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本书全面系统地介绍第三次新疆综合科学考察项目“天山北坡水资源承载力与水安全要素基础性调查”的关键成果。书中深入分析天山北坡固态、气态和液态水资源的时空分布及其演变，河流、湖泊、地下水的水文动态，以及水资源的开发与利用现状，探讨气候变化对水安全和生态安全的影响，前瞻性地预估未来水资源的发展趋势，并提出区域水资源安全保障建议。本书通过翔实的数据支撑、直观的图表展示和丰富的案例分析，揭示了天山北坡水资源的独特性及其对区域发展的重要性。针对天山北坡水资源的深入研究，为该地区水资源可持续利用与水安全保障提供了坚实的理论基础。

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  第1章 绪论 1
  1.1 科考背景和目标 1
  1.2 科考活动概况 3
  1.2.1 冰川冻土变化考察 3
  1.2.2 气象与气候特征及变化考察 3
  1.2.3 河流湖泊变化考察 5
  1.2.4 地表和地下水资源考察 5
  1.2.5 水资源和生态安全考察 6
  1.3 科考成果概述 7
  1.3.1 数据和图件成果 7
  1.3.2 科学研究相关成果 7
  1.3.3 咨询建议成果 7
  第2章 天山北坡概况 8
  2.1 自然地理 8
  2.1.1 区域概况 8
  2.1.2 冰川 8
  2.1.3 气候 9
  2.1.4 水文 10
  2.1.5 土壤 10
  2.1.6 植被 11
  2.2 社会经济 12
  2.2.1 行政结构 12
  2.2.2 人口和民族 12
  2.2.3 产业结构 12
  2.2.4 社会经济用水 13
  第3章 天山北坡冰川冻土现状及变化 14
  3.1 调查方法及技术路线 14
  3.1.1 调查内容 14
  3.1.2 调查方法 14
  3.2 冰川现状 18
  3.2.1 天山北坡冰川现状 18
  3.2.2 参照冰川现状 20
  3.3 冰川变化 24
  3.3.1 天山北坡冰川变化 24
  3.3.2 参照冰川变化 26
  3.4 冰川变化预测 29
  3.4.1 参照冰川变化预测 29
  3.4.2 典型流域冰川预测 33
  3.5 冰川保护试验及方案 42
  3.5.1 冰川保护试验 43
  3.5.2 冰川资源综合保护方案 43
  3.6 天山北坡典型区域冻土与工程 51
  3.6.1 典型区域冻土及其变化 51
  3.6.2 主要水利工程冻害分析 53
  3.7 小结 60
  第4章 天山北坡气候要素时空变化特征 62
  4.1 调查方法及技术路线 62
  4.1.1 气候要素调查评价方法 62
  4.1.2 干湿变化调查评价方法 72
  4.2 气候要素的空间分布特征及过去30 年间的变化 74
  4.2.1 地面气温的空间分布特征及过去30年间的变化 74
  4.2.2 降水的空间分布特征及过去30年间的变化 77
  4.2.3 蒸散发的空间分布特征及过去30年间的变化 80
  4.2.4 辐射的空间分布特征及过去30年间的变化 82
  4.3 近60年的干湿变化特征 84
  4.3.1 SPEI的空间变化特征 84
  4.3.2 SPEI的时间变化特征 87
  4.3.3 典型干旱年的干旱空间分布 89
  4.3.4 SPEI转型的环流特征 89
  4.4 小结 91
  第5章 天山北坡积雪和云水资源变化特征 92
  5.1 调查方法及技术路线 92
  5.1.1 积雪调查评价方法 92
  5.1.2 云水资源调查评价方法 95
  5.1.3 积雪和云水资源调查技术路线 97
  5.2 MODIS数据积雪精度验证 99
  5.2.1 Landsat数据与MODIS数据 99
  5.2.2 三种MODIS产品精度验证 99
  5.3 积雪的时空变化特征 100
  5.3.1 积雪的空间变化 100
  5.3.2 近30年积雪的时间变化特征 103
  5.4 云水资源的时空变化特征 105
  5.4.1 云水资源定义 105
  5.4.2 云水资源的空间变化 106
  5.4.3 云水资源的时间变化特征 109
  5.4.4 云水资源的影响因素变化特征 109
  5.5 小结 113
  第6章 天山北坡河流和湖泊水文变化特征 114
  6.1 调查方法及技术路线 114
  6.1.1 河流调查方法 114
  6.1.2 湖泊调查方法 114
  6.2 河流分布和径流演变过程 115
  6.2.1 河流分布特征 115
  6.2.2 河川径流时空演变特征 115
  6.2.3 河川径流变化的影响因素 117
  6.3 湖泊分布和储水量演变过程 117
  6.3.1 湖泊分布特征 117
  6.3.2 湖泊储水量时空演变特征 118
  6.3.3 湖泊储水量变化的影响因素 120
  6.4 小结 121
  第7章 天山北坡水资源及其利用评估 122
  7.1 调查方法和技术路线 122
  7.1.1 地表水资源调查评价方法和技术路线 122
  7.1.2 地下水调查评价方法 124
  7.2 地表水资源量及地表径流特征分析 127
  7.2.1 流域概况 127
  7.2.2 地表水资源量计算 127
  7.2.3 地表径流趋势演变规律分析 128
  7.3 地表水资源开发利用现状分析 130
  7.3.1 生产用水现状分析 130
  7.3.2 生活用水现状分析 134
  7.3.3 生态用水现状分析 136
  7.3.4 水资源供需分析 138
  7.4 地表水资源开发利用时空演变 139
  7.4.1 生产用水时空演变 139
  7.4.2 生活用水时空演变 152
  7.4.3 生态用水时空演变 155
  7.5 地下水的水化学水质特征、动态变化及成因 158
  7.5.1 地下水的水化学动态特征 158
  7.5.2 地下水化学变化的影响因素 159
  7.5.3 地表水？地下水相互作用机制 161
  7.6 地下水资源的利用 164
  7.6.1 地下水储量及其变化 164
  7.6.2 地下水资源利用现状与输入输出平衡 165
  7.6.3 地下水超采及其主要原因 166
  7.7 水资源量评价 169
  7.7.1 天山北坡降水变化 169
  7.7.2 天山北坡径流变化 170
  7.7.3 天山北坡地下水变化 171
  7.7.4 天山北坡水资源变化特征 172
  7.8 小结 172
  第8章 天山北坡水利工程分布及演变 174
  8.1 调查方法及技术路线 174
  8.1.1 调查方法 174
  8.1.2 调查技术路线 176
  8.1.3 渠道运行状况评估方法 177
  8.2 水利工程分布 178
  8.2.1 水电站工程分布 182
  8.2.2 农田水利工程分布 182
  8.2.3 调水工程概况 186
  8.3 水利工程运行状况评价 187
  8.3.1 水利工程运行概况 187
  8.3.2 水利工程运行状况分析 188
  第9章 气候变化对天山北坡水安全要素的影响 189
  9.1 调查方法及技术路线 189
  9.1.1 水资源开发利用分析方法 189
  9.1.2 气候变化对水资源的影响模拟方法 190
  9.2 水资源开发历史和现状 191
  9.2.1 近30年水资源开发利用 191
  9.2.2 水资源开发变化驱动分析 195
  9.3 气候变化对水安全的影响 200
  9.3.1 区域水文气候演变特征 200
  9.3.2 水文模型构建 207
  9.3.3 气候变化对水资源安全的影响 214
  9.3.4 气候变化对防洪安全的影响 217
  9.3.5 气候变化对供水安全的影响 222
  第10章 天山北坡生态需水/耗水及生态安全 228
  10.1 调查方法及技术路线 228
  10.1.1 生态需水/耗水及生态安全调查方法 228
  10.1.2 调查技术路线 228
  10.2 生态需水/耗水及生态安全主要问题 229
  10.3 生态系统和生态需水/耗水变化分析 232
  10.3.1 森林耗水变化分析 232
  10.3.2 草地耗水变化分析 235
  10.3.3 农田耗水变化分析 237
  10.3.4 天山北坡土地利用变化情况 239
  10.4 气候变化和人类活动对生态安全的影响 241
  10.4.1 生态安全评价指标构建 241
  10.4.2 生态安全时空变化格局 244
  10.4.3 生态安全影响因素分析 247
  第11章 天山北坡水资源承载力评估 248
  11.1 调查方法及技术路线 248
  11.1.1 调查评价方法 248
  11.1.2 调查技术路线 248
  11.2 水资源承载力的概念和内涵 248
  11.2.1 水资源承载力的概念 248
  11.2.2 水资源承载力的内涵 250
  11.2.3 水资源承载力的影响因素 251
  11.2.4 水资源承载力评估方法 252
  11.3 水资源承载力评估 253
  11.3.1 天山北坡水资源承载力评估体系 253
  11.3.2 天山北坡水资源承载力时空演变特征 256
  11.3.3 气候变化背景下天山北坡水资源承载能力评估 260
  11.4 水资源承载力提升途径 263
  11.4.1 水资源超载原因分析 263
  11.4.2 水资源承载力提升对策和建议 266
  11.5 小结 269
  第12章 天山北坡水安全和保障对策 270
  12.1 调查方法及技术路线 270
  12.1.1 水安全风险调查评价方法 270
  12.1.2 调查技术路线 270
  12.2 水安全风险现状评估 270
  12.2.1 水资源安全风险 270
  12.2.2 防洪安全风险 294
  12.2.3 供水安全风险 299
  12.3 未来水安全风险评估 308
  12.3.1 未来水资源情况 308
  12.3.2 未来水资源安全风险 315
  12.3.3 未来防洪安全风险 317
  12.3.4 未来供水安全风险 320
  12.3.5 未来生态用水风险 325
  12.4 水安全保障对策 330
  12.4.1 主要水安全问题 330
  12.4.2 不同情景下水资源配置方案 331
  12.4.3 天山北坡水安全保障对策 334
  第13章 结语 339
  参考文献 343