干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 干旱、半干旱区域旱情监测与水资源调配技术开发与应用

Arid

	干旱、半干旱区域旱情监测与水资源调配技术开发与应用
	赵成义; 杨涛; 托乎提·艾合买提; 施枫芝; 盛钰; 叶含春; 何新林; 刘巧; 艾克热木·阿布拉; 翁白莎; 毛伟峄; 王国杰; 王卫光; 李晶; 姜海波; 杨志勇; 姚宝林; 李君; 李新虎
完成单位	中国科学院新疆生态与地理研究所
登记(发布)日期	2015
中文摘要	受社会经济发展阶段和资源禀赋的制约,新疆水资源安全将面临更多气候变化风险,升温趋势还将持续,洪旱灾害等气候极端事件还将加剧,与快速城镇化、工业化发展阶段不尽合理的人类活动相叠加,水资源安全与生态安全的气候变化风险加大。减缓气候变化对水资源利用的不利影响,为新疆实现跨越式发展提供水资源安全保障,急需研究新疆气候变化的重大科学问题,集成适应气候变化的关键技术,提高新疆适应气候变化的水资源调配能力。针对干旱区气候变化对水资源利用影响的重大科学问题,以保障新疆水资源安全的关键适应技术作为切入点,开展冰雪径流监测与衍生灾害预警、山区水库～平原水库群调节与反调节、平原水库群水面蒸发消减、流域闸～库群水量联合调度、绿洲灌区旱情监测与水资源安全利用等关键技术集成与示范;建立融冰雪型洪水监测与衍生灾害预警系统、平原水库水面蒸发消减技术体系、绿洲灌区旱情监测与预估系统等,编制了新疆融雪型洪水灾害防治实施方案与工程防灾减灾方案,为提高新疆适应气候变化的水资源调配能力,实现新疆跨越式发展提供技术支持。项目基于“点-流域-区域”尺度“水-冰(雪)-气”耦合的物理机制及理论方法,系统阐明了阿克苏河、叶尔羌河冰川积雪和冰湖分布及其变化,开发了基于度日因子算法的流域分布式融冰雪产流模型,将阿克苏河流域融冰雪型洪水预报精度提高10～20%,洪峰有效预见期1～2天。国内外同行评价为“基于日累积热力学机制的高寒区积融雪过程表征,克服了国内外常用度日法的显著缺陷,提高了寒区融雪洪水的预测精度,对进一步发展冰冻圈水文学研究理论具有重要意义。” 探明了气候变化影响下新疆山区来水过程从“窄幅振荡”向“宽幅振荡”演变特点,建立了山区水库调节-平原水库群反调节的两阶段联合调度模型,叶河流域水资源综合利用效率提高了11.2%。有效提高了水资源挖潜利用效率,增强了气候变化条件下干旱区水资源综合利用的适应性,克服了现有技术不考虑未来气候变化风险的缺陷。2014-2016年应用于叶尔羌河、和田河、阿克苏河、玛纳斯河等干旱与半干旱区流域,取得了良好的社会与生态效益,水库汛期弃水减少17.2%,平原水库蒸发渗漏减少16.8%,下游生态补水量增加32.3%。通过山区水库和平原水库的科学联合调度,可有效降低未来干旱区气温升高带来的冰湖洪水灾害,减少平原水库的蒸发水量损失,保障下游塔里木河的生态输水,推广到全疆预计每年可节约用水量37.3亿m3。利用稳定同位素技术、雷达探测技术等,阐明了洪水漫溢下河流侧渗、地下水位变动、土壤水分传输、植物根系吸水间的互馈关系,揭示了洪水漫溢下河水-土壤水-地下水的相互补给过程的时空变化规律,建立了塔河中游43座生态闸与水库群的联合调度示范区,有效控制面积到23万亩,优化调控水资源量5.7亿m3,取得经济效益15000万元,保障塔河向下游每年生态输水量达6.5亿m3。自主研发了可应用于平原水库群大面积水域使用的单分子膜水分蒸发抑制剂。经过对非均相单分子膜制剂表面张力、粘度、铺展性能、抗风浪干扰能力、单分子膜覆盖下水体COD、透氧性、铺设计量、阻蒸发效果等多项试验,确定了铺设量为4.2ml/㎡的十八醇/正丙醇(C18OH/C3OH)蒸发抑制剂物理化学性质稳定,水面蒸发抑制率可达到30.8%～34.4%。选择新疆阿克苏河流域多浪水库群,开展了单分子膜水分蒸发抑制技术示范,覆盖面积达2500 ㎡。确定了单分子膜覆盖整体结构稳定性参数、连接方式和抗风浪破坏结构等。按照多浪水库库容1.2亿m3,多年平均蒸发量为3500万m3,将节约水资源1050-1400万m3。推算塔河上游三大平原水库(上游、多浪、胜利)总库容4.08亿m3,多年平均蒸发量为11900万m3,年节约总水量将达到3570-4760万m3,年均新增利润(纯收入)达5000-6000万元。阐明了气候变化下绿洲灌区水-土-生系统综合适应性机制,建立了区域气候模式驱动的绿洲灌区水-土-生系统综合适应性评价模型及敏感性分析方法,发展了区域适应减缓与可持续发展综合模式(AMSD)理论,为区域气候变化适应技术遴选、集成、示范、评估提供了简易可行的工具。基于气候变化影响下绿洲系统水盐平衡规律,按照渭干河绿洲灌区多年灌溉引水量为25.59×108m3,满足灌区水盐平衡所需最少排水量为2.29×108m3,绿洲最适宜排灌比为10.48%～19.44%。项目执行共历时3年,参与项目研究的共有13个承担单位,共投入98多名科技人员联合攻关,将现代水文循环前沿技术与气候变化、生态学、经济社会发展等紧密结合,研发了冰雪径流预测预警、闸-库群调节反调节、平原水库群水面蒸发消减等三大调控技术体系,9项核心技术模式,在全疆开展了9个示范研究。共发表论文57篇,其中SCI原刊论文33篇,完成专著3部,参编专著2部;申请专利18项,获批软件著作权登记10项;向地方政府提供数据和咨询报告3项,课题研究成果的应用和推广取得了显著的经济、生态与社会效益。
中文关键词	旱情监测 ; 气候变化 ; 水资源调配技术 ; 融雪型洪水灾害防治
成果类型	应用技术
中图法分类号	P426.616
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001115718
来源机构	中国科学院新疆生态与地理研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243694
推荐引用方式 GB/T 7714	赵成义,杨涛,托乎提·艾合买提,等. 干旱、半干旱区域旱情监测与水资源调配技术开发与应用[Z]. 应用技术,2015.