Page 98 - 2023年第54卷第11期

目前对水系连通 的研究 大多 关注 湿润 区平 原河网地 带 ［１０］ ，如 漫滩 水体 与湖 泊之 间的 横 向连通
性 ［１１］ ，水库调度与河流纵向连通性之间的关系 ［１２］ ，极端洪水事件对河网水系连通的影响 ［１３］ 。研究内
容多从结构与功能两个方面展开 ［１４ － １７］ 。结构连通是指湖泊、河流、水库、沼泽等湿地水体景观在空间
层面上的连续性，目前研究主要从纵向、横向、垂向 ３个空间维度和 １个时间维度展开 ［１８］ 。水系功能
连通指的是水系连通空间格局与流域之间相互作用对流域生态环境产生的影响，如供水功能、水质净
化功能、生物多样性维持功能与水量调节功能等 ［１９］ 。水系连通的研究方法主要有水文和水力学、连通
性函数、图论、景观生态学等 ［１８ － ２０］ 。目前水系连通评价指标大多基于实测数据，需要耗费一定的人力
物力资源，因此在对缺资料地区的应用往往受到限制；此外，现有研究大多侧重于横向或纵向某一维
度或某几种功能的水系连通指标的构建。总体来看，从横向、纵向、垂向、时间多个维度构建结构连
通评价指标，综合多种生态系统服务功能构建功能连通评价指标，是未来水系连通的研究方向。
本文旨在探究生态输水工程对水系连通的多维影响，以塔里木河干流生态输水工程为例，通过
Ｌａｎｄｓａｔ长时间序列遥感影像提取水体 ［２１］ ，运用图论法 ［２０］ 、景观格局指数法 ［２２］ 构建评价指标，分析生态输
水工程对水系连通的多维影响，主要内容包括：（ １）从形态、结构、功能多个维度构建水系连通评价指标体
系；（２）形态、结构、功能连通对生态输水工程的响应特征解析；（３）不同维度水系连通之间的相互作用机
制探究。研究成果可以更加客观综合地反映水系连通随生态输水的演变特征，为生态输水实践提供支撑。

２ 研究区概况与研究方法

２．１ 研究区与数据
２．１．１ 研究区概况 塔里木河位于新疆南部，是干旱区内陆河之一。研究区域为塔里木河干流（３９°３０′—
［７］
４３°０８′Ｎ，７３°１０′— ９４°０５′Ｅ），自三源流汇合口肖夹克到尾闾湖台特玛湖河段，全长１３２１ｋｍ 。干流分
为上、中、下游，阿拉尔—英巴扎为上游，英巴扎—恰拉为中游，下游是恰拉到台特玛湖，河长分别为
４９５、３９８和 ４２８ｋｍ（图 １）。塔里木河流域属典型的温带大陆性干旱气候，研究区平均气温 １０～１５℃，年降
［８］
水量３０～５０ｍｍ，年潜在蒸发量 ２０００～２９００ｍｍ ，降水对径流的影响可以忽略不计，生态环境脆弱。
区域土壤类型主要有棕沙漠土、草甸土和风沙土 ［２３ － ２４］ ，河流沿途下渗水量大，河流两岸分布有广阔的
荒漠河岸林，是阻挡塔克拉玛干沙漠和库木塔格沙漠合拢的绿色屏障，被誉为 “绿色走廊” ［２５ － ２６］ 。
２．１．２ 塔里木河下游生态输水工程概况 １９７０年代，由于流域上中游水资源过度开发利用，以及下游
大西海子水库的建设，导致塔里木河下游断流，植被退化。为了防止生态环境持续恶化，２０００年起实
施以生态恢复为目的的流域综合治理工程，包括节水改造、控制性枢纽工程建设、从源流向下游的生
态输水工程和干流的生态闸引水工程等 ［２３ － ２４］ 。
２００１年 《塔里木河流域近期综合治理规划报告》 ［２７］ （以下简称 《规划报告》）指出塔里木河流域近
期综合治理的目标是通过流域水资源统一管理，增加各源流汇入塔里木河的水量，保证大西海子生态
３
水量指标。在多年平均来水条件下，塔里木河干流阿拉尔来水量达到 ４６．５亿 ｍ ，开都—孔雀河向干
３
３
流输水 ４．５亿 ｍ ，大西海子断面下泄水量 ３．５亿 ｍ ，水流到达台特玛湖，使塔里木河干流上、中游林
草植被得到有效保护和恢复，下游生态环境得到初步改善。图 ２所示为 １９６０—２０２０年阿拉尔断面年径
３
流量变化图。在下游断流前（ １９６０—１９７２年）阿拉尔断面多年平均来水量为 ５１．２４亿 ｍ ，１９９０年代在
３
３
三源流山区来水比多年均值偏多 １０．８亿 ｍ 的情况下，阿拉尔年均径流量减少到 ４３．０９亿 ｍ ，导致干
３
３
流下游断流。２００１年综合治理实施工程之后，阿拉尔年径流量从 ３９．９３亿 ｍ 增加到 ５１．０９亿 ｍ ，达
３
到了 《规划报告》 中 ４６．５亿 ｍ 的目标，逐渐接近断流前的状态。
３
截至 ２０２２年，塔里木河流域已实施生态输水 ２３次，累计输水水量达 ９１．２亿 ｍ ，干流修建有生
态闸近 ７０座，主要用于沿岸农业和生态灌溉。至此，塔里木河流域逐渐形成以 “库 － 闸 － 河 － 湖” 互
连互通，“三生用水” 协调互济，源、干流丰枯互补的水系连通体系 ［４］ ，塔里木河下游河流廊道长度
和连通时长增加，沿岸植被恢复，生态状况明显好转。
２．１．３ 数据基础 本研究中水系形态、结构和功能连通指数计算需要的数据来源于遥感和实测数据，

— １ ３ ０ —
６