第三次新疆综合科学考察研究丛书||《天山北坡水资源承载力与水安全要素基础性调查》|冰川|冻土|天山北坡水资源承载力与水安全要素基础性调查|科学|考察|降水

第三次新疆科考围绕区域水资源与水安全、土地资源与农业发展、生态环境保护、生物资源与生物多样性保育、优势关键矿产和能源资源开发等重点领域，共部署实施了30个项目。在地域上将新疆划分为塔里木河流域、伊犁河流域、额尔齐斯河流域、天山北坡经济带以及吐哈盆地五大片区，并辐射周边国家和地区，针对各流域片区经济社会发展存在的现实问题开展基础性调查，强化野外观测体系建设、科考数据和成果集成，着重产出科学考察报告成果、科学传播成果、支撑国家需求与新疆高质量发展成果、国际科技前沿成果四大体系科考成果。同时，在分析方法、数值计算、建模方式等基础理论研究上寻求突破，提升科考成果的层次和水平。

“第三次新疆综合科学考察研究丛书”汇聚了各科考团队的辛勤努力和智慧结晶。本丛书的出版将为政府决策、学术研究、公众参与提供有力参考和借鉴，也将为推动新疆可持续发展和生态文明建设贡献智慧和力量。

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内容简介

本书主要开展天山北坡冰川、冻土、积雪、气温、降水和云水资源(cloud water resources，CWR)考察与调查工作，以查明山区冰川数量、规模和变化情况；查明近30年(1991～2020年，下同)流域降水、降雪面积分布与雪水当量变化，同时探究区域降水在时空上的分布和云水资源的分布与变化规律；探明天山北坡诸河流、湖泊变化的时空分布，查清地下水开采利用现状和地下水资源时空演变特征；开展地表水资源量、调水量及水利工程分布和运行状况调查，评价区域水资源开发状况及其时空变化；查明近30年来区域水资源开发历史和现状，评估人类活动对流域水资源和生态安全的影响；评估区域多情景发展需求下水资源对区域社会经济发展的承载能力，并提出相应的保障措施。主要科考工作包括以下几个方面。

(1)冰川冻土基础性调查。查明天山北坡冰川现状，包括现有冰川条数、面积、储量等信息，分析过去30年冰川变化特征，对部分典型冰川的变化和特性(厚度、运动速度、面积变化等)进行补充观测，并选择1～2条典型冰川开展冰川变化过程研究；开展天山北坡多年冻土空间分布特征(分布边界、上下限)和物理特征(温度、含冰量、水分)研究，以及与多年冻土有关的地质现象和天山北坡经济带重大工程沿线多年冻土的时空演化特征研究；选择典型冰川开展冰川保护方案构建的试验性研究，试验方案包括采用人工降雪(增加冰川积累量)和在冰川上加盖遮盖物(增大冰川反照率以减少冰川消融)，考虑冰川区环境变化对冰川消融的影响，提出保护冰川资源的措施和方案。

(2)气象水文要素基础性调查。以研究区地理环境特征的综合考察为支撑，确定适用于研究区高分辨率气候(包括积雪)研判的关键参数；采用区域气候模式，对研究区内各个气候要素进行动力降尺度，结合观测数据开展数据融合，研制地表太阳总辐射、温度、降水、蒸散发等气象要素数据集；结合遥感与地表积雪调查，研制积雪与雪水当量数据集；

阐明近30年天山北坡气候的时空变化特征；结合雷达资料、再分析数据和人工增雨作业的调查，阐明天山北坡云水资源分布的时空特征；编制近30年天山北坡降水时空演变研究报告、云水资源分布及利用报告。

(3)河湖和地下水基础性调查。结合水文年鉴、当地站点观测资料和遥感技术，调查和整编近30年天山北坡主要河流水面宽、水位和径流量等河流基础资料，分析其时空变化特征；利用站点观测、统计资料和卫星遥感数据，整理和分析近30年天山北坡主要湖泊的面积、水位和储量的现状和演变，并探讨其主要驱动因素；基于地下水井观测和卫星遥感等技术，探查天山北坡近30年地下水埋深和储量的现状及时空变化，调查和分析从山区到盆地、绿洲和荒漠的地下水补给机制，揭示地表水-地下水相互作用，查清地下水开采利用现状和地下水资源时空演变特征。

(4)地表水资源开发状况调查。综合利用资料收集、现场调查、卫星遥感等多种技术手段，查明近30年天山北坡各流域地表水资源量和调水量；利用统计资料和卫星遥感数据，调查分析近30年水利工程(水库工程、水电站工程、水闸工程、泵站工程、引调水工程、机电井、人饮供水工程、田间水利工程等)的分布及运行状况；综合分析各部门(工业、生活、农业和生态)的用水、耗水和排水情况，评价各流域地表水资源开发利用现状以及近30年的时空演变特征。

(5)水资源和生态安全影响评估。基于卫星遥感、地面观测、水文年鉴和部门公报等多源数据，整编天山北坡近30年水资源开发的历史和现状数据，定量分析区域内水资源总量和用水量变化趋势；利用水文模型和天山北坡各流域水利工程建设状况、各部门取用水以及气候数据，模拟天山北坡流域水资源演变过程，评估气候变化和人类活动对天山北坡水资源的影响；利用高分辨率遥感数据监测人类活动驱动的天山北坡下垫面变化，结合景观生态指数分析天山北坡生态系统结构和生态系统功能变化，建立人类活动与天山北坡景观生态变化的联系，评估气候变化与人类活动对天山北坡生态安全的影响；基于以上调查数据构建天山北坡流域尺度水资源和生态安全综合评价指标体系，评估气候变化与人类活动对水资源和生态安全的综合影响。

(6)水资源承载力与安全保障。以水资源三级区和地级行政区为统计单元，调查统计近30年来天山北坡经济带的供水量和用水量，估算逐年用水消耗量，全面分析供、用、耗水量的组成情况及其变化趋势，调查天山北坡经济带水资源的开发利用程度与效率；在分析现状水资源总量和用水状况的基础上，比较水资源承载能力的不同定义和评价方法，综合选择适合天山北坡经济带的水资源承载能力评估方法，对天山北坡经济带的水资源承载能力进行评估；针对天山北坡经济带的水资源利用特征，构建水资源安全风险评价模型，设计不同的经济社会发展情景，预估多情景发展需求下的水资源安全风险；在系统分析天山北坡经济带水资源安全形势的基础上，结合实地调研，提出天山北坡经济带水资源安全保障对策。