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塔里木河是我国最大的内陆河,被南疆人民称为“母亲河”。近50年,塔里木河流域在以水资源开发为核心的高强度人类经济、社会活动作用下,源流向干流输送的水量逐年减少,水质不断恶化,流域自然生态过程显著变化,已经成为制约经济社会和生态环境可持续发展的主要因素。基于此,本文从河流咸化角度入手,研究了水盐时空运移规律,并以水环境容量模型和水盐平衡模型为基础,分别从“总量控制”和“区域平衡”两个角度出发,定量分析了河流咸化机理特征,并进行了实践性的应用。 本研究主要内容包括:⑴研究了过去50年至今塔里木河矿化度时空变化特征。90年代中后期,人类对上游地区耕地面积进行过度扩张,致使河流矿化度急剧升高,进入2000以来,虽有缓解,但依然居高不下,矿化度年内变化呈现明显的季节性规律,沿程变化已经违背了自然规律。其水质出现高矿化度的原因是自然因素和人为因素综合作用的结果。咸化治理,刻不容缓。⑵构建了基于水动力学的水环境容量模型。在一维稳态条件下,采用段首控制高功能段和段末控制低功能段相结合的方法,根据已有水盐、水文监测资料和中上游排盐情况,分别计算了现状水平年2015年和规划水平年2030年塔里木河干流河段95%、75%、50%频率年的矿化度水环境容量,现状年2015年矿化度容量分别为212.41万t/a、350.03万t/a和590.27万t/a,规划年2030年矿化度容量分别为134.49万t/a、215.26万t/a和358.24万t/a。同时按照等比例分配的原则,结合现状年排水渠的排盐情况进行了矿化度削减量的计算,为流域治理水环境提供一定的理论参考。⑶构建了适用于塔里木河干流的水盐模拟数学模型。综合河段降雨量、蒸发量、农灌引水量、排水量、回归水量、渠系渗漏、地下水补给等均衡要素,并考虑自然因素及人类活动带动的盐分循环影响,本文以水量平衡为基础,盐分平衡为衍生,建立了河道水盐平衡数学模型。以阿拉尔、新其满、英巴扎、恰拉四个水文站逐月的水量水质实测数据作对比,进行参数的率定与验证,结果较为满意。根据各个参数率定的结果,模拟了现状条件下各个子河段的水盐平衡,得到整个河道纵向方向上水盐的变化规律。⑷提出了若干模拟情景。为研究灌溉方式、节水措施、修建控制闸削减总量、改造河道等措施对河流水盐平衡的影响作用,本文设置了四种不同的情景,将不同的影响因素组合成不同的模拟方案,得到不同方案下的水盐模拟结果,最后对结果进行定量分析,探索适用于塔里木河流域节水基础上治盐的综合措施。结果表明,水量调控可以改善水质咸化,水质措施亦反过来影响水量变化。因此,水质治理要加强控制,水量调控不可松懈,只要完美统一,才能真正实现“总量控制”和“区域平衡”,保证塔里木河流域的可持续发展。