	Yu P， Xu H， Mao Y，et al.Effects of ecological water conveyance on the ring increments of Populus euphratica in the lower reaches of Tarim river［J］.Journal of Forest Research，2012，17（5）：413-420.
11	朱成刚，艾克热木·阿布拉，李卫红，等.塔里木河下游生态输水条件下胡杨林生态系统恢复研究［J］.干旱区地理，2021，44（3）：629-636.
12	Chen Y， Zhang X， Zhu X，et al.Analysis on the ecological benefits of the stream water conveyance to the dried-up river of the lower reaches of Tarim river，China［J］.Science in China，2004，47（11）：1053-1064.
13	Xu Q， Ye M， Xu H L，et al.Effects of ecological water conveyance on the composition，diversity and stability of plant community in the lower reaches of Tarim river［J］.Chinese Journal of Ecology，2018，37（9）： 2603-2610.
14	陈亚宁，吾买尔江·吾布力，艾克热木·阿布拉，等.塔里木河下游近20 a输水的生态效益监测分析［J］.干旱区地理，2021，44（3）：605-611.
15	王希义，彭淑贞，徐海量，等.塔里木河下游植被生物量的动态模拟及其宏观价值评估［J］.干旱区资源与环境，2020，34（3）：166-172.
16	朱妮娜.基于GLDAS和GRACE数据的塔里木河流域干旱综合评估［D］.上海：华东师范大学，2020：12-13.
17	王光焰，徐生武，谢志勇.塔里木河下游气候变化与生态输水之间的关系分析［J］.水利规划与设计，2021，208（2）：55-62.
18	杨鹏年，董新光，吾买尔江.塔里木河下游应急输水典型断面地下水流模拟分析［J］.新疆农业大学学报，2004，27（3）：57-61.
19	陈永金，艾克热木·阿布拉，张天举，等.塔里木河下游生态输水对地下水埋深变化的影响［J］.干旱区地理，2021，44（3）：1-10.
20	邓铭江，周海鹰，徐海量，等.塔里木河下游生态输水与生态调度研究［J］.中国科学：技术科学，2016，46（8）：864-876.
21	邓铭江，杨鹏年，周海鹰，等.塔里木河下游水量转化特征及其生态输水策略［J］.干旱区研究，2017，34（4）：717-726.
22	刘新华，徐海量，凌红波，等.塔里木河下游生态需水估算［J］.中国沙漠，2013，33（4）：1198-1205.
23	Allen R G， Pereira L， Raes D，et al.Crop evaporation-FAO irrigation and drainage paper No 56［M］.Rome，Italy：FAD，2006.
24	薛联青，符芳兵，祝薄丽，等.塔里木河流域下游绿洲演变对生态输水的响应［J］.河海大学学报（自然科学版），2019，47（4）：310-316.
25	白元，徐海量，凌红波，等.塔里木河干流区天然植被的空间分布及生态需水［J］.中国沙漠，2014，34（5）：1410-1416.
26	郭建军，李凯，江宝骅，等.流域生态承载力空间尺度效应分析：以石羊河流域为例［J］.兰州大学学报（自然科学版），2014，50（3）：383-389.

年份	生长期
	生长中期		生长末期
	142/32	141/32	142/32	141/32
2000	2000-08-26	2002-06-29	2000-11-05	2001-11-17
2005	2005-08-15	2005-08-08	2005-11-03	2006-11-15
2010	2010-09-07	2010-09-07	2010-12-03	2010-11-10
2015	2015-09-12	2015-08-20	2015-11-15	2015-11-24
2020	2020-08-08	2020-09-18	2020-11-12	2020-11-21

年份	生长期
	生长中期		生长末期
	142/32	141/32	142/32	141/32
2000	2000-08-26	2002-06-29	2000-11-05	2001-11-17
2005	2005-08-15	2005-08-08	2005-11-03	2006-11-15
2010	2010-09-07	2010-09-07	2010-12-03	2010-11-10
2015	2015-09-12	2015-08-20	2015-11-15	2015-11-24
2020	2020-08-08	2020-09-18	2020-11-12	2020-11-21

输水次数	输水方式	输水时段	大西海子水库总下泄水量/万m3	台特玛湖入湖量 /万m3
第一次输水	单通道输水	2000年5—7月	9 923	0
第二次输水	单通道输水	2000年8月至2001年2月	22 655	0
第三次第一阶段	单通道输水	2001年4—7月	18 434	0
第三次第二阶段	双通道输水	2001年9—11月	19 791	748
第四次输水	双通道输水、汊河输水	2002年7—11月	33 129	1 418
第五次第一阶段	双通道输水、面状输水	2003年3—7月	34 029	2 315
第五次第二阶段	单通道输水	2003年8—11月	27 998	662
第六次输水	双通道输水	2004年4—6月	10 528	0
第七次第一阶段	单通道输水	2005年4—6月	5 237	0
第七次第二阶段	单通道输水	2005年8—11月	22 998	497
第八次输水	单通道输水	2006年9—11月	20 098	0
第九次输水	双通道输水	2007年10月	1 412	0
第十次输水	单通道输水	2009年12月	1 027	0
第十一次输水	双通道输水	2010年6—11月	38 952	1 018
第十二次输水	双通道输水、汊河输水	2011年4—11月	85 211	7 826
第十三次输水	双通道输水、汊河输水	2012年4—11月	66 716	7 016
第十四次输水	双通道输水、汊河输水	2013年4—5月	48 800	17 454
第十五次输水	双通道输水、汊河输水	2014年6—6月	727	0
第十六次输水	双通道输水、汊河输水	2015年8—11月	46 128	2 937
第十七次输水	双通道输水、汊河输水	2016年8—10月	67 611	13 977
第十八次输水	双通道输水、汊河输水	2017年4—2018年1月	121 461	35 900
第十九次输水	双通道输水、汊河输水	2018年2—11月	70 006	0
第二十次输水	双通道输水、汊河输水	2019年8—12月	46 482	16 900
第二十一次输水	双通道输水、汊河输水	2020年9—11月	27 934	6 500

输水次数	输水方式	输水时段	大西海子水库总下泄水量/万m3	台特玛湖入湖量 /万m3
第一次输水	单通道输水	2000年5—7月	9 923	0
第二次输水	单通道输水	2000年8月至2001年2月	22 655	0
第三次第一阶段	单通道输水	2001年4—7月	18 434	0
第三次第二阶段	双通道输水	2001年9—11月	19 791	748
第四次输水	双通道输水、汊河输水	2002年7—11月	33 129	1 418
第五次第一阶段	双通道输水、面状输水	2003年3—7月	34 029	2 315
第五次第二阶段	单通道输水	2003年8—11月	27 998	662
第六次输水	双通道输水	2004年4—6月	10 528	0
第七次第一阶段	单通道输水	2005年4—6月	5 237	0
第七次第二阶段	单通道输水	2005年8—11月	22 998	497
第八次输水	单通道输水	2006年9—11月	20 098	0
第九次输水	双通道输水	2007年10月	1 412	0
第十次输水	单通道输水	2009年12月	1 027	0
第十一次输水	双通道输水	2010年6—11月	38 952	1 018
第十二次输水	双通道输水、汊河输水	2011年4—11月	85 211	7 826
第十三次输水	双通道输水、汊河输水	2012年4—11月	66 716	7 016
第十四次输水	双通道输水、汊河输水	2013年4—5月	48 800	17 454
第十五次输水	双通道输水、汊河输水	2014年6—6月	727	0
第十六次输水	双通道输水、汊河输水	2015年8—11月	46 128	2 937
第十七次输水	双通道输水、汊河输水	2016年8—10月	67 611	13 977
第十八次输水	双通道输水、汊河输水	2017年4—2018年1月	121 461	35 900
第十九次输水	双通道输水、汊河输水	2018年2—11月	70 006	0
第二十次输水	双通道输水、汊河输水	2019年8—12月	46 482	16 900
第二十一次输水	双通道输水、汊河输水	2020年9—11月	27 934	6 500

年份	林地	草地	荒漠	水域	耕地
2000	96.50	391.68	1 929.57	75.01	137.25
2005	123.26	442.33	1 814.67	108.96	140.79
2010	139.33	477.08	1 805.38	70.60	137.62
2015	145.28	574.22	1 716.29	63.31	130.90
2020	149.23	718.19	1 626.64	8.71	127.23