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水资源是中国西部干旱区社会经济发展与国家级顶层战略“陆上丝绸之路经济带”建设的瓶颈,而冰川水资源变化,尤其是未来变化是干旱区社会经济可持续发展的最大可变因素和重要影响因素。论文基于GIS技术工具,运用参照对比方法,在宏观层面研究了中国西部冰川变化对气候变化的响应程度,揭示了其空间变化规律,在此基础上,依据研究结果,选取冰川变化对气候变化响应程度较高、研究基础较好的黑河流干流中游地区为本文案例研究区,详细分析了过去与未来黑河干流出山径流量的变化特征,并依据中游地区各行业供需水量及其变化,运用概率分布法,预估了在冰川变化条件下该地区在不同RCPs情景下的缺水风险,揭示了缺水风险发生的可能性与风险程度。 1.冰川变化对气候变化的响应程度 中国冰川变化对气候变化的响应方式与程度不同,对夏季平均气温变化表现为正响应,而对年降水量变化主要表现为负响应,升温是中国西部冰川快速退缩的主导性因素。就整体而言,冰川变化对夏季平均气温变化的响应程度相对较低,但局部地区冰川变化对温度变化高度敏感,响应程度高与极高。不同类型冰川的变化对夏季平均气温变化的响应程度亦不同,海洋型冰川的变化以中高度响应为主,极大陆型冰川的变化主要呈现极低、低响应程度,而大陆型冰川变化的响应程度呈两级化。 2.黑河干流出山径流的未来变化 RCPs情景下,未来(2013~2100)黑河干流年出山径流量将呈增加态势,但不显著,月最大(7~8月)出山径流量大幅度减少。相较于历史时期(1960~2012),枯水年的发生概率将增加2-3倍,偏枯水年在RCP2.6和RCP4.5情景下的发生概率亦将变大。未来黑河干流可能进入平水年,甚至枯水年。未来冰川融水径流呈减少趋势,其对黑河径流的补给与调节作用均降低。 3.黑河干流中游地区供、需水量变化 在“九七”分水方案下,无论RCPs何种情景下,黑河干流中游地区所分的水量基本保持在6.4亿m3。未来冰川融水径流量对黑河干流中游地区水资源供给调节作用不明显,枯水、丰水年份主要影响正义峡的下泄量。以2010年为基准,未来20年(2015~2034)黑河干流中游地区地下水量不增加、增加10%和20%的情况下,地下水的开采量变化趋势对整个区域未来水资源供给量的变化有决定性作用;RCP2.6情景下未来总供水量变化比较小,RCP8.5情景下波动最大。总体上,RCP2.6情景下供水比较稳定。 近二十年,黑河干流中游地区用水量增长了2亿m3,农业用水量增加了1.89亿m3,农业用水量的增长是本区域用水量增长的主要原因。未来20年黑河干流中游地区需水量将增加2.37亿m3,有效灌溉面积增加是总需水量增加的主要原因。提高渠系水利用系数可降低研究区需水量增长速度。以2014年为基准,若渠系水利用系数增加10%,区域需水增长最快,增加3.2亿m3;若渠系水利用系数增加20%,则需水量增加0.9亿m3。未来仅提高渠系水利用系数不能够抵消其他因素变化引起的需水量增加。 4.黑河干流中游地区缺水风险预估 在RCP2.6情景下,黑河干流中游地区未来发生缺水的可能性最小,而RCP8.5情景下发生缺水风险的程度最大,因缺水而导致的农业损失亦最高。在有效灌溉面积不增加,增加10%和20%的情况下,不同RCPs情景下发生缺水事件的概率分别为11%、30%和70%,有效灌溉面积增加将显著增加农业缺水风险。提高渠系水利用系数可大幅降低黑河干流中游地区发生缺水事件的可能性,若渠系水利用系数在2014年的基准上增加20%,RCPs情景下发生缺水风险的概率将由75%显著降低到20%。在地下水开采量不增加和增加20%的情况下,不同RCPs情景下发生缺水事件的概率约为80%和70%,增加地下水开采量,在一定高度上可降低黑河干流中游地区发生缺水事件的可能性。