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气候变化与人类活动对阿姆河流域水资源及咸海退缩的影响研究
阿也提古丽•斯迪克
学位类型博士
导师陈曦
2017-05-01
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点新疆乌鲁木齐
学位专业理学博士
关键词气候变化 人类活动 Swat 模型 流域水资源 耗水过程 灌区面积变化 咸海退缩
摘要气候变化与人类活动的影响研究是目前流域水文水资源演变规律研究的两大课题。特别是对于全球变化较敏感的干旱、半干旱区域,气候变化与人类活动对水文水资源的影响比较显著。作为气候系统的重要组成部分,水循环系统与水资源的时空变化必然会受到气候变化的影响。人类活动一方面通过,改变土地利用/土地覆被,改变流域下垫面,破坏了流域天然的产汇流机制影响流域水资源的时空变化;另一方面通过工农业用水或跨流域调水等活动直接改变流域水资源的时空分布特征。本文针对咸海流域的水资源变化问题,采用统计分析和模型模拟相结合的方法,根据阿姆河流域的水文水资源特征,水利设施基本情况和土地资源开发利用现状和气象要素的变化情况,全面分析了阿姆河整个流域的耗水过程,水资源量、耗水量、灌区面积变化和咸海变化的关系。并模拟分析了气候变化和人类活动特别是灌溉农业用水量和灌溉水利用效率对流域水资源和咸海退缩的影响。本文的研究成果如下:1)阿姆河上游的径流量变化趋势主要与上游气象要素的变化相关。降水量和径流量从 19 世纪 50 年代到 70 年代初减少,从 70 年代初到 90 年代末增大,2000 年以后开始减少。气温具有增长趋势,从 1990 年开始气温变化更显著。中下游的径流量变化主要与土地资源开发和修建水利设施,农业灌溉用水等人类活动相关,受气候变化的影响很小。阿姆河中下游的耗水量从 70 年代开始迅速增长,2000 年以后有所减少。1982、1986、2000、2001、2008 年几乎耗尽了上游的来水量。分段耗水量分析结果表明,阿姆河中下游的耗水量在整个流域的耗水量中占 60%以上,中游和下游的耗水量变化趋势基本一致。下游的耗水量受河流水量丰枯变化的影响大于中游。阿姆河中下游的灌溉面积从 1970 年开始迅速增长,1990 年的面积约等于 1970 年的 2 倍。1990 年以后灌区面积缓慢增长,2000 年由于缺水 14%耕地弃耕。虽然 2010 年的灌区面积在 1990 年的基础上增长了 29%,耗水量却减少了 7%。这主要是因为单位面积灌溉水量的减少,灌溉定额从 970 年的 26538 m3/ha/年减少到 2010 年的 14243 m3/ha/年。2)阿姆河上游来水量、中下游耗水量、灌区面积及咸海的变化趋势分析结果表明咸海退缩的主要原因是以灌溉农业为主的人类活动而不是气候变化。咸海的水量从1970 年以后迅速减少,2000 年的水量只占 1950 年水量的 10%。中下游的径流量从1970 年开始迅速减少而上游水量具有增长趋势。这与灌溉农业的发展趋势基本一致。3)基于 SWAT 模型的阿姆河上游气候变化对径流量的影响研究结果显示,阿姆河上游的历史径流量具有微弱的增长趋势;径流量在 GCMs 的最低排放情景下,2021-2060 年在基准期 1965-2004 年的基础上增长了 2%;洪峰在历史时期的气候变化和未来气候变化情景下都具有显著的减少趋势。在未来气候变化情景下洪峰出现时间提前了一个月。4)阿姆河中下游的模拟结果显示,阿姆河下游受到上游来水量的影响大于阿姆河中游(从基准期到 1973-1992 年的影响量分别为-148.58 和-170.14 亿立方米)。气候变化对阿姆河中游和下游流量的贡献都为正值,而且这种影响从 70 年代到现在逐渐减弱。从基准期到 1972-1991 人类活动对阿姆河中游和下游的贡献量分别为-31.24 亿和-13.27 亿立方米。基准期到 1992-2010 年人类活动对阿姆河中游和下游的影响量分别为 10.73 和 11.04 亿立方米。阿姆河中游、下游在 1972-1991 和 1992-2010 两个时间段的灌溉影响量分别为 83.29 和 62.26 亿立方米,146.00 和 172.40 亿立方米。在 3种灌溉效率提高情景对下游的影响大于中游。1972-1991 年提高灌溉效率对中游的影响大于 1992-2010 年的影响,说明 1976-1991 年中游受灌溉水量的影响大于 1992-2010年。对于下游,1992-2010 年的影响大于 1976-1991 年的影响。这主要是因为下游的灌溉人类活动对径流量的影响大于中游。通过上述研究可以深入了解,气候变化和人类活动对阿姆河流域水文水资源及咸海退缩的影响规律及未来的变化趋势,可为阿姆河流域的水资源管理,土地资源管理和生态环境保护提供理论依据。
学科领域地图学与地理信息系统
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.xjlas.org/handle/365004/14773
专题研究系统_荒漠环境研究室
作者单位中国科学院新疆生态与地理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
阿也提古丽•斯迪克. 气候变化与人类活动对阿姆河流域水资源及咸海退缩的影响研究[D]. 新疆乌鲁木齐. 中国科学院大学,2017.
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