干旱区内陆河流健康评价及多维均衡生态调控研究——以叶尔羌河为例

Human develop river and benefit from it, However, a lot of ecological and environmental issues are also causing such as river drying up, water pollution, shrinkage of wetlands, loss of biodiversity. Currently, the recognized and operational view about river protection mainly concentrated in learning to survive in a changing world, and finding the balance point of water requirement between human and river system. Around this point, combining traditional natural - social - economic characteristics of complex systems, using Yarkand river system as the research object, the health work inland rivers in arid areas as the values，the concept of river health and science content will be defined from a new perspective , the key factors affecting the health of rivers, the river health evaluation index system and evaluation criteria will be identified, and the river health assessment model will be established to reveal the dynamic evolution of river health status and trends. On this basis, healthy rivers flow will be established arousing the development goals of river health, considered separately different hydrology, engineering and regulatory scenarios balanced ecological regulation research, he multidimensional equilibrium ecological regulation model based on river health will be established trying to form a river health technology assessment methodology and theory of regulation for arid zone river systems.

人类在开发利用河流并从中获益的同时，改变了河流天然的形态结构，影响了河流的水文情势，破坏了河流生态系统赖以生存的生境因子，造成了一系列与水有关的生态环境问题。目前，“寻求人类用水和河流需水的平衡点，维护河流健康”是较为公认的河流保护观点。围绕此观点，本申请课题结合传统自然-社会-经济复合系统特点，以叶尔羌河河流系统为研究对象，以“健康工作的干旱区内陆河流”为价值理念，从全新视角科学界定河流健康的概念及内涵，识别影响河流健康的关键因子，构建河流健康评价指标体系和评价标准，建立河流健康评价模型，揭示河流健康状况及动态演变趋势；制定河流健康维育目标，重构河流健康流量过程，建立基于河流健康的水库（群）多维均衡生态调控模型，开展不同水文、工程及调控情景下的河流多维均衡生态调控研究，尝试形成一套适用于干旱区河流系统的河流健康评价与调控的理论与技术方法体系，为河流开发和保护管理提供技术支持。

结合自然-社会-经济复合系统特点，以“健康工作的干旱区内陆河流”为价值理念，科学界定了河流健康的概念，即特定时期一定的社会公众价值体系判断下，在保障河流生存需求前提下，能够持续地为人类社会提供高效合理的生态服务功能，并实现服务功能综合价值最大化的河流；以叶尔羌河干流卡群-艾力克塔木段为评价河段，基于压力-状态-响应模型（PSR模型）和粗糙集的指标体系筛选方法构建了包含23项指标的干旱内陆河流健康评价指标体系，建立了基于“可达最佳状态标准”的五级评价标准；采用综合赋权方法确定了指标权重，基于改进有序度墒模型构建了河流健康评价模型对2016年河流健康状态进行评价。结果显示，总体健康指数为0.529，综合评价等级为III级，处于亚健康状态，即由健康向不健康过渡的临界状态，评价结果与实际情况基本符合，河流健康生命已受到威胁；基于河流健康流量重构理论，制定了由保守目标和最佳目标构成的河流健康维育目标，采用改进Tennant法计算了生态基础流量（折合水量为5.70×108 m3）与适宜生态流量（折合水量为17.11×108 m3），采用改进7Q10法计算了自净需水量18.74万m3，采用经验公式法计算了输沙需水量1.52×108m3，并得到了叶尔羌河健康流量过程，即保守目标下需水量9.99×108 m3及最佳目标下需水量为22.05×108 m3。依据叶尔羌河可供选择的调控手段构成调控方案集，以多目标均衡发展为调控目标，建立了基于河流健康的水库（群）多维均衡生态调控模型，由目标函数、约束条件、求解方法和求解流程构成，以1960-2016年逐旬为计算时段进行模拟计算。调控结果表明，现状水平年2010年灌区农业保证率30.8%，卡群断面下泄生态水4.19亿m3，均达不到要求；规划水平年2025年，仅有下坂地水库时，灌区农业保证率40.4%，下泄生态水11.186亿m3，灌区农业得不到满足；规划水平年2025年，建立阿尔塔什水库后，农业保证率为75%，生态供水量12.13亿m3，方案3提高了河道内断面健康流量保证率同时，使河道外用户缺水程度有效缓解，调控效果优于其他方案，作为推荐水资源优化调控方案。