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和田河是塔里木河的重要支流,也是唯一穿越塔克拉玛干沙漠的河流,对维护塔里木河以及整个塔里木盆地生态平衡,防止沙漠侵蚀、保护绿色走廊起到了非常重要作用。近年来,由于和田绿洲灌溉面积不断扩大,引水量逐年增加,使得和田河干流段的下泄量急剧减少,已经严重威胁到下游河道的生态安全。绿洲内,由于灌溉面积的无限制扩大,社会经济系统大量挤占了自然生态系统的用水,使得和田绿洲的水土资源形势日益恶化,绿洲的稳定和发展受到威胁。为了合理的配置有限的水资源,保持绿洲的稳定和可持续发展,构建一个能够揭示和田绿洲水资源散耗规律的水文模型是十分必要的。
本文在对干旱区水文规律及和田绿洲水土资源分析的基础上,对原有的和田绿洲散耗型水文模型进行改进和参数率定,使之能够更加真实的反映和田绿洲的水资源转化和消耗规律。在此基础上,应用JBuilder和Delphi等计算机工具,开发出了和田绿洲散耗型水文模型软件包,运用该软件包对和田绿洲进行了水量平衡分析计算和水土资源利用不同情景的预测。论文取得的主要成果如下:
(1)对原和田绿洲散耗型水文模型进行了改进。模型结构方面:重新划分了子单元,增设了河道节点;算法方面:增加了“根区下界面水分通量法”计算农区蒸散发,以便和原有的“二层蒸发模式”进行结果比较。
(2)蒸散发计算的结果表明,“根区底部水分通量法”和“二层蒸发模式”均能模拟和田绿洲的实际蒸散发过程。
(3)水量平衡分析的结果表明,在现状年(2009年)灌溉面积下,和田绿洲社会经济系统耗水所占的比例已经接近65%,严重挤占了自然生态系统的耗水,对维持绿洲的稳定和可持续发展极为不利。
(4)设定了不同的水平年,对和田绿洲水土资源利用不同情景下的水资源转化和消耗进行进行模拟。结果表明:乌鲁瓦提水库的调度改变了喀拉喀什河天然来水在时程上的分配,缓解了丰水年或平水年墨玉灌区的枯季缺水问题,但却大幅削减了和田河干流的下泄水量,对下游河道生态安全造成威胁;若出现连续多年的枯水年,无论有无水库调度,天然来水都不能满足墨玉灌区作物正常生长的需求,灌区内农区和非农区的地下水位都将出现显著的下降趋势。
此外,本文还基于已有的甘肃石羊河流域水文气象资料,开发了石羊河流域水文信息管理系统可视化界面,为建立石羊河流域散耗型水文模型进而开发流域水资源决策支持系统打下基础。