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【摘要】利用40a的实测数据研究揭示了艾比湖的演化特点及机制。研究表明:艾比湖气候恶化,干旱少雨,蒸发量大,特别是与特殊的地形地貌相匹配,风多风大,沙尘暴和浮尘活动频繁。入湖水量逐年减少,湖面蒸发量大,湖泊面积处于萎缩阶段。影响湖泊演化的因子主要是气候变化及人类活动。
【关键词】艾比湖;演化;机制
【Abstract】40a using the measured data research revealed the evolution of characteristics and mechanisms of Ebinur. Studies have shown that: Ebinur climatic deterioration and drought, evaporation, especially with the special topography match, the wind windy large, frequent dust storms and dust activity. Decreasing the amount into the lake, the lake evaporation, lake area in the shrinking stage. Lakes, the main factors affecting the evolution of climate change and human activities.
【Key words】Ebinur; evolution; mechanism
【中图分类号】G40-053【文章标识码】A【文章编号】1000-8594(2010)01-0032-03
水资源是制约我国西北干旱区社会经济可持续发展与生态环境建设最重要的因素之一。西北干旱区的内陆湖泊随着水文情势的改变和人类活动的影响,普遍存在水质恶化现象,表现为水体不断咸化,而水体的生态环境直接影响整个生态系统和社会经济的发展,近年来干旱区的生态用水也越来越受到人们的重视。一些专家学者也从不同角度对西部湖泊及其咸化过程和水资源变化做了研究。虽然许多专家对艾比湖流域进行了大量的研究工作,但对其演化特点及机制分析的研究目前还比较薄弱。本文通过对艾比湖流域40a的资料统计,系统分析了艾比湖流域的水量平衡及其演化机制,为艾比湖流域地区的生态用水、水资源可持续开发利用和管理提供科学依据。
一、研究区概况
新疆博州境内的艾比湖,是新疆第一大咸水湖。地理位置介于82o35′～ 83 o l1′E,44 o 54′～ 45 o 08′N 之间。位于祖国西大门“准噶尔山门”的山间廊道,处于著名的阿拉山口大风(年平均8级以上大风162天,瞬时极大风速达55m/s)通道前沿。长约35km,宽约18 km,湖水面积500 km2左右。湖底平坦,平均深度1.4m,最大深度3m,是个浅水湖泊。湖面海拔195m,湖水矿化度高,平均100～136g/L,涉及流域面积56021 km2,其中山地面积24317 km2,平原面积26762 km2及其它。艾比湖流域地跨博尔塔拉蒙古自治州的博乐市、温泉县和精河县,塔城地区的乌苏和托里县南部,伊犁州直属的奎屯市和克拉玛依的独山子区。
二、艾比湖水量平衡及其演化
①水资源。
艾比湖流域是一个封闭性的流域,来水量包括湖面降水量、地表水入湖量、地下水的入湖补给量三部分,耗水量主要是艾比湖水面蒸发量。50年代流入艾比湖的大小河流23条,多年平均年径流量33×108m3。其中年径流量大于1×108m3的河流有奎屯河、四棵树河、古尔图河、精河、阿卡尔河、大河沿子河和博尔塔拉河(亦称博乐河)。以地表径流补给湖泊的河流只有3条,即奎屯河、博尔塔拉河和精河。值得说明的是,奎屯河本来是艾比湖水量最大、流程最长的补给河流,但由于本世纪50年代以来大规模农垦引水活动,在河流上游大量修建水库,己于70年代中期全部被拦截而完全断流,仅偶尔有少量农田排水进入湖泊。70年代后期至今,入湖的河流只有博尔塔拉河和精河。
②艾比湖水量平衡。
在1961～2001年的40年内,艾比湖水平衡过程:总入湖水量为2.4×1010m3,年平均入湖水量为6×108 m3;总湖面蒸发量为2.72×1010m3,年平均湖面蒸发量为6.8×108 m3;总亏损量为0.32×1010m3,年平均亏损量为0.8×108 m3。内陆湖区湖泊面积(储水量)的改变常引起湖水含盐量的变化,尤其是封闭流域的终端湖泊,因为没有出流影响,入湖水量的改变往往就是比较直接的稀释或浓缩的过程。湖水矿化度和离子含量测试数据是从1950a～2002a多年平均统计数据得出。从表1统计数据可以得出,艾比湖流域年最大蒸发量均出现在80年代,最小蒸发量均出现在70年代。
蒸发量大使得水体极易被蒸干而不能被涵养,从而造成湖面极易萎缩、干涸。这与艾比湖湖面面积变化相对应,见图1。
结合图1和表2来看,50年代-80年代初期湖泊面积急剧缩小近一倍左右,矿化度也随之急剧增大,平均每年上升1.48g/L左右。80年代-21世纪初以来,随着艾比湖面积增大,矿化度增长速率有所减缓。从这说明此期间艾比湖水面积变化和湖水含盐量之间有着直接的关系。总体来讲,艾比湖一直处在一个盐分累积的过程中,矿化度不断上升,从50年代的70 g/L上升到21世纪初期的120 g/L,50多年间上升了近52g/L,平均上升1.04g/L左右。(①为博州水文局2002-2005年实测值)
在面积变化的同时,水体的主要离子也发生着变化。从表3分别对1987-1989和2002-2004年的主要离子含量变化进行了比较。可以看出艾比湖离子组成,SO42-和Na+为主,属SO4—Na—Ⅱ型,除Ca2+、Na+和SO42-外,其他离子均有不同程度的降低,说明水体一直处于盐化过程。
③艾比湖演化机制。
在几十年的时间尺度上,影响艾比湖演化的因素主要是气候变化和人类活动。其中气候条件对湖泊的塑造更为直接,就气候各要素而言,降水与温度对湖泊的影响最为显著。
艾比湖流域年降水量变化曲线见图2。从图2 中看出,近40年来降水量年际变化呈现出增多趋势。其中六十、七十年代年降水量以偏少为主;八十年代降水偏多;进入九十年代后,降水偏多。近40年来,降水量存在三个递增时段:分布为1962～1967年,1978～1989年,1991～2001年,总体而言降水存在明显的增加趋势。
全球气候在过去的40a中变暖了0.2～0.3℃,而中国在1951—1990年期间年平均温度升高了0.3℃。艾比湖流域50多年来总体温度呈缓慢上升趋势,从图3的气温变化过程可以看出,各站的振幅具有较好的同步性。表4列出了各站年平均气温的趋势方程及相关系数,在0.05的信度下均通过了显著性检验,说明艾比湖的增温趋势是明显的,近10a是该流域最暖的时期,平均气温比前30a上升了0.7℃,其中博乐增温最大为0.9℃,温泉最小为0.3℃,而且增温幅度未见明显减缓迹象。艾比湖盐湖区干旱少雨,蒸发旺盛,是湖泊萎缩的自然因素。
人类活动对艾比湖演化的影响较大,1950年艾比湖流域人类活动耗水量约为4.09×108 m3。1970年艾比湖流域人类活动耗水量约为26.35×108 m3。1990年艾比湖流域人类活动耗水量约为21.37×108 m3。1950年艾比湖流域人类活动耗水量约为4.09×108 m3(见表5)。农业灌溉引水、矿业开发都加快了湖泊的萎缩步伐。
三、结论
①艾比湖流域山地面积占全流域的比例、蒸发量(湖面与陆面)、湖泊面积/湖泊体积与湖面降水量呈现有规律的变化,而这些变化是向入湖水量减少,湖面蒸发增加的趋势发展,这使艾比湖处于持续萎缩阶段。
②艾比湖水面积变化和湖水含盐量之间有着直接的关系。总体来讲,艾比湖一直处在一个盐分累积的过程中,矿化度不断上升。可以看出艾比湖离子组成,基本以SO42-和Na+为主,属SO4—Na—Ⅱ型,除Ca2+、Na+和SO42-外,其他离子均有不同程度的降低,说明水体一直处于盐化过程。
③艾比湖盐湖区干旱少雨,蒸发旺盛,是湖泊萎缩的自然因素。人类活动对艾比湖演化的影响较大,农业灌溉引水、矿业开发都加快了湖泊的萎缩步伐。
【参考文献】
1、胡汝骥,樊自立,王亚俊,中国西北干旱区的地下水资源及其特征[J].自然资源学报,2002,17(3):322-326
2、左其亭,周可法、杨辽,关于水资源规划中水资源量与生态用水的探讨[J].干旱区地理,2002,25(4):296-301
3、何惠,关于西北开发中的几个水资源问题[J].水科学进展,2002,13(4):492-495
4、王永兴等,GIS支撑下的干旱区水资源及其利用的空间分异研究[J].干旱区地理,2003,26(2):110-111
5、马道典、张丽萍、王前进等,暖湿气候对赛里木湖的影响[J].冰川冻土,2003,23(2):219-223骥,樊自立,王亚俊,中国西北干旱区的地下水资源及其特征[J].自然资源学报,2002,17(3):322-326
2、左其亭,周可法、杨辽,关于水资源规划中水资源量与生态用水的探讨[J].干旱区地理,2002,25(4):296-301
3、何惠,关于西北开发中的几个水资源问题[J].水科学进展,2002,13(4):492-495
4、王永兴等,GIS支撑下的干旱区水资源及其利用的空间分异研究[J].干旱区地理,2003,26(2):110-111
5、马道典、张丽萍、王前进等,暖湿气候对赛里木湖的影响[J].冰川冻土,2003,23(2):219-223
【关键词】艾比湖;演化;机制
【Abstract】40a using the measured data research revealed the evolution of characteristics and mechanisms of Ebinur. Studies have shown that: Ebinur climatic deterioration and drought, evaporation, especially with the special topography match, the wind windy large, frequent dust storms and dust activity. Decreasing the amount into the lake, the lake evaporation, lake area in the shrinking stage. Lakes, the main factors affecting the evolution of climate change and human activities.
【Key words】Ebinur; evolution; mechanism
【中图分类号】G40-053【文章标识码】A【文章编号】1000-8594(2010)01-0032-03
水资源是制约我国西北干旱区社会经济可持续发展与生态环境建设最重要的因素之一。西北干旱区的内陆湖泊随着水文情势的改变和人类活动的影响,普遍存在水质恶化现象,表现为水体不断咸化,而水体的生态环境直接影响整个生态系统和社会经济的发展,近年来干旱区的生态用水也越来越受到人们的重视。一些专家学者也从不同角度对西部湖泊及其咸化过程和水资源变化做了研究。虽然许多专家对艾比湖流域进行了大量的研究工作,但对其演化特点及机制分析的研究目前还比较薄弱。本文通过对艾比湖流域40a的资料统计,系统分析了艾比湖流域的水量平衡及其演化机制,为艾比湖流域地区的生态用水、水资源可持续开发利用和管理提供科学依据。
一、研究区概况
新疆博州境内的艾比湖,是新疆第一大咸水湖。地理位置介于82o35′～ 83 o l1′E,44 o 54′～ 45 o 08′N 之间。位于祖国西大门“准噶尔山门”的山间廊道,处于著名的阿拉山口大风(年平均8级以上大风162天,瞬时极大风速达55m/s)通道前沿。长约35km,宽约18 km,湖水面积500 km2左右。湖底平坦,平均深度1.4m,最大深度3m,是个浅水湖泊。湖面海拔195m,湖水矿化度高,平均100～136g/L,涉及流域面积56021 km2,其中山地面积24317 km2,平原面积26762 km2及其它。艾比湖流域地跨博尔塔拉蒙古自治州的博乐市、温泉县和精河县,塔城地区的乌苏和托里县南部,伊犁州直属的奎屯市和克拉玛依的独山子区。
二、艾比湖水量平衡及其演化
①水资源。
艾比湖流域是一个封闭性的流域,来水量包括湖面降水量、地表水入湖量、地下水的入湖补给量三部分,耗水量主要是艾比湖水面蒸发量。50年代流入艾比湖的大小河流23条,多年平均年径流量33×108m3。其中年径流量大于1×108m3的河流有奎屯河、四棵树河、古尔图河、精河、阿卡尔河、大河沿子河和博尔塔拉河(亦称博乐河)。以地表径流补给湖泊的河流只有3条,即奎屯河、博尔塔拉河和精河。值得说明的是,奎屯河本来是艾比湖水量最大、流程最长的补给河流,但由于本世纪50年代以来大规模农垦引水活动,在河流上游大量修建水库,己于70年代中期全部被拦截而完全断流,仅偶尔有少量农田排水进入湖泊。70年代后期至今,入湖的河流只有博尔塔拉河和精河。
②艾比湖水量平衡。
在1961～2001年的40年内,艾比湖水平衡过程:总入湖水量为2.4×1010m3,年平均入湖水量为6×108 m3;总湖面蒸发量为2.72×1010m3,年平均湖面蒸发量为6.8×108 m3;总亏损量为0.32×1010m3,年平均亏损量为0.8×108 m3。内陆湖区湖泊面积(储水量)的改变常引起湖水含盐量的变化,尤其是封闭流域的终端湖泊,因为没有出流影响,入湖水量的改变往往就是比较直接的稀释或浓缩的过程。湖水矿化度和离子含量测试数据是从1950a～2002a多年平均统计数据得出。从表1统计数据可以得出,艾比湖流域年最大蒸发量均出现在80年代,最小蒸发量均出现在70年代。
蒸发量大使得水体极易被蒸干而不能被涵养,从而造成湖面极易萎缩、干涸。这与艾比湖湖面面积变化相对应,见图1。
结合图1和表2来看,50年代-80年代初期湖泊面积急剧缩小近一倍左右,矿化度也随之急剧增大,平均每年上升1.48g/L左右。80年代-21世纪初以来,随着艾比湖面积增大,矿化度增长速率有所减缓。从这说明此期间艾比湖水面积变化和湖水含盐量之间有着直接的关系。总体来讲,艾比湖一直处在一个盐分累积的过程中,矿化度不断上升,从50年代的70 g/L上升到21世纪初期的120 g/L,50多年间上升了近52g/L,平均上升1.04g/L左右。(①为博州水文局2002-2005年实测值)
在面积变化的同时,水体的主要离子也发生着变化。从表3分别对1987-1989和2002-2004年的主要离子含量变化进行了比较。可以看出艾比湖离子组成,SO42-和Na+为主,属SO4—Na—Ⅱ型,除Ca2+、Na+和SO42-外,其他离子均有不同程度的降低,说明水体一直处于盐化过程。
③艾比湖演化机制。
在几十年的时间尺度上,影响艾比湖演化的因素主要是气候变化和人类活动。其中气候条件对湖泊的塑造更为直接,就气候各要素而言,降水与温度对湖泊的影响最为显著。
艾比湖流域年降水量变化曲线见图2。从图2 中看出,近40年来降水量年际变化呈现出增多趋势。其中六十、七十年代年降水量以偏少为主;八十年代降水偏多;进入九十年代后,降水偏多。近40年来,降水量存在三个递增时段:分布为1962～1967年,1978～1989年,1991～2001年,总体而言降水存在明显的增加趋势。
全球气候在过去的40a中变暖了0.2～0.3℃,而中国在1951—1990年期间年平均温度升高了0.3℃。艾比湖流域50多年来总体温度呈缓慢上升趋势,从图3的气温变化过程可以看出,各站的振幅具有较好的同步性。表4列出了各站年平均气温的趋势方程及相关系数,在0.05的信度下均通过了显著性检验,说明艾比湖的增温趋势是明显的,近10a是该流域最暖的时期,平均气温比前30a上升了0.7℃,其中博乐增温最大为0.9℃,温泉最小为0.3℃,而且增温幅度未见明显减缓迹象。艾比湖盐湖区干旱少雨,蒸发旺盛,是湖泊萎缩的自然因素。
人类活动对艾比湖演化的影响较大,1950年艾比湖流域人类活动耗水量约为4.09×108 m3。1970年艾比湖流域人类活动耗水量约为26.35×108 m3。1990年艾比湖流域人类活动耗水量约为21.37×108 m3。1950年艾比湖流域人类活动耗水量约为4.09×108 m3(见表5)。农业灌溉引水、矿业开发都加快了湖泊的萎缩步伐。
三、结论
①艾比湖流域山地面积占全流域的比例、蒸发量(湖面与陆面)、湖泊面积/湖泊体积与湖面降水量呈现有规律的变化,而这些变化是向入湖水量减少,湖面蒸发增加的趋势发展,这使艾比湖处于持续萎缩阶段。
②艾比湖水面积变化和湖水含盐量之间有着直接的关系。总体来讲,艾比湖一直处在一个盐分累积的过程中,矿化度不断上升。可以看出艾比湖离子组成,基本以SO42-和Na+为主,属SO4—Na—Ⅱ型,除Ca2+、Na+和SO42-外,其他离子均有不同程度的降低,说明水体一直处于盐化过程。
③艾比湖盐湖区干旱少雨,蒸发旺盛,是湖泊萎缩的自然因素。人类活动对艾比湖演化的影响较大,农业灌溉引水、矿业开发都加快了湖泊的萎缩步伐。
【参考文献】
1、胡汝骥,樊自立,王亚俊,中国西北干旱区的地下水资源及其特征[J].自然资源学报,2002,17(3):322-326
2、左其亭,周可法、杨辽,关于水资源规划中水资源量与生态用水的探讨[J].干旱区地理,2002,25(4):296-301
3、何惠,关于西北开发中的几个水资源问题[J].水科学进展,2002,13(4):492-495
4、王永兴等,GIS支撑下的干旱区水资源及其利用的空间分异研究[J].干旱区地理,2003,26(2):110-111
5、马道典、张丽萍、王前进等,暖湿气候对赛里木湖的影响[J].冰川冻土,2003,23(2):219-223骥,樊自立,王亚俊,中国西北干旱区的地下水资源及其特征[J].自然资源学报,2002,17(3):322-326
2、左其亭,周可法、杨辽,关于水资源规划中水资源量与生态用水的探讨[J].干旱区地理,2002,25(4):296-301
3、何惠,关于西北开发中的几个水资源问题[J].水科学进展,2002,13(4):492-495
4、王永兴等,GIS支撑下的干旱区水资源及其利用的空间分异研究[J].干旱区地理,2003,26(2):110-111
5、马道典、张丽萍、王前进等,暖湿气候对赛里木湖的影响[J].冰川冻土,2003,23(2):219-223