塔里木河的水文特征

1　研究区、资料来源与方法

1.1　研究区概况

研究区位于大西海子水库至台特玛湖区段，西依塔克拉玛干沙漠，东连库鲁克沙漠，是中国最干旱地区之一，平均年降水量在17.2～42　mm，而平均年蒸发量高达2500～3000　mm，气候干燥，多风沙天气，属典型的大陆性干旱气候。近30年来，由于流域大规模的农垦活动大量引用地下水，加之无任何地表径流补给，使得塔里木河的水量明显减少。1972年大西海子水库建成后，拦截了塔里木河，致使其下游321　km河道长期断流，英苏地下水位大都下降到8～12　m。植物组成以杨树科、柽柳科、豆科、夹竹桃科、禾本科等植物为主，构成了乔木、灌木和草本植物群落。乔木主要有胡杨(Populus euphratica)；灌木主要有柽柳(Tamarix spp.)、白刺(Nitraris sibirica)、铃铛刺(Halimodendron halodendron)，其中多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、刚毛柽柳(Tamarix hispida)、长穗柽柳(Tamarixelongata)等，是构成柽柳灌丛的优势种；草本植物主要有芦苇(Phragmites communis)、罗布麻(Poacynum hendersonii)、疏叶骆驼刺(Alhagisparisifolia)、甘草(Glyzyrrhiza inflata)、花花柴(Karelinia caspica)等。

1.2　资料来源与调查方法

自2000年开始实施向塔里木河下游生态输水，沿塔里木河下游输水河道——奇文阔尔河建立地下水监测断面9个(图1-3-1)，每个断面间距20　km，分别是阿克墩(A)，亚哈甫马汗(B)、英苏(C)、阿布达勒(D)、喀尔达依(E)，吐格买莱(F)、阿拉干(G)、依干不及麻(H)和考干(I)等9个断面。其中，后3个断面间距为45　km。并在每个断面横向间距100　m或200　m布设地下水监测井40眼(井深8～17　m)，检测输水过程中地下水位、水盐动态变化。由于阿克墩断面靠近大西海子水库受人类活动影响较大，该断面数据未被利用，根据实际情况最终选择了25个监测井和植物样地的数据。

植物样地的大小为50　m×50　m，在每一样地中，再以25　m为间隔设置4个25　m×25　m的乔木灌木样方，记录每种乔木(或灌木)的个体数。胸径、基径、高度、冠幅等指标；并在每个样方内设置5个5　m×5　m的草本样方，分别记录每种草本的个体数、高度、冠幅等指标，以GPS进行定位，记录每个样地的海拔高度。经纬度以及各样地所在井位的地下水位埋深等。土壤样品采自每个植物样地内，土壤水分测定采用烘干法。

本文以2005年为现状年。

图1-3-1　塔里木河下游生态输水线路示意图

1.3　数学方法

1.3.1　植被特征指数计算方法

本文采用DOS3.1(Data Processing System)统计软件对植物多样性、丰富度和均匀度的指数进行计算。

(4)均匀度　　在DPS系统中，根据Shannon-Wiener信息指数计算均匀度：

上述公式中：n_i为抽样中第i个物种的个体数量；N为抽样中所有物种的个体综合；s为物种总数；p_i为第i中物种个体属占群落总个体数的比例；H'_max为H'的最大值，等于lb S(lb是以2为底的对数)。

1.3.2　生态需水计算模型

本文采用潜水蒸发法计算生态需水量，潜水蒸发量计算选择两种较具代表性的模型：

(1)根据新疆地矿局设在塔里木河中下游群克水均衡场试验结果，建立了地下水埋深、2　cm口径蒸发皿水面蒸发值和潜水蒸发关系：

(2)阿维里扬诺夫公式(阿氏公式)：

式中：E为潜水蒸发强度(mm)；E_Φ20为常规气象蒸发皿蒸发值(mm)，使用铁干里克气象站测定多年月平均值①；H为地下水埋深(m)；H_max为地下水蒸发极限埋深；a、b分别为与植被覆盖度、土质有关的待定系数。

通过蒸发蒸腾模型的计算得到不同地下水埋深的潜水蒸发量，用某一地下水埋深的植被生态系统的面积与相应地下水埋深的潜水蒸发量相乘得到植被的生态需水量。