西北内陆河流域干旱成因的模拟评估与风险调控技术

2.2.2.1　气象干旱成因

对西北地区干旱问题的研究，早在20世纪50年代末高由禧等［153］就进行过融冰化雪改变西北干旱面貌的试验；“九五”期间，国家重大科技项目03子专题对西北干旱气候及形成机制开展了较系统深入的研究。概括起来，西北地区气象干旱的影响因素主要有［154］：①地理位置，西北干旱气候区位于中亚大陆腹地，远离海洋，海洋湿润空气不易到达；②地形，青藏高原的隆起使此气候区向北偏离副热带至中低纬度地区，且副热带大气环流在山脉背风坡做下沉运动；③青藏高原的热力作用使位于其北部的西北干旱区反气旋环流盛行，形成了不利于降水发生的下沉气流区；④尽管典型干旱区以感热为主［155］，但有降水发生时，潜热的重要性也不可忽略，由于下垫面为自由大气输送的水分极少，导致潜热释放也极少，使自由大气表现为“热汇”和“湿汇”，且下沉趋势加强，不利于降水发生；⑤大气中大量的沙尘使其稳定性增强，抑制了大气上升运动的发展；⑥沙漠或戈壁下垫面对太阳加热响应迅速，使地面蒸发力强，加重了干旱化程度；⑦北半球极涡活动、赤道太平洋海温、中纬度西风带扰动等因素影响了该区域的夏季降水。所有这些因素不仅造成西北干旱区偏离全球干旱气候带，而且面积更广大、旱情更重，且逐年加剧［156］。

2.2.2.2　水文干旱成因

内陆河流域降雨稀少、蒸发强烈，平原区的降雨虽能部分反映干旱规律，但河道天然来水量的变化更能反映干旱波动，河道径流变化规律与其补给形式关系密切，表现为：①季节性积雪融水补给型河流的特点是春季河道来水所占比重较大，集中在4月下旬至5月份，其干旱状况主要受气温影响；②高山冰川融水和降水混合型河流的特点是春季冰川融水量相对较少，但降雨量相对较多，夏季高山冰雪融水量增大且降雨量大，其径流受气温和降水双重因素影响；③主要以高山冰川融水补给为主的河流特点是洪水过分集中于夏季的7月或8月份，且峰高量大，其径流主要受夏季气温影响；④以降水补给为主的中小河流径流汇集区分布在高程较低的低山丘陵，其径流特点是春、夏河道来水随降雨过程变化，规律性差，年际间同样的河道年来水量因降水时间的不同而出现不同的干旱状况；⑤以泉水形式补给的河流径流补给源也是冰雪融水和降雨的混合水源，但由于特殊的地质构造，山区形成的径流经地下水贮水构造调蓄作用滞后一段时间后补给河道，使得这类河流径流年内变化相对平稳，春秋冬三季河道来水变化不大，只在夏季因暴雨形成较大的洪水，其径流主要受气温和降水影响，且有滞后性，此类河流夏旱出现的频次较高，春夏连旱也较常见。

2.2.2.3　农业干旱成因

灌溉农业是内陆河流域的主要特征，农业干旱的发生和发展受气象水文条件、灌溉水源、水利工程、作物类型等的综合影响而呈现明显的季节性变化规律。(www.xing528.com)

首先，水文气象条件的变化是造成农业旱情季节变化的主要原因。降水是土壤-植物-大气系统水分平衡和水分循环中的主要过程，西北地区春季降水偏少，气温升高快，春季灌溉供用水矛盾突出，长期受春旱困扰；入秋季节遇到气温较常年偏高、干旱少雨的情况，会加剧农田失墒和农作物水分的蒸散，出现秋旱。其次，农业旱情的季节性变化与灌溉水源关系密切，内陆河流域河川径流年内分配不均、年际变化大，造成作物生长的季节性供水不足，农业旱情每年都有发生。以降水补给为主的河流径流量与流域内山区降水量有关，在3—8月作物灌溉期受旱的次数较多但连旱的情况不多；以冰雪融水补给为主的河流径流量与气温高低有关，春旱发生的频次最高，且由于提前在秋季和初冬进行播前灌，造成秋水不足，秋旱也时有发生；混合补给型河流春末夏初季节河道来水量相对于冬小麦二水及棉花播前灌溉需水量显出不足，易出现“卡脖子旱”。再次，水利工程供水能力对农业干旱也产生较大影响。在非汛期或来水偏少年份水利工程蓄水、引水和灌溉系统输配水能力不足则导致农业供水不能满足正常需求，导致季节性干旱发生，甚至部分地区连年持续干旱。最后，农作物种植结构的变化也会导致旱情的发生。不同的作物品种需水情况不一，调整种植结构在一定程度上能改变旱情的集中发生概率。此外，社会经济用水量的增大也加剧了农业旱情的发生发展。随着城市化进程的加快，工业和生活需水量剧增，应对策略多是压缩农业和生态需水量来保证生活和工业用水，造成正常来水年份农业需水也可能得不到满足。

2.2.2.4　生态干旱成因

内陆河流域生态本底脆弱而敏感，水资源是制约生态系统稳定和健康发展的主要因素。就自然生态系统而言，降水和地下水是天然植被赖以生存的主要水源，造成其干旱的原因主要是降水量的减少以及地下水位的下降，使生态需水得不到满足。

远离人工绿洲、沿河床分布的天然植被受地下水位和有限的降水影响较大；梭梭、白梭梭、柽柳、沙拐枣、沙蒿、三芒草等荒漠沙生植被主要受地下水位的影响。由于春季时间短促，一般内陆河流域平原区春季升温快、风多、降雨量相对偏少，而此时山区气温上升缓慢、融雪水量小，因此天然绿洲生态系统在春季受旱的可能性较大；入秋季节高温少雨的天气会加剧土壤水分的蒸散，天然草场可能遭受较严重干旱。降水因素基本不受人为控制，而地下水位主要受水资源开发利用的影响，由于社会经济需用水量的剧增，导致生态环境需水被挤占，地下水位不断降低，天然植被面积萎缩、退化，湖泊湿地面积大面积减少，河道径流量减少甚至断流长度增加，这种因素引起的生态干旱基本无季节变化，且旱情长期存在。