干旱影響要素_塔河流域干旱預(yù)警

2　研究區(qū)概況

2．1　地理位置

塔河流域位于我國新疆維吾爾自治區(qū)南部的塔里木盆地內(nèi)，處于東經(jīng)73°10′～94°05′，北緯34°55′～43°08′之間，流域面積為102．04萬km2，其中國內(nèi)面積為99．68萬km2，國外面積為2．36萬km2。塔河流域與印度、吉爾吉斯斯坦、阿富汗、巴基斯坦等中亞、西亞諸國接壤。

塔河流域地處塔里木盆地，盆地南部、西部和北部為阿爾金山、昆侖山和天山環(huán)抱，地貌呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，地勢為西高東低、北高南低，平均海拔為1　000m左右。各山系海拔均在4　000m以上，盆地和平原地勢起伏和緩，盆地邊緣綠洲海拔為1　200m，盆地中心海拔900m左右，最低處為羅布泊，海拔為762m。地理位置見圖2．1。

圖2．1　塔河流域地理位置示意圖

塔河流域水系由環(huán)塔里木盆地的阿克蘇河、喀什噶爾河、葉爾羌河、和田河、開都河—孔雀河、迪那河、渭干河與庫車河、克里雅河和車爾臣河等九大水系144條河流組成，流域面積102萬km2，其中山地占47%，平原區(qū)占20%，沙漠面積占33%。流域內(nèi)有5個地（州）的42個縣（市）和生產(chǎn)建設(shè)兵團4個師的55個團場。塔河干流全長1　321km，自身不產(chǎn)流，歷史上塔河流域的九大水系均有水匯入塔河干流。由于人類活動與氣候變化等影響，目前與塔河干流有地表水力聯(lián)系的只有和田河、葉爾羌河和阿克蘇河三條源流，孔雀河通過揚水站從博斯騰湖抽水經(jīng)庫塔干渠向塔河下游灌區(qū)輸水，形成“四源一干”的格局。由于“四源一干”流域面積占流域總面積的25．4%，多年平均年徑流量占流域年徑流總量的64．4%，對塔河的形成、發(fā)展與演變起著決定性的作用。

2．2　地形地貌

塔河流域遠離海洋，地處中緯度歐亞大陸腹地，四周高山環(huán)繞，東部是塔克拉瑪干大沙漠，形成了干旱環(huán)境中典型的大陸性氣候。阿克蘇河流域中的庫瑪拉克河長298km，國內(nèi)段105km，在庫瑪拉克河以東的河漫灘，既有河渠灌溉水的入滲，又有東側(cè)來自高臺地的徑流，使溫宿縣托乎拉一帶泉流、沼澤廣布。托什干河長457km，國內(nèi)段長317km，由西向東穿過烏什谷地。河谷階地發(fā)育，在各級階地上，渠網(wǎng)縱橫密布，大量渠系灌溉水入滲補給地下水，又在河漫灘與低階地溢出。庫瑪拉克河與托什干河在阿克蘇市西大橋西北15km處匯合后稱阿克蘇河。阿克蘇河南流13km至艾里西谷口被河床中的一條帶狀沙洲分為兩支，西支叫老大河，東支叫新大河。新、老大河在阿瓦提縣以下重新匯合，向東南流與葉爾羌河相匯成塔河。阿克蘇河干流至肖夾克匯入塔河，全長132km。新大河為汛期泄洪主要河道，全長113km；老大河是阿克蘇市、農(nóng)一師沙井子墾區(qū)和阿瓦提縣灌溉引水天然河道，全長104km。阿克蘇河流域河道內(nèi)水量損失計算較為復(fù)雜，庫瑪拉克河和托什干河，普遍存在河漫灘與低階地處的地下水溢出，阿克蘇河進入平原區(qū)后，汊河較多，水系復(fù)雜，新大河和老大河兩岸灌溉對河道的水量回歸補給也比較明顯。

和田河是目前唯一穿越塔克拉瑪干沙漠的河流，是南北貫通的綠色通道，也是目前塔里木盆地三條綠色走廊（塔河干流、葉爾羌河下游、和田河下游）中保存最好的一條自然生態(tài)體系，和田河下游綠色走廊的重要性不亞于塔河下游綠色走廊。根據(jù)和田河流域來水和用水情況分析，正常年份和田河流域的水量在非汛期全部通過兩渠首引至灌區(qū)，只有在汛期2～3個月有洪水下泄至和田河下游和塔河干流，因此洪水對于維持和田河流域綠色走廊的生態(tài)平衡和向下游輸水起到了決定性的作用。

開都河全長560km，河流出山口至博斯騰湖河段長139km，河段內(nèi)水量損失率為6%?？兹负邮菬o支流水系，唯一源頭來自博斯騰湖，其原來終點為羅布湖，后因灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展，下游來水量急劇衰竭，河道斷流，羅布湖于1972年完全干涸?？兹负幼鳛樗右粭l重要的源流，被譽為巴州人民的“母親河”，其下游綠色走廊與塔河下游綠色走廊共同組成塔里木盆地東北緣的天然綠色屏障。由于孔雀河下游遠離交通干線、人跡罕至，該區(qū)又處于核試驗禁區(qū)，再加上水資源極度匱乏，因此人們無力顧及這一地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護問題。

流域北倚天山，西臨帕米爾高原，南憑昆侖山、阿爾金山，三面高山聳立，地勢西高東低。來自昆侖山、天山的河流搬運大量泥沙，堆積在山麓和平原區(qū)，形成廣闊的沖、洪積平原及三角洲平原，以塔河干流最大。根據(jù)其成因和物質(zhì)組成，山區(qū)以下分為下面三種地貌帶。

山麓礫漠帶：為河流出山口形成的沖洪積扇，主要為卵礫質(zhì)沉積物，在昆侖山北麓分布高度2　000～1　000m，寬30～40km；天山南麓高度1　300～1　000m，寬10～15km。地下水位較深，地面干燥，植被稀疏。

沖洪積平原綠洲帶：位于山麓礫漠帶與沙漠之間，由沖洪積扇下部及扇緣溢出帶，河流中、下游及三角洲組成。因受水源的制約，綠洲呈不連續(xù)分布。昆侖山北麓分布在1　500～2　000m，寬5～120km不等；天山南麓分布在1　200～920m，寬度較大；坡降平緩，水源充足，引水便利，是流域的農(nóng)牧業(yè)分布區(qū)。

塔克拉瑪干沙漠區(qū)：以流動沙丘為主，沙丘高大，形態(tài)復(fù)雜，主要有沙壟、新月型沙丘鏈、金字塔沙山等。

塔河流域從上游到下游依次為高山、平原和荒漠。聯(lián)系高山和沙漠的是一些大、中、小河流，以高山的降水與冰川積雪的融水為主要水源，流經(jīng)山坡下的洪積平原，最終流入沙漠中的湖泊濕地或消失于沙漠中。水資源的形成、運移及轉(zhuǎn)化大致可分為3個區(qū)：Ⅰ區(qū)——山區(qū)，是塔河的產(chǎn)水區(qū)；Ⅱ區(qū)——綠洲和綠洲荒漠交錯帶，是水的耗散區(qū)；Ⅲ區(qū)——荒漠區(qū)，是水的消失區(qū)，見圖2．2。

圖2．2　塔河流域水分轉(zhuǎn)化及分區(qū)示意圖

2．3　氣候特征

塔河流域遠離海洋，地處中緯度歐亞大陸腹地，西、南、北三面高山環(huán)繞，形成了干旱環(huán)境中典型的大陸性氣候。其特點是：降水稀少、蒸發(fā)強烈，四季氣候懸殊，溫差大，多風(fēng)沙、浮塵天氣，日照時間長，光熱資源豐富。氣溫年較差（年內(nèi)最高氣溫與最低氣溫差）和日較差（日內(nèi)最高氣溫與最低氣溫差）都很大，年平均日較差為14～16℃，年最大日較差一般在25℃以上。年平均氣溫除高寒山區(qū)外多在3．3～12℃之間。夏熱冬寒是大陸性氣候的顯著特征，夏季7月平均氣溫為20～30℃，冬季1月平均氣溫為－10～－20℃。

沖洪積平原及塔里木盆地，≥10℃積溫多在4　000℃以上，持續(xù)180～200天；在山區(qū)，≥10℃積溫少于2　000℃；一般緯度北移一度，≥10℃積溫約減少100℃，持續(xù)天數(shù)縮短4天。按熱量劃分，塔河流域?qū)儆诟珊蹬瘻貛?。年日照時數(shù)在2　550～3　500h左右，無霜期190～220天。

在高山環(huán)列和遠離海洋的地形地貌、水文氣象等因素綜合影響下，全流域降水稀少，降水量地區(qū)分布差異很大。廣大平原一般無降水徑流發(fā)生，盆地中部存在大面積荒漠無流區(qū)。降水量的地區(qū)分布，總的趨勢是北部多于南部，西部多于東部；山地多于平原；山地一般為200～500mm，盆地邊緣50～80mm，東南緣20～30mm，盆地中心約10mm左右。全流域多年平均年降水量為116．8mm，受水汽條件和地理位置的影響，“四源一干”多年平均年降水量為236．7mm，是降水量較多的區(qū)域。而蒸散發(fā)量很大，以E－601型蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量計，一般山區(qū)為800～1　200mm，平原盆地1　600～2　200mm。

2．4　水文特征

2．4．1　水文循環(huán)

與西北干旱區(qū)眾多內(nèi)陸河流一樣，塔河流域的上游山區(qū)徑流形成于人煙稀少的高海拔地區(qū)，河道承接了大量冰雪融水和天然降雨；徑流出山口后以地表水與地下水兩種形式相互轉(zhuǎn)化，大量徑流滋養(yǎng)了綠洲生態(tài)系統(tǒng)，創(chuàng)造了富有生氣和活力的綠洲農(nóng)業(yè)，為水資源主要的開發(fā)利用區(qū)和消耗區(qū)；其后徑流流入荒漠平原區(qū)，地表水轉(zhuǎn)化為地下水和土壤水養(yǎng)育了面積廣闊的天然植被，并隨著水分的不斷蒸發(fā)和滲漏，最終消失或形成湖泊。塔河流域研究區(qū)的水文循環(huán)基本過程見圖2．3。水文循環(huán)被描述為山區(qū)水文過程、綠洲水文過程與荒漠水文過程，山區(qū)水文過程主要以出山口徑流及少量地下水潛流形式轉(zhuǎn)化為綠洲水文過程，綠洲水文過程受人類社會經(jīng)濟活動而變化劇烈并影響著荒漠水文過程。

圖2．3　塔河流域水文循環(huán)示意圖

降水、蒸發(fā)和徑流等水文要素垂直地帶性分布規(guī)律明顯。從高山、中山到山前平原，再到荒漠、沙漠，隨著海拔高程降低，降水量依次減少，蒸發(fā)能力依次增大。高山區(qū)分布豐厚的山地冰川，干旱指數(shù)小于2，是濕潤區(qū)；中山區(qū)是半濕潤區(qū)，干旱指數(shù)2～5；低山帶及山間盆地是半干旱區(qū)，干旱指數(shù)5～10；山前平原，干旱指數(shù)在8～20，是干旱帶；戈壁、沙漠，干旱指數(shù)在20以上，塔克拉瑪干沙漠腹地和庫木塔格沙漠區(qū)可達100以上，是極干旱區(qū)。河流發(fā)源于高寒山區(qū)，穿過綠洲，消失在荒漠和沙漠地帶。而山前平原中的綠洲是最強烈的徑流消耗區(qū)和轉(zhuǎn)化區(qū)。

塔里木盆地四周高山環(huán)抱，在地質(zhì)歷史時期，由于地殼運動的作用，褶皺帶成為山區(qū)，沉降帶組成盆地。山區(qū)降水所形成的地表河流，均呈向心水系向盆地匯集。地表河流在向盆地匯水的徑流過程中，經(jīng)歷了不同的巖相地貌帶，轉(zhuǎn)化補給形成了具有不同水力特征的地下水系統(tǒng)，即潛水含水系統(tǒng)－潛水承壓水系統(tǒng)－承壓水系統(tǒng)。山前地帶沉積有厚度很大的第四紀(jì)沖洪積層，河流出山口進入山前帶后發(fā)生散流滲漏，大量補給地下水，成為平原區(qū)地下水的形成區(qū)。鑒于該地帶巖性顆粒粗大，地下水徑流強，形成單一結(jié)構(gòu)、水質(zhì)優(yōu)良的潛水富集區(qū)。在山前帶沖擊洪積扇以下的沖洪積平原或沖洪積－湖積平原區(qū)，河流流量變小或斷流，地下水獲得的補給有限，由于巖性顆粒變細，含水層富水性變差，且上部潛水已大部鹽化，僅在地下深處埋藏有水質(zhì)較好、水量較小的空隙承壓水。由此可見，以水流為主要動力的干旱內(nèi)陸河流域山前沖洪積扇緣、潛水溢出帶、沖積平原的水文地質(zhì)和土壤具有明顯的分帶性。從水文地質(zhì)條件看，從單一結(jié)構(gòu)的潛水含水層逐步過渡到潛水與承壓水二元結(jié)構(gòu)；地下水由水平徑流形成逐步過渡到垂向運動，地下水埋深由深變淺，水質(zhì)由好逐漸溶解、濃縮為微咸水；土壤由粗顆粒沙質(zhì)土逐漸過渡到細顆粒的黏性土，含鹽量與有機質(zhì)逐漸增加。為此，要選擇適應(yīng)于這類水文地質(zhì)條件與土壤條件的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、灌排技術(shù)體系、水資源及地下水利用和保護模式，制定適應(yīng)于流域水文地質(zhì)條件的地下水開發(fā)利用的模式。

根據(jù)干旱區(qū)內(nèi)陸河流域地形地貌和水資源形成、運移與消耗過程的特點，無論從來水和用水的角度，還是從利用和保護的角度來看，對一個流域來說，山區(qū)、綠洲和荒漠生態(tài)是一個完整的水循環(huán)過程，是內(nèi)陸干旱區(qū)水文系統(tǒng)的三大組成部分。綠洲水循環(huán)強烈的人為作用與荒漠水循環(huán)自然衰竭變化是一個自上而下響應(yīng)敏感的單向過程。綠洲經(jīng)濟和荒漠生態(tài)是內(nèi)陸干旱區(qū)水資源利用的兩大競爭性用戶，處于河流下游的荒漠生態(tài)用水，在不受水權(quán)保護的情況下，只能是被動的受害者。就干旱區(qū)內(nèi)陸河流域水資源合理利用、生態(tài)環(huán)境保護而言，綠洲水文與荒漠水文是一個有機的整體。

2．4．2　降水與蒸發(fā)

塔河流域?qū)倥瘻貛O端干旱氣候，該區(qū)多晴少雨，日照時間長，光熱資源豐富。全流域多年平均降水量為116．8mm，干流僅為17．4～42．8mm。流域內(nèi)蒸發(fā)強烈，山區(qū)一般為800～1　200mm，平原盆地為1　600～2　200mm。干旱指數(shù)高寒山區(qū)在2～5之間，戈壁平原達20以上，綠洲平原在5～20之間。夏季7月平均氣溫為20～30℃，冬季1月平均氣溫為－10～－20℃。年平均日較差（一日中最高氣溫與最低氣溫之差）4～16℃，年最大日較差一般在25℃以上。年平均氣溫在10℃以上，≥10℃年積溫在3　300～4　400℃以上。年日照時數(shù)在2　400～3　200h之間，無霜期160～240天。

塔河流域高山環(huán)繞盆地，荒漠包圍綠洲，植被種群數(shù)量少，覆蓋度低，土地沙漠化和鹽堿化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱。干流區(qū)天然林以胡楊為主，灌木以紅柳、鹽穗木為主，它們生長的盛衰、覆蓋度的大小，因水分條件的優(yōu)劣而異。其生長較好的主要分布在阿拉爾到鐵干里克河段的沿岸，遠離現(xiàn)代河道和鐵干里克以下，都有不同程度的抑制或衰敗。

在遠離海洋和高山環(huán)列的綜合影響下，全流域降水稀少，降水量時空分布差異很大。流域降水量主要集中在春、夏兩季，其中春季占15%～33%；夏季占40%～60%；秋季占10%～20%；冬季只占5%～10%。如圖2．4所示，廣大平原一般無降水徑流發(fā)生，在流域北部西北邊緣靠近高山區(qū)形成了相對豐水帶，這也是塔河流域的主要供給水源區(qū)。盆地中部存在大面積荒漠無流區(qū)。降水量的地區(qū)分布，總的趨勢是北部多于南部，西部多于東部，山地多于平原；山地一般為200～500mm，盆地邊緣50～80mm，東南緣20～30mm，盆地中心約10mm左右。全流域多年平均年降水量為116．8mm，受水汽條件和地理位置的影響，“四源一干”多年平均年降水量為236．7mm，是降水量較多的區(qū)域。蒸發(fā)能力很強，多年平均水面蒸發(fā)量在855．4～1　746mm之間，是降雨量的20倍左右。主要集中在4～9月，一般山區(qū)為800～1　200mm，平原盆地和沙漠為1　600～2　200mm（以折算E－601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量計算）。流域內(nèi)氣象要素時空分布見圖2．4、圖2．5。

（b）年平均溫度

圖2．4　氣象要素空間分布

圖2．5　氣象要素時間分布

2．4．3　徑流

塔河干流洪水系由三源流山區(qū)暴雨及冰雪融水共同形成。據(jù)統(tǒng)計，三源流域內(nèi)共有冰川7　200多條，冰川總面積13　100余km2，冰川儲水量1　670km3，年冰川融水量超過100億m3，冰川融水比超過60%。因此，塔河洪水以冰雪融水為主，凡出現(xiàn)峰高、量大、歷時長的洪水，全系冰雪融水所致。塔里木盆地夏季常處于高壓天氣系統(tǒng)控制之下，天氣晴朗，光熱充足，能提供冰雪融水的熱量條件，如遇氣溫升幅大，高溫持續(xù)時間長的氣候條件，河流就會發(fā)生洪水，特別是昆侖山北坡的氣溫是影響洪水的首要因素。暴雨洪水在天山南坡相對較多，昆侖山中低山帶亦有出現(xiàn)。這類洪水一般表現(xiàn)為峰高、量小、歷時短。

據(jù)阿拉爾站1956—2000年44年實測資料統(tǒng)計，阿拉爾的年最大洪水發(fā)生在7～9月，7月發(fā)生11次，占25%，8月發(fā)生30次，占68%，9月發(fā)生3次，占7%，由此可見，8月份是年最大洪水多發(fā)期。阿拉爾站的洪水過程形式呈單峰或連續(xù)多峰型。單峰型洪水過程是由某一條源流或三源流洪峰遭遇形成，這種類型的洪水是塔河干流大洪水的主要形式，其特點是洪峰高、洪量大，對塔河干流威脅嚴(yán)重；連續(xù)多峰型洪水過程是由三源流洪水交錯形成，這種類型洪水的過程矮胖，洪峰一般不高，但洪量較大，歷時較長，洪水沿程削減相對較少，對塔河干流威脅也較嚴(yán)重。

1999年以前，塔河干流沿程洪水削峰率均較大，且中游河段大于上游河段。隨著阿拉爾洪峰流量的減小，沿程洪峰削減率也相應(yīng)減小。在現(xiàn)狀條件下，即使阿拉爾站的洪峰流量達2　280m3/s，到達其下游的烏斯?jié)M站已基本上沒有洪峰過程。

塔河近期治理工程實施前洪水由上游傳播到下游需要25天左右，其中阿拉爾—新其滿2～3天，新其滿—英巴扎3～5天，英巴扎—烏斯?jié)M5～7天，烏斯?jié)M—恰拉8～10天。2001年輸水堤建成后，洪水傳播時間有所縮短，英巴扎—烏斯?jié)M為2天左右。

2．4．4　自然狀態(tài)下徑流過程

研究區(qū)內(nèi)協(xié)合拉水文站和沙里桂蘭克水文站位于阿克蘇河流域出山口，受人類活動干擾小，其徑流過程可認(rèn)為是自然狀態(tài)下。受極端干旱氣候條件以及補給源的影響，塔河流域年內(nèi)月水文過程表現(xiàn)出顯著的豐枯特點：10～次年4月為枯水期，4～10月為豐水期，源流出山口水文站5～9月的水量就占年徑流量的80%。從水文過程的起漲和消落時間看，自然水文過程的起漲時間基本上在4月，消落時間在10月。自然狀態(tài)下的年內(nèi)月水量變化的分析表明，年內(nèi)水文過程水量高度集中；水量起漲與消落時間具有顯著的規(guī)律性：4月起漲，10月消退；年內(nèi)過程變化較大。源流區(qū)自然狀態(tài)下的2個水文站12個月的來水量多年變化過程表明，多年水文過程較平穩(wěn)，2個出山口水文站多年月平均變異系數(shù)為0．26，其中枯水期最為穩(wěn)定，多年平均為0．19，豐水期變化較大，為0．33。從各站12個月的變異系數(shù)來看，4月的水量變動最大，其次是9月，這2個月是水文過程的起漲和消落的時間，水量變化最大。從年際月水量的豐枯比來看，年際豐枯變化遠小于年內(nèi)的豐枯變化，表現(xiàn)了年際變化的平穩(wěn)性特點。年際多年平均豐枯比為3．36，枯水期的豐枯比要小于豐水期，也就是說冬季較為穩(wěn)定，夏季變化則較大。自然狀態(tài)下的年際月水量變化的分析表明，自然狀態(tài)下的年際水文過程變化不大，表現(xiàn)出較穩(wěn)定的特點。

阿克蘇河流域多年來水過程見圖2．6，兩站年來水量均呈增加趨勢，且協(xié)合拉水文站增加趨勢較沙里桂蘭克水文站明顯。

圖2．6　阿克蘇河流域1957—2008年自然來水過程及其變化趨勢

2．4．5　受干擾后徑流過程

研究區(qū)的人類活動主要表現(xiàn)為水土資源的開發(fā)利用。土地資源的利用受到水資源條件的剛性約束，因此以農(nóng)業(yè)用地為主的土地利用模式對水源條件具有高度的依賴性，形成典型的干旱區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)。1958年以來，區(qū)域內(nèi)的人類修建了大量的水利設(shè)施，通過對自然徑流的再調(diào)節(jié)，來為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。因此，人類對水文過程的干擾表現(xiàn)出與水土開發(fā)利用活動密切相關(guān)的特點。

與自然狀態(tài)下的年內(nèi)月水文過程相同，受干擾后的年內(nèi)月水文過程也表現(xiàn)為顯著的豐枯特點，但豐、枯水期時間發(fā)生了變化：9～次年6月為枯水期，6～9月為豐水期，枯水期增長，豐水期縮短；豐水期（6～9月）的徑流量占年徑流的74%。受干擾下，水文過程的起漲和消退時間產(chǎn)生了改變，水文過程的起漲時間基本上為6月，與自然狀態(tài)下的起漲時間相比，推遲了2個月，這是由于4、5月是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量用水的時間；而消落時間為9月，提前了一個月。受干擾下，多年月水量變異系數(shù)為1．24，與自然狀態(tài)下的年內(nèi)月水量變化相比，變化不大，但年內(nèi)豐枯比為60．3，變化較大。

與自然狀態(tài)下來水相比，受干擾后來水過程變得較不穩(wěn)定，變異系數(shù)增大很多，以5月和6月變化最大，受干擾最強。從年際月水量的豐枯比來看，年際水量豐枯比較大，年際多年平均豐枯水量比為11．5，是自然狀態(tài)下的豐枯水量比的3．4倍；年內(nèi)變化也很大，豐枯水量比最小的1月，其值達到4．13，5月和6月多年月平均豐枯水量比則高達34。隨著塔河水庫、攔河閘堰，引水工程等河流水利工程的興建，使年內(nèi)分配不均的經(jīng)歷過程按照人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要進行再分配，從而改變了徑流的時空分布。受干擾下，年內(nèi)水文過程發(fā)生較大變化，主要表現(xiàn)在：縮短了豐水期時段，使水量起漲時間延后，消退時間提前，增大了年內(nèi)豐枯變化。而年際間的水文過程的變化，則由原來較為穩(wěn)定的來水過程變得很不穩(wěn)定，見圖2．7。

圖2．7　塔河干流區(qū)1957—2006年受干擾后來水過程及其變化趨勢

將受干擾后的豐水期來水過程（以阿拉爾水文站與新渠滿水文站為例）與源流自然來水過程相比，多年來水過程的豐枯變化規(guī)律基本是一致的；從來水過程的趨勢來看，源流來水總體上呈增加的趨勢，受干擾后的來水過程卻呈下降趨勢，即來水量呈減少趨勢。這是由于區(qū)域內(nèi)人類生產(chǎn)和生活用水量與耗水量大大增加。隨著耗水量的增加，由于區(qū)域蒸發(fā)強烈，輸入到大氣的蒸散發(fā)量，也隨著增加；此外，水庫等水利設(shè)施的修建擴大了水面面積，也大大增加了水量蒸散發(fā)損失，從而增大了水資源的損耗量，使輸往下游的水量減少，但這種耗損量并未完全改變年徑流的豐枯特性。分析結(jié)果表明，人類活動對年徑流具有一定的干擾作用，改變了水循環(huán)要素的量，使徑流年內(nèi)過程發(fā)生變化，年際變化增大，但并沒有改變水文過程基本規(guī)律和特性。

2．4．6　徑流變化特征分析

塔里木河流域源流區(qū)河流主要以冰川和永久性積雪補給為主，塔里木河上游近50年的多年平均徑流量為44．61億m3，年徑流量最大值發(fā)生在1978年，最大值為69．69億m3，年徑流量最小值發(fā)生在1972年，最小值為8．54億m3，最大值與最小值相差61．15億m3，離差系數(shù)在0．23～0．30之間，徑流的年際變化幅度較小，這正反映了塔里木河流域?qū)儆诘湫偷拇箨懶愿珊禋夂虻奶攸c。自80年代以來，受氣候變化的影響，1981—2007年的年徑流量變化幅度明顯要比1958—1980年小，見表2．1。

表2．1　塔里木河上游年徑流量的變化趨勢

在過去50年里，塔里木河上游總體上呈現(xiàn)下降趨勢。其中，1958—1980年呈明顯下降趨勢，1981—2007年呈下降趨勢，但下降趨勢不顯著。根據(jù)Kendall秩次相關(guān)分析結(jié)果：在過去的50年里，年徑流量的MK統(tǒng)計值為－1．14，未通過置信度為95%的顯著性檢驗，表明在過去50年里年徑流量具有微弱的下降趨勢。1958—1980年、1981—2007年的MK統(tǒng)計量分別為－1．82和－0．23，均未通過置信度為95%的顯著性檢驗，但1958—1980年的年徑流量下降趨勢要比1981—2007年顯著得多，這反映了近年來氣候變化導(dǎo)致流域內(nèi)氣溫升高、降水量增加，呈明顯增濕趨勢的事實。

圖2．8　塔里木河上游年徑流量累積平均曲線

小波方差圖可以確定一個序列的主要尺度周期，根據(jù)近50年年徑流序列小波方差圖可以看出，塔里木河流域上游存在著年際尺度6年和年際尺度14年兩個層次周期，且主震蕩周期為14年，見圖2．9（a）。

小波變換的時頻變化圖能夠反映出年徑流量時間尺度變化、位相結(jié)構(gòu)及其突變點分布。圖2．9（b）給出了年徑流序列Morlet小波變換系數(shù)實部的時頻分布，圖中正值用實線表示，表示徑流量偏多；負(fù)值用虛線表示，表示徑流量偏少。其中13～15年周期表現(xiàn)十分突出，其中心尺度為14年，主要發(fā)生在1958—1971年和1999—2007年，而且尺度比較穩(wěn)定。4～7年周期變換較強，其中心尺度為6年。圖2．9（c）給出了6年和14年尺度周期的小波變換系數(shù)實部變化過程，對于14年的中尺度周期，從1958—2007年間明顯存在著11次豐枯交替，突變點分別為1963年、1969年、1968年、1977年、1982年、1986年、1991年、1995年、2000年、2004年；對于6年的小尺度周期，變化更頻繁且比較零亂，出現(xiàn)25次豐枯交替，對應(yīng)的突變點的位置及分布相當(dāng)清晰，豐枯變化比較劇烈；不同時域強度明顯不同，局部性差異較大。從主震蕩周期可以推知未來1年內(nèi)塔里木河上游年徑流量將處于偏豐期，接下來進入一個持續(xù)時間大約為5年的偏枯期。

圖2．9　1958—2007年徑流量小波變換分析

2．4．7　徑流演變診斷分析

氣候變化引起水文循環(huán)的變化，導(dǎo)致水資源在時空上的重新分布和水資源數(shù)量的改變，進而影響生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟的發(fā)展。我國的河川徑流對氣候變化的敏感性由南向北，自濕潤地區(qū)向干旱地區(qū)增強。隨著溫度的進一步升高，西北地區(qū)的高山冰川將會萎縮，西北地區(qū)的大范圍積雪也會提前消退，以冰雪融水補給為主的河流流量可能會因此減少，在將來甚至可能會消失。選取塔里木河三大源流（阿克蘇河、和田河、葉爾羌河）匯合處的阿拉爾水文站以上流域為研究區(qū)域，選用研究區(qū)域內(nèi)阿克蘇、巴楚、烏恰等12個氣象站1960—2005年共46年的實測氣象資料（面雨量采用泰森多邊形法計算得到），以及阿拉爾站同期的年徑流量資料，研究區(qū)域水系及站點分布見圖2．10。

圖2．10　塔里木河上游流域水系示意圖

在過去46年里，塔里木河上游的平均溫度和降雨量的離差系數(shù)介于0～0．4之間，年際變化相對穩(wěn)定，MK檢驗值分別通過了置信度99%、95%的顯著性趨勢檢驗，表明兩者具有明顯的上升趨勢，這正反映了流域內(nèi)氣溫升高、降水量增加，呈明顯增濕趨勢的事實。運用Kendall相關(guān)法分析塔里木河上游流域年平均溫度、年降雨量與年徑流量的相關(guān)性。年徑流量與年平均溫度的相關(guān)系數(shù)是0．014，在0．01的顯著水平下，進行雙側(cè)T檢驗，顯著性概率是0．887，因此可以得出：塔里木河上游流域徑流量的年際變化受溫度變化的影響很小。年徑流量與年降雨量的相關(guān)系數(shù)是0．034，在0．01的顯著水平下，進行雙側(cè)T檢驗，顯著性概率是0．74，由此可以得出：塔里木河上游流域徑流量的年際變化受降雨變化的影響很小，見表2．2。

表2．2　塔里木河上游水文要素的變化趨勢及相關(guān)關(guān)系

注：（＋）表示上升趨勢；（－）表示下降趨勢；＊代表趨勢達到95%的置信水平；＊＊代表趨勢達到99%的置信水平。

極端氣候事件作為一種稀有事件，具有突發(fā)性強，損害性大的特點，是氣候變化研究的重點內(nèi)容。近年來，塔里木河上游的極端氣候事件頻繁發(fā)生，給人類經(jīng)濟社會及自然環(huán)境造成巨大影響。從世界氣象組織（WMO）公布的27個氣候指標(biāo)中選取其中的10個，分析塔里木河上游極端氣候的變化趨勢，進而分析徑流的氣候影響因子。計算結(jié)果如圖2．11所示。結(jié)果表明：日最高氣溫年最小值、日最低氣溫年最小值具有明顯上升趨勢；年平均日溫差具有明顯下降趨勢；日最高溫度年最大值與年徑流量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，具有很好的相關(guān)性，見表2．3。

圖2．11　塔里木河上游氣候指標(biāo)計算結(jié)果

表2．3　塔里木河上游氣候指標(biāo)的變化趨勢及相關(guān)關(guān)系

注：（＋）表示上升趨勢；（－）表示下降趨勢；＊代表趨勢達到95%的置信水平；＊＊代表趨勢達到99%的置信水平；Rnn指標(biāo)的閾值采用1．73mm。

人類活動對徑流量的影響主要可概括為兩個方面：一是通過大規(guī)模水土保持改變流域的土地利用、土地覆被狀況，從而改變下墊面狀況，進而影響徑流的產(chǎn)生與匯集過程；二是通過大量引水以滿足灌溉、工業(yè)和城鎮(zhèn)的需水要求，使河流徑流大幅度減少。90年代初，為了滿足塔里木河上游流域不斷擴大的耕地對水資源的需求，生產(chǎn)建設(shè)兵團建成了大量引水灌溉工程，引水量占河川徑流總量的份額逐步上升到80%以上，葉爾羌河灌區(qū)的引水率接近100%，從而導(dǎo)致源流匯入干流水量的逐年減少。為分析引水灌溉工程建設(shè)前后塔里木河上游徑流變化特點，以引水灌溉工程的開工時間點和竣工時間點為分界點，將資料分為兩段：天然徑流段（1960—1989年）和引水灌溉工程建設(shè)影響段（1994—2005年）。

塔里木河上游徑流對日最高溫度的響應(yīng)比對降水和平均溫度的響應(yīng)更加顯著。因此通過日最高溫度分析氣候因素對天然水文情勢的影響，最終評價人類活動對塔里木河上游流域河川徑流的影響。對塔里木河上游日最高氣溫的跳躍成分進行識別檢驗，以分析氣候因素對徑流的影響。采用有序聚類分析法識別出日最高溫度最有可能的突變點是1985年，分別對1960—1985、1986—2005的日最高溫度變化趨勢進行分析，發(fā)現(xiàn)兩個時期的日最高溫度變化幅度與變化趨勢大致相符。采用游程檢驗法定量分析兩個時期的差異，檢驗值為1．09，未通過置信度為90%的顯著性檢驗，表明兩個時期的日最高溫度具有微弱差別，故可直接采用1960—2005年的日徑流量資料定量評價人類活動對水文變異的影響，見表2．4。

表2．4　塔里木河上游日最高溫度變化趨勢

由IHA計算結(jié)果分析徑流變化：天然徑流經(jīng)引水灌溉工程調(diào)節(jié)后在量上發(fā)生了顯著的改變，塔里木河上游流域6月份月平均流量增加幅度最大，其次為9月份。最明顯的水文變異發(fā)生在6月份（汛期）及1月、3月、4月、5月、11月、12月份（非汛期）?？梢?，引水灌溉工程對非汛期徑流的影響很大。塔里木河上游年最小1天、3天、7天、30天、90天流量水文變異屬于高度改變，而年最大值水文變異屬于低度改變。塔河上游引水灌溉工程前后年最大、最小徑流出現(xiàn)日期比較穩(wěn)定。通常將流量值的第25百分位數(shù)和第75百分位數(shù)作為高、低流量的閾值。高流量維系著河漫灘和主河道的水力聯(lián)系，為河漫灘的生物種群提供足夠的徑流和營養(yǎng)供給，低流量持續(xù)時間則影響河流的水質(zhì)、下游水資源的供給。所以高、低流量及其持續(xù)時間是很重要的水文學(xué)、水力學(xué)、生態(tài)學(xué)指標(biāo)。引水灌溉工程減小了高流量的出現(xiàn)頻率，同時減少了低流量的持續(xù)時間，對河流的生態(tài)維護及下游水資源的利用造成很大壓力。受引水灌溉工程的影響日流量平均升率減小。這主要是由于當(dāng)防洪風(fēng)險處于可控狀態(tài)時，引水灌溉工程便會蓄存洪水以備枯水期使用，延緩了天然洪水的漲落速度。同時引水灌溉工程經(jīng)常一段時期內(nèi)按同一流量泄水，導(dǎo)致年內(nèi)流量的反轉(zhuǎn)次數(shù)呈中度改變，如圖2．12所示。

圖2．12　塔里木河上游水文變異度示意圖

2．5　河流水系

主要河流特征見表2．5，塔河流域水系分布見圖2．13。

表2．5　塔河流域“四源一干”特征表

注：（?。┨杻?nèi)為境外面積。

圖2．13　塔河流域水系分布圖

塔里木河干流位于盆地腹地，流域面積1．76萬km2，屬平原型河流。從肖夾克至英巴扎為上游，河道長495km，河道縱坡1/4　600到1/6　300，河床下切深度2～4m，河道比較順直，河道水面寬一般在500～1　000m，河漫灘發(fā)育，階地不明顯。英巴扎至恰拉為中游，河道長398km，河道縱坡1/5　700至1/7　000，水面寬一般在200～500m，河道彎曲，水流緩慢，土質(zhì)松散，泥沙沉積嚴(yán)重，河床不斷抬升，加之人為扒口，致使中游河段形成眾多汊道。恰拉以下至臺特瑪湖為下游，河道長428km。河道縱坡較中游段大，為1/4　500至1/7　900，河床下切一般為3～5m，河床寬約100m左右，比較穩(wěn)定。

阿克蘇河由源自吉爾吉斯斯坦的庫瑪拉克河和托什干河兩大支流組成，河流全長588km，兩大支流在西大橋水文站匯合后，始稱阿克蘇河，流經(jīng)山前平原區(qū)，在肖夾克匯入塔河干流。流域面積6．23萬km2（國境外流域面積1．95萬km2），其中山區(qū)面積4．32萬km2，平原區(qū)面積1．91萬km2。葉爾羌河發(fā)源于喀喇昆侖山北坡，由主流克勒青河和支流塔什庫爾干河組成，進入平原區(qū)后，還有提茲那甫河、柯克亞河和烏魯克河等支流獨立水系。葉爾羌河全長1　165km，流域面積7．98萬km2（境外面積0．28萬km2），其中山區(qū)面積5．69萬km2，平原區(qū)面積2．29 萬km2。葉爾羌河在出平原灌區(qū)后，流經(jīng)200km的沙漠段到達塔河。

和田河上游的玉龍喀什河與喀拉喀什河，分別發(fā)源于昆侖山和喀喇昆侖山北坡，在闊什拉什匯合后，由南向北穿越塔克拉瑪干大沙漠319km后，匯入塔河干流。流域面積4．93萬km2，其中山區(qū)面積3．80萬km2，平原區(qū)面積1．13萬km2。

開都－孔雀河流域面積4．96萬km2，其中山區(qū)面積3．30萬km2，平原區(qū)面積1．66萬km2。開都河發(fā)源于天山中部，全長560km，流經(jīng)100多km的焉耆盆地后注入博斯騰湖。從博斯騰湖流出后為孔雀河。20世紀(jì)20年代，孔雀河水曾注入羅布泊，河道全長942km，進入70年代后，流程縮短為520余km，1972年羅布泊完全干枯。隨著入湖水量的減少，博斯騰湖水位下降，湖水出流難以滿足孔雀河灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。同時為加強博斯騰湖水循環(huán)，改善博斯騰湖水質(zhì)，1982年修建了博斯騰湖抽水泵站及輸水干渠，每年向孔雀河供水約10億m3，其中約2．5億m3水量通過庫塔干渠輸入恰拉水庫灌區(qū)。

塔河最長河源為葉爾羌河上游的支流拉斯開木河，尾閭為臺特瑪湖，河流全長2　437km。塔河干流始于阿克蘇河、葉爾羌河、和田河的匯合口——肖夾克，歸宿于臺特瑪湖，全長為1　321km。塔河干流以及源流兩岸的胡楊、檉柳和草甸，形成喬灌草的綠色植被帶，是塔里木盆地四周人工綠洲的生態(tài)屏障，塔河干流下游恰拉以下的南北向河道兩岸更是分隔塔克拉瑪干和庫姆塔格兩大沙漠的綠色走廊，走廊面積為4　240km2。

表2．6　塔河流域八大水系主要河流統(tǒng)計表

續(xù)表2．6

注：括號內(nèi)為國外集水面積。

（1）塔河干流

塔河是典型的干旱區(qū)內(nèi)陸河流，自身不產(chǎn)流，干流的水量主要由阿克蘇河、葉爾羌河、和田河三源流補給。干流肖夾克至臺特瑪湖全長1　321km，流域面積1．76萬km2。干流阿拉爾斷面多年平均徑流量45．9億m3（1956年7月～2005年6月），輸沙量2　228萬t。

（2）阿克蘇河

阿克蘇河是現(xiàn)在塔河干流供水最多的一條源流。阿克蘇河由庫瑪拉克河和托什干河兩大支流匯合而成。兩大支流分別發(fā)源于吉爾吉斯斯坦的闊科沙嶺和哈拉鐵熱克山脈，入境后在阿克蘇市西大橋上游匯合，稱阿克蘇河，流至肖夾克匯入塔河干流，流域面積6．83萬km2。

（3）葉爾羌河

葉爾羌河是塔河的主要源流之一，發(fā)源于昆侖山南麓南達坂。葉爾羌河由主流克勒青河和支流塔什庫爾干河組成，還有提孜那甫河、柯柯亞河和烏魯克河等3條支流。葉爾羌河全長1　165km，流域面積7．91萬km2。在出平原灌區(qū)后，流經(jīng)200km的沙漠段后匯入塔河干流。

（4）和田河

和田河的兩大支流玉龍喀什河與喀拉喀什河，分別發(fā)源于昆侖山和喀喇昆侖山北坡，在闊什拉什匯合后，由南向北穿越塔克拉瑪干大沙漠319km后，匯入塔河干流。流域面積6．11萬km2。

（5）開都—孔雀河

開都河發(fā)源于天山南麓中部依連哈比爾尕山，全長560km，流經(jīng)焉耆盆地后注入博斯騰湖，從博斯騰湖流出后稱為孔雀河。開都—孔雀河流域面積為5．00萬km2。博斯騰湖是我國最大的內(nèi)陸淡水湖，湖面面積為1　228km2。1982年修建了博斯騰湖西泵站及輸水干渠，2007年修建了博斯騰湖東泵站及輸水干渠工程，將湖水揚入孔雀河。

（6）喀什噶爾河

喀什噶爾河流域包括克孜河、蓋孜河、庫山河、依格孜牙河、恰克瑪克河、布谷孜河6條河流?？κ哺翣柡幼晕髁飨驏|，全長445．5km，我國境內(nèi)長371．8km。流域面積為8．14萬km2。

（7）渭干河

渭干河上游干流稱木扎提河，源于西天山山脈汗騰格里峰東坡。渭干河干流長284km，其中木扎提河長252km，克孜爾水庫以下渭干河長32km。渭干河流域面積為4．25萬km2。

（8）車爾臣河

車爾臣河發(fā)源于昆侖山北坡的木孜塔格峰，是流向塔里木盆地的內(nèi)陸河，河道全長813km，流域面積為14．05萬km2。

（9）主要湖泊

塔河流域主要湖泊有博斯騰湖和臺特瑪湖。博斯騰湖面積為1　228km2，是我國最大的內(nèi)陸淡水湖之一，它既是開都河的歸宿，又是孔雀河的源頭。博斯騰湖距博湖縣城14km，湖面海拔1　048m，東西長55km，南北寬25km，略呈三角形。湖水最深16m，最淺0．8～2m，平均深度10m左右。

臺特瑪湖位于塔河下游尾閭，是塔河及車爾臣河的中間湖。塔河斷流前，下游河水曾一度流到羅布泊，后來河水改道，流入東南方向的臺特瑪湖。塔河下游斷流后，尾閭臺特瑪湖變成了一片沙漠。近年來通過向下游生態(tài)輸水，結(jié)束了塔河下游河道持續(xù)斷流和臺特瑪湖干涸近30年的歷史，臺特瑪湖的生態(tài)得到一定程度的恢復(fù)。

2．6　水資源開發(fā)利用狀況

現(xiàn)狀與塔河關(guān)系密切的上游三源流（和田河、葉爾羌河、阿克蘇河）多年平均河川徑流量為215．98億m3（其中國外入境57．3億m3）；計入塔河下游開都－孔雀河流域即“四源一干”的河川徑流量為256．73億m3，占塔河全流域的64．4%。

阿克蘇河、葉爾羌河、和田河和開都－孔雀河地表水資源量分別為95．33億m3、 75．61億m3、45．04億m3和40．75億m3。地下水資源與河川徑流不重復(fù)量約為18．15億m3，其中阿克蘇河、葉爾羌河、和田河和開都—孔雀河分別為11．36億m3、2．64億m3、2．34億m3和1．81億m3。水資源總量為274．88億m3，其中阿克蘇河、葉爾羌河、和田河和開都—孔雀河分別為106．69億m3、78．25億m3、47．38億m3 和42．56億m3。各源流水資源量見表2．7，不同頻率地表水資源量見表2．8，各源流淺層地下水補給量見表2．9。

表2．7　各源流水資源總量

表2．8　各源流地表水資源量

注：表中不同保證率下的數(shù)據(jù)均含入境的河川徑流總量。

表2．9　各源流淺層地下水補給量

塔河上游三源流和開都－孔雀河流域平原區(qū)地下水天然補給量為18．15億m3，平原區(qū)現(xiàn)狀地下水補給量為120．18億m3，地表與地下水的重復(fù)量為102．03億m3，其中葉爾羌流域平原區(qū)地下水的總補給量最多，為45．98億m3，占四條源流的38．3%，見表2．9。塔河干流區(qū)的地下水資源比較復(fù)雜，但主要為河道滲漏等補給，總補給量為27．48億m3，其中上、中游的地下水補給量占塔河干流地下水總補給量的81．3%，見表2．10。

表2．10　干流淺層地下水補給量

總體來看，塔河流域源流水資源具有以下特點：

（1）地表水資源形成于山區(qū)，消耗于平原區(qū)，消失于荒漠區(qū)；

（2）地表徑流的年際變化較小，四源流的最大和最小模比系數(shù)分別為1．36和0．79，徑流年際變化不大，變差系數(shù)CV值一般為0．096～0．244；

（3）河川徑流年內(nèi)分配不均。6～9月來水量占全年徑流量的70%～80%，大多為洪水，且洪峰高，起漲快，容易形成大洪災(zāi)；3～5月灌溉季節(jié)來水量僅占全年徑流量的10%左右，極易造成春旱；

（4）平原區(qū)地下水資源主要來自地表水轉(zhuǎn)化補給，不重復(fù)地下水補給量僅占總水量的6．6%。

在進入塔里木河干流的水量逐年遞減的情況下，干流缺乏工程控制手段，上中游耗水量占阿拉爾斷面來水面的比例不斷增加，到達下游河道的水量遞減更為顯著，造成下游大亞海子攔河水庫以下的河道斷流，大地沙化，相楊林面積銳減，尾閭臺特瑪湖干涸。

（5）下游河道長期斷流，地下水位持續(xù)下降。

塔里木河下游斷流近30年，多數(shù)河道已被風(fēng)沙掩埋，地下水位持續(xù)下降，地下水埋深大亞海子～英蘇為5．0～8．0m左右，英蘇～阿拉干地下水埋深大于10m，在阿拉干以下的河道，地下水埋深達到6．0～10．0m。這一埋深水位就是對抗旱能力極強的胡楊、檉柳也難以生存，胡楊頂部已經(jīng)完全封死，長在紅柳沙包上的檉柳也多以樹枝為主，成帶的檉柳灌叢僅生長在河床兩邊數(shù)百米的范圍內(nèi)，且斷斷續(xù)續(xù)，多數(shù)地區(qū)為僅殘存?zhèn)€別植株的荒漠，地表也基本為流沙或鹽殼覆蓋。

2．7　社會經(jīng)濟

塔河流域是一個以維吾爾族為主體的多民族聚居區(qū)，有維吾爾、漢、回、柯爾克孜、塔吉克、哈薩克、烏茲別克等18個民族；行政范圍包括巴音郭楞蒙古自治州、阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)、和田地區(qū)、克孜勒蘇柯爾克孜自治州以及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團的農(nóng)一師、農(nóng)二師、農(nóng)三師及農(nóng)十四師56個團場的所在區(qū)域。

2010年末，全流域總?cè)丝跒?　069萬人，占全疆總?cè)丝诘?9．01%，其中維吾爾族人口為779萬人，占流域總?cè)丝诘?2．87%；農(nóng)業(yè)人口為708萬人，占流域總?cè)丝诘?6．23%。全流域耕地面積2　540．15萬畝，農(nóng)田有效灌溉面積2306萬畝，林草灌溉面積1　219萬畝。糧食播種面積1　078．84萬畝，占全疆糧食播種面積的43．60%；糧食總產(chǎn)量達478．25萬噸，占全疆糧食總產(chǎn)的52．61%；棉花播種面積1　039．43萬畝，占全疆棉花播種面積的47．44%；棉花總產(chǎn)量達113．73萬噸，占全疆棉花總產(chǎn)的45．88%；年末牲畜總頭數(shù)2　138萬頭，占全疆年末牲畜總頭數(shù)的57．07%。全流域國內(nèi)生產(chǎn)總值為1　210億元，占全疆國內(nèi)生產(chǎn)總值的34．31%；工業(yè)總產(chǎn)值為727．73億元，僅占全疆工業(yè)總產(chǎn)值的17．02%。目前流域城市化水平不高，工業(yè)發(fā)展落后，屬于新疆維吾爾自治區(qū)的貧困地區(qū)。

2．8　生態(tài)環(huán)境

塔河流域的植被由山地和平原植被組成。山地植被具有強烈的旱化和荒漠化特征，中、低山帶多寒生灌木，寒生灌木是最具代表性的旱化植被；高山帶有呈片分布的森林和灌叢植被及占優(yōu)勢的大面積旱生、寒旱生草甸植被。

干流區(qū)天然林以胡楊為主，灌木以紅柳、鹽穗木為主，另有梭梭、黑刺、鈴鐺刺等，草本以蘆葦、羅布麻、甘草、花花柴、駱駝刺等為主。它們生長的盛衰、覆蓋度的大小，隨水分條件的優(yōu)劣而異。林灌草分布，其生長較好的主要分布在阿拉爾到鐵干里克河段的沿岸，遠離現(xiàn)代河道和鐵干里克以下都有不同程度的抑制或衰敗。塔河流域研究區(qū)（平原區(qū)）天然植被面積統(tǒng)計見表2．11。

表2．11　塔河流域研究區(qū)天然植被面積統(tǒng)計表

塔河流域土地沙漠化十分嚴(yán)重，根據(jù)1959年和1983年航片資料統(tǒng)計分析，24年間塔河干流區(qū)域沙漠化土地面積從66．23%上升到81．83%，上升了15．6%。其中表現(xiàn)為流動沙丘、沙地景觀的嚴(yán)重沙漠化土地上升了39%。塔河干流上中游沙漠化土地集中分布于遠離現(xiàn)代河流的塔河故道區(qū)域。下游土地沙漠化發(fā)展最為強烈，24年間沙漠化土地上升了22．05%，特別是1972年以來，大西海子以下長期處于斷流狀態(tài)，土地沙漠化以驚人的速度發(fā)展。在阿拉干地區(qū)嚴(yán)重沙漠化土地，已由1958—1978年年均增長率0．475%上升到1978—1983年年均增長率2．126%；中度沙漠化土地年均增長率亦由0．051%增加到0．108%。土地沙漠化導(dǎo)致氣溫上升，旱情加重，大風(fēng)、沙塵暴日數(shù)增加，植被衰敗，交通道路、農(nóng)田及村莊埋沒，嚴(yán)重威脅綠洲生存和發(fā)展。

塔河流域高山環(huán)繞盆地，荒漠包圍綠洲，植被種群數(shù)量少，覆蓋度低，土地沙漠化與鹽堿化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱。按照水資源的形成、轉(zhuǎn)化和消耗規(guī)律，結(jié)合植被和地貌景觀，塔河流域生態(tài)系統(tǒng)主要為徑流形成區(qū)的山地生態(tài)系統(tǒng)，徑流消耗和強烈轉(zhuǎn)化區(qū)的人工綠洲生態(tài)系統(tǒng)，徑流排泄、積累及蒸散發(fā)區(qū)的自然綠洲、水域及低濕地生態(tài)系統(tǒng)，嚴(yán)重缺水區(qū)或無水區(qū)的荒漠生態(tài)系統(tǒng)。由于自然環(huán)境演變和人類活動的加劇，塔河流域的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了較大的變化，主要表現(xiàn)為“四個增加、四個減少”，即：人工水庫、人工植被、人工渠道、人工綠洲生態(tài)增加，自然河流、天然湖泊、天然植被、天然綠洲生態(tài)減少。生態(tài)系統(tǒng)演變的趨勢，可以概括為“兩擴大”和“四縮小”，即人工綠洲與沙漠同時擴大，而處于兩者之間的自然林地、草地、野生動物棲息地和水域縮小。

用生態(tài)脆弱性指數(shù)作為評價標(biāo)準(zhǔn)，阿克蘇河流域的生態(tài)脆弱性屬輕微脆弱，葉爾羌河流域為一般脆弱，和田河流域?qū)僦械却嗳?；塔河干流區(qū)上游的生態(tài)脆弱性屬一般脆弱，中游屬中等脆弱，下游屬嚴(yán)重脆弱。

2．9　干旱影響要素

灌溉農(nóng)業(yè)是塔河流域綠洲農(nóng)業(yè)最顯著的特點，而塔河流域大部分河流年內(nèi)水量分配極不均勻，在目前水利工程建設(shè)尚不能完全滿足農(nóng)業(yè)灌溉對水資源供給適時適量要求的情況下，旱情在各地每年都有發(fā)生，特別是春季灌溉用水供水矛盾突出，農(nóng)業(yè)灌溉長期受春旱的困擾。

（1）　氣溫與降雨造成季節(jié)性旱情變化

由于春季時間短促，一般平原區(qū)春季升溫快、風(fēng)多、降雨量相對偏少，而此時山區(qū)氣溫上升緩慢、融雪水量小，因此在春季容易發(fā)生干旱。

入秋季節(jié)在遇到氣溫仍較常年偏高、干旱少雨的情況，高溫少雨的天氣則會加劇農(nóng)田失墑和農(nóng)作物水分的蒸散，出現(xiàn)秋旱。特別是天然草場受旱嚴(yán)重。

（2）供水能力不足加大了季節(jié)性旱情

水庫工程是塔河流域農(nóng)業(yè)灌溉最主要的抗旱工程措施，目前新疆絕大部分灌區(qū)大多以平原水庫蓄水，平原水庫大多建于70～80年代，受地形和工程投資的限制，平原水庫一般調(diào)節(jié)庫容較小，淤積嚴(yán)重，加之汛期蓄存的水量蒸發(fā)量大，若遇秋季河道來水偏少年份，水庫蓄水量將少于一般年份，則來年春季供水量就會不足，從而導(dǎo)致春季旱情更加嚴(yán)重。近幾年各地普遍在進行平原水庫除險加固，致使水庫蓄水受到一定影響。

（3）季節(jié)性旱情隨農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化

春季是冬小麥澆二水及棉花播前灌溉用水高峰期，塔河流域棉花作物的種植范圍廣，在春季河道來水不足和水利工程供水不能滿足正常年份供水的情況下，致使灌溉用水集中期的春季矛盾突出。棉花作物在春季易受氣候災(zāi)害的危害，春季正值升溫早，風(fēng)沙、干熱風(fēng)頻繁，土壤失墑、跑墑嚴(yán)重的季節(jié)，導(dǎo)致棉花作物復(fù)灌率增加，加大了春季灌溉用水量。春季缺水在當(dāng)前新疆水資源利用中的問題十分突出，已占全年缺水總量的46%。

（4）社會經(jīng)濟快速發(fā)展加重了旱情程度

水資源承載能力與區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展格局極不協(xié)調(diào)，由于經(jīng)濟社會發(fā)展速度過快，面臨嚴(yán)重的資源性缺水問題。干旱缺水程度已超出正常旱情，采取跨流域調(diào)水解決區(qū)域水資源分布不均的矛盾是緩解水資源短缺地區(qū)干旱的根本途徑。

2．10　本章小結(jié)

本章詳細介紹了塔河流域的地理位置、地形地貌、河流水系及水文氣象特征；分析了自然狀態(tài)和受人類活動影響下主要水文站點的來水過程和變化趨勢；剖析區(qū)域內(nèi)的社會經(jīng)濟發(fā)展和水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，植被及生態(tài)系統(tǒng)組成，干旱影響因素與旱情變化特征。