2.1 研究区概况

2.1.1 新疆地区地形、地貌及气候特征

新疆地处我国西北边陲，总面积166.49万km ² ，是全国面积最大的省份。新疆的地形地貌大体可以概括为“三山夹两盆”，“三山”指北面的阿尔泰山、南面的昆仑山以及中部的天山。其中天山把新疆分为南北两部分，习惯上称天山以南为南疆，天山以北为北疆。“两盆”指的是昆仑山、天山之间的塔里木盆地以及天山、阿尔泰山之间的准噶尔盆地。

塔里木盆地面积约53万km ² ，是中国面积最大的盆地。其中部的塔克拉玛干沙漠面积约33万km ² ，是中国最大、世界第二大的流动沙漠。中国最长的内陆河——塔里木河横穿整个盆地，全长约2100km。准噶尔盆地面积约38万km ² ，是中国第二大盆地。其中部的古尔班通古特沙漠面积约4.8万km ² ，是中国第二大沙漠。号称“世界屋脊”的帕米尔高原坐落在新疆南部，著名的吐鲁番盆地则横陈于新疆东部，其最低点海拔为-154.00m，是中国海拔最低点。新疆大漠风情浓郁，然而也不乏西部被誉为“塞外江南”的伊犁盆地。

综合起来，新疆的地形特征囊括了若干的中国之最：面积最大的省份、面积最大和次大的盆地、面积最大和次大的沙漠、最长的内陆河、海拔最低的地方。新疆独特的风貌和人文景观吸引了越来越多的中外游客慕名前往参观，是我国的旅游大省。

新疆地区气候最显著的特点是“干”。水资源占有量仅为全国的3%，年均天然降水量仅155mm。北疆大部分地区的年降水量只有 200mm左右。南疆年降水量更是不足100mm。而塔里木盆地内部局地年降水尚不足20mm，严重干旱。吐鲁番盆地年降水量仅有12.6mm。新疆冬夏温差大，冬季长、寒冷，夏季短、炎热。年平均气温 10.4℃，另外春、秋季节气候变化剧烈。

受地形影响，新疆不同地区气候差异很大，有全国最炎热的吐鲁番盆地，最高气温达49.6℃，也有寒冷程度仅次于黑龙江省漠河市的富蕴县、可可托海，极限气温低达-51.5℃。另外新疆地区昼夜温差较大，白天气温升高快，夜里气温下降也快，许多地方最大昼夜温差在20～25℃，这在全国范围内也是比较罕见的。还有日照丰富也是新疆气候的一个特点，新疆全年日照时数为2550～3500h，也是居于全国各省份前列。

2.1.2 新疆地区水资源分布状况

进入新疆上空的水汽，遇高大的山体可截获大量水汽形成降水。因此，山区降水较丰沛，可形成众多的河流，是径流形成区。平原区和沙漠区，降水稀少、蒸发强烈，降水量除少量补给地下水外，很少或不产生地表径流，是径流散失区和无流区。新疆地表水资源总量为793亿m ³ ，居全国第十二位，地表水径流量884亿m ³ ，仅占全国径流量的3%，按平均径流深度计算，北疆是南疆的2.7倍；按实际利用水量计算，北疆是南疆的1.25倍。地下水资源量为85亿m ³ ，居全国第四位。

新疆三大山脉的积雪、冰川融水汇集了500多条河流，其中较大的有塔里木河、伊犁河、额尔齐斯河、玛纳斯河等。河流水量高度集中在夏季的6—8月，河流的天然水质表现为：北疆优于南疆，西部优于东部，山区优于平原。新疆水资源时空分布不均，总体表现为：春旱、夏洪、秋缺、冬枯；水资源分布呈现“北富南贫”的特点。新疆的南疆比北疆干燥缺水，易发生干旱事件。

2.1.3 新疆地区自然灾害影响

近20年来新疆的气象灾害及其衍生灾害呈扩大化趋势，灾种增多，各主要灾种灾害频率加快，灾情趋重，受气候变化与农业驱动，农业农牧区灾害问题更为突出（徐羹慧等，2006）。旱灾是新疆最普遍、影响范围最广的自然灾害。近年来新疆旱灾发生频繁，严重影响了牧区农业和生态环境发展；洪灾是新疆自然灾害中危害最严重的灾种，因洪灾死亡人数占因自然灾害死亡人数的2/3。近来新疆洪灾呈扩大化趋势：大、特大洪水频次也逐年增加。1996年是新疆近50年来最严重的洪水年，仅洪灾造成的直接经济损失达48.28亿元，约占当年国民经济产值的7%，相当于损失当年的地方财政收入（徐羹慧等，2006）；冰雹发生的范围也有扩大，造成损失也更加严重；另外突发性风沙灾害、强沙尘暴等自然灾害也明显增多。

2.1.4 新疆地区气象站点

气象观测数据来源于中国气象数据网的共享资料（http：//data.cma.cn），数据已通过严格的质量控制。气象要素包括降水、气压、风速、日照时数、最高气温、最低气温、平均气温、相对湿度等，资料年限为 1961—2013 年。站点经度和纬度变化范围分别为75.2°～94.7°和36.9°～48.1°，海拔高度变化范围为30.00～3095.00m。经筛选确定了新疆及邻近区域具有长序列资料的54个气象站点作为主要研究站点。

气象站点集中分布在新疆中北部地区，南部塔克拉玛干沙漠以及戈壁地区气象站点分布较为稀少。吐鲁番站海拔在新疆最低（30.00m），塔什库尔干站海拔最高（3095.00m）。气象数据历时为1961—2013年，数据记录完整度大于99.7%，缺失的数据基于临近站点进行线性插值来获取。北疆和南疆之间的气候有显著差别，因此以天山为界区分南疆、北疆两个区域。北疆有 29 个站点，北疆和南疆以吐尔尕特—阿合奇—巴音布鲁克—乌鲁木齐—奇台—七角井—巴里坤—淖毛湖为分界，上述站点都属于北疆。本书中用NX表示北疆，SX表示南疆，EX表示全疆。

表2-1显示了各站点海拔、经纬度和多年平均气候要素情况。LO为纬度，AL为经度，H为海拔，T为平均气温，RH为相对湿度，U为风速，N为日照时数。因表格容量有限，表中采用了简称的站名，如“和布”为和布克赛尔站，“塔干”为塔什库尔干站，“巴音”为巴音布鲁克站。

2.1.5 玛纳斯河流域简介

本书水文干旱研究区为玛纳斯河流域。玛纳斯河位于天山北部准噶尔盆地西南部，是准噶尔盆地南缘最大的一条河流。玛纳斯河流域地理位置及气候特殊，深入内地，降水量少，蒸发量大，河流补给以高山融雪为主，融雪径流，降水径流多种径流成分并存，流域面积较大，水文气象观测站稀少，资料年限短，代表性差。

玛纳斯河上游流经中高山带，流域南北最高峰海拔为5289.00m，海拔3600.00m以上终年积雪，冰川面积 693km ² ，冰川储量 390 亿m ³ ，海拔 2500.00m以上集水面积3868km ² ，海拔3000.00m以上集水面积3762km ² ，占全流域面积的74.5%。雪线以下600.00～1500.00m，植被较好，降水丰沛，为径流形成区。

流域介于东经84°42′～86°33′、北纬43°5′～45°58′之间，发源于台年山北麓的依连哈比尔和哈尕山冰川，汇聚浪九协花牛沟、吉兰德、韭莱萨依、哈熊沟、回回沟、希喀特萨依、芦草沟、大小白杨河和清水河等310条河流，至肯斯瓦特水文站出峡谷，进入前山阶地，出红山嘴水文站，流入冲积扇，被引入各个农田灌溉区和石河子市，全长400km。肯斯瓦特水文站以上长80km。流域面积1.98万km ² 。玛纳斯河流域的水系见图2-1。

天山北坡处于南下气流迎风坡，但西来水汽东进途中不断减少。玛纳斯河流域水文气象站情况见表2-2。其中，玛纳斯河从清水河汇入口以下约8km河段称为肯斯瓦特河段。