浅谈塔里木河流域生态环境分析系统 - 水资源

　　摘要:生态环境分析子系统是塔里木塔里木河流域水量调度管理系统的一个有机组成部分, 系统通过先进的自动采集仪器和数据传输系统, 实现塔里木河干流生态环境的远程监测, 结合生态评价模型系统, 进行不同来水条件下生态环境状况的影响评价和干流区植被安全胁迫度的风险评估, 为生态安全基础上的塔里木河水土资源合理开发利用及开发战略提供指导依据。

　　关键词:塔里木河; 生态; 模块

　　中图分类号: X 171. 4 文章标识码: A 文章编号: 1009- 0088( 2010) 04- 0059- 02

　　0 引言

　　绿洲生态环境是塔里木河流域人们生活、社会存在和经济发展的基础。塔里木河流域的核心问题是水问题, 水资源的开发、利用、治理、配置、节约、保护是塔里木河流域生态建设的核心。建立塔里木河流域生态环境监测体系和生态环境分析系统, 作好生态环境规划工作, 分阶段做出对环境实施保护和完善环境保护措施, 对于改善流域的环境质量、促进流域经济发展具有重大的意义。

　　1 建设目标及实现

　　1. 1 建设目标

　　通过先进的自动采集仪器和数据传输系统, 实现塔里木河干流生态环境的远程监测, 结合生态环境评价模型系统, 进行不同来水条件下生态环境状况的影响评价, 进行不同来水条件下干流区植被安全胁迫度的风险评估, 为生态安全基础上的塔里木河水土资源合理开发利用及开发战略提供指导依据。

　　1. 2 结构设计

　　生态环境分析子系统由5 个模块组成: 生态监测模块、生态评价模块、生态需水模块、生态放水模块、风险评估模块。

　　1. 3 数据流程设计

　　塔里木河生态综合分析子系统是一个综合的系统, 数据来源于遥感动态监测、基础数据库及生态环境断面监测的实时数据。利用生态环境质量综合评价体系和模型对干流区生态环境进行综合质量评价。评价结果以0~ 0. 9数值进行定量显示, 定性指导生态需水量估算, 通过生态需水模型系统, 评价植被缺水程度,结果输送到水量调度系统, 利用水调模型, 指导干流区各生态闸口的生态用水排放量。

　　生态环境分析子系统与其他子系统共同组成了“塔里木河流域水调管理系统”, 其中存在着强烈的关联性, 子系统间通过局域网进行数据交换。

　　生态环境总的外部数据均来源于其它子系统, 包括社会经济数据库、遥感动态监测系统、水文数据库、生态实时监控数据、专题图形数据库等。数据输出同样为其它子系统服务, 包括水量调度系统、会商决策系统、生态环境数据库等。所有的评价和分析均是在GIS系统平台上实现。

　　2 模块设计说明

　　2. 1 生态评价模块

　　生态环境质量是景观或生态系统的特定时空尺度上相对于干扰而具有的敏感反应和恢复状态, 它是生态系统的固有属性在干扰作用下的表现。该系统主要特点是针对流域的自然条件及人为干扰状况, 选取水资源系统, 结合土地资源系统及植被资源系统和沙漠化状况对生态环境质量进行分析, 为生态安全基础上的塔里木河水土资源合理开发利用及开发战略提供指导依据。

　　生态环境质量评价模块输入数据包括植物长势、土壤数据、水文数据、社会经济数据、实时监测数据等,分别来源于遥感动态监测子系统、历史专题采集子系统、社会经济采集子系统、水资源采集系统和生态环境采集系统。

　　2. 2 生态需水模块

　　塔里木河流域的核心问题是生态环境建设, 水量调度的最终目的是为了改善塔里木河下游的生态问题。基于这一思路, 需要建立干流生态需水的评估系统, 通过遥感生态分析、生态需水定额分析、土壤水分与地下水水位变化监测等手段, 对流域内的生态需水状况进行评价、预测, 为塔河的水量调度系统提供科学管理和决策服务。

　　(1)生态需水评估计算子程序: 该子程序具有调用生态需水评估计算模型, 从基础数据库中读入生态需水评估需求的数据和参数, 通过模型的计算输出结果(包括显示和存入数据库)。

　　(2)行政分区生态需水评估计算程序: 该子程序从基础数据库中调用干流区行政界限, 重新匡算行政界限不同生态单元中各种植被生态需水量, 计算结果存储到生态环境数据库。

　　评估输入数据来源于其它系统的计算结果和基础数据库中的内容, 包括遥感动态监测的结果, 基础数据库内容, 生态断面实测资料、水资源综合评价结果等。

　　生态需水分析结果(不同植被类型需水量数据),进入生态环境数据库, 供水量调度系统使用, 为生态配水方案的制订提供依据。

　　2. 3 生态放水模块

　　随着塔里木河流域近期综合治理步伐的加快, 塔河流域生态闸建设得到初步完善, 迫切需要建立科学的生态闸运行机制, 合理调度各闸口水量。生态放水模块模拟了洪水淹没范围于生态防水实际影响范围之间的定量关系, 分析研究自然生态对不同放水过程的响应。研究各类型生态闸堰调度方法及生态闸综合调度方法, 以达到合理调配生态水资源, 使其发挥最大效益的目的。

　　系统将水文学模型于遥感信息相结合, 分别对漫溢性、河道型和堰坝型生态闸闸口控制区域生态用水实际过程与设计过程进行模拟及对比分析, 研究水资源在生态区内分配与作用的规律。通过定量模拟的手段模拟生态闸供水方式及淹没过程, 可为生态闸的调度提供科学有效的依据; 有利于减少无效水量损耗, 提高水资源的利用率, 增加向下游的输水量, 恢复下游濒临灭绝的绿色走廊, 同时, 也能够指导中上游生态保护方案的制定, 调整优化干流水资源的配置, 改善生态环境, 促进地方经济的发展。

　　2. 4 风险评估模块

　　随着河流向中游段的过渡, 水资源相对不足, 盲目开荒, 过度放牧, 乱挖甘草, 致使土地生产力降低, 局部地区土地荒漠化程度也在逐渐增强; 这些新开垦的土地盐渍化现象比较普遍, 土壤盐渍化面积占耕地总面积的60% , 居于全流域之首, 地下水有一定程度亏缺,然而中游段年大风及沙尘暴天气日数相对较少(仅24. 9 d) , 总体上来看, 与上游相比, 系统对自然或人为的干扰敏感程度及不稳定性增强, 生态脆弱性增大。

　　(1)生态风险评估计算子程序( Ecolog icalr iskC alculate): 该子程序具有调用生态风险评估计算模型, 从基础数据库和主题数据库中读入生态风险评估数据和参数, 通过模型的计算输出结果(包括显示和存入数据库)。

　　(2)植被单元生态风险度对比分析计算子程序:该子程序将计算出不同植被单元在外界水胁迫情况下, 生长过程受到影响程度, 并按照风险度排序, 计算结果存入生态环境数据库, 主要为水量优化调度的输入数据。

　　生态环境评价结果、遥感调查结果、实测土壤水分、温度、地下水位、矿化度、G IS 专业分析结果、历史专题结果等, 分别由基础数据库、野外自动测报、子系统运算结果、子系统实测等部分输入。

　　生态风险评价结果(图形、统计数据) , 进入生态环境数据库, 提供给会商决策系统显示使用。

　　2. 5 生态监测模块

　　该模块可对自动传输的塔河干流各生态断面数据进行管理, 并可按要求生成图表, 方便用户查询、分析。

　　3 结语

　　塔里木河生态环境分析系统主要特点是针对流域的自然条件及人为干扰状况, 选取水资源系统为主, 结合土地资源系统及植被资源系统和沙漠化状况对生态环境质量进行分析, 同时考虑容易获得定量数据, 并与生态环境密切相关的因子进行环境质量评价。为生态安全基础上的塔里木河水土资源合理开发利用及开发战略提供指导依据。