摘要:為了研究伊犁河流域水資源開發(fā)利用對(duì)中下游生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水的影響,采用水資源供需平衡分析法,對(duì)伊犁河中下游需水和來水關(guān)系進(jìn)行了分析探討。結(jié)果表明:將伊犁河中下游區(qū)域各用水主體統(tǒng)籌考慮,包括巴爾喀什湖在內(nèi)整個(gè)伊犁河中下游區(qū)域現(xiàn)狀來水與用水的情況下,伊犁河中下游來水量196.75億m3,與耗水量197.47億m3基本持平,伊犁河中下游及巴爾喀什湖現(xiàn)狀水量處于平衡狀態(tài)??稍诖嘶A(chǔ)上,后續(xù)進(jìn)一步分析伊犁河中下游區(qū)域耗水量中的不合理因素,為包括上游在內(nèi)的伊犁河全流域水資源開發(fā)利用和保護(hù)提供技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞:水量平衡; 水資源供需平衡分析; 水資源開發(fā)利用; 伊犁河中下游
中圖法分類號(hào):TV213 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2025.04.006 文章編號(hào):1006-0081(2025)04-0031-04
0 引 言
伊犁河作為中亞干旱區(qū)域的重要國(guó)際河流,水量的合理開發(fā)利用和生態(tài)保護(hù)一直是關(guān)注的焦點(diǎn)問題。基于此,有必要對(duì)伊犁河中下游來水量和供、用水水量平衡進(jìn)行探討。根據(jù)GB/T 51051-2014《水資源規(guī)劃規(guī)范》,需水量是指用水行業(yè)或用水戶的合理用水需求量。對(duì)于中亞干旱區(qū)域而言,各行各業(yè)需水量全部依靠河道徑流供給。從中亞區(qū)域水資源開發(fā)利用角度分析,本文水量供需平衡研究對(duì)象包括伊犁河中下游地區(qū)的居民生產(chǎn)生活需水量、灌溉需水量、生態(tài)需水量及巴爾喀什湖需水量等。
國(guó)內(nèi)有關(guān)伊犁河下游水問題的相關(guān)研究不多。楊川德[1]研究了氣象因子(主要是降水和氣溫等)多年變化和人類活動(dòng)對(duì)巴爾喀什湖水位、水量變化的影響,推演了巴爾喀什湖的水量平衡過程,并對(duì)巴爾喀什湖的水量、水位變化進(jìn)行了預(yù)測(cè)。龍愛華等[2]對(duì)哈薩克斯坦水資源開發(fā)利用狀況進(jìn)行了分析,并對(duì)其自1991年以來水資源開發(fā)利用的演變進(jìn)行了總結(jié),包括伊犁河中下游水資源開發(fā)利用情況。王嬌妍等[3]利用遙感資料獲取土地利用信息,對(duì)伊犁河下游生態(tài)耗水和農(nóng)業(yè)灌溉耗水進(jìn)行了計(jì)算分析,揭示了不合理的水資源開發(fā)利用方式對(duì)伊犁河下游生態(tài)劣變的影響。謝蕾等[4]采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法并結(jié)合遙感資料,綜合計(jì)算了1936~2008年伊犁河三角洲的生態(tài)耗水,通過分析耗水的年際變化,探討了通過水利樞紐工程建設(shè)、人為調(diào)控三角洲頂端徑流大小及過程對(duì)三角洲生態(tài)環(huán)境的影響,提出了三角洲生態(tài)保護(hù)對(duì)策措施。鄧銘江等[5]采用伊犁河中下游各控制性水文站的長(zhǎng)系列水文資料,對(duì)伊犁河三角洲及巴爾喀什湖生態(tài)周期性變化進(jìn)行分析,對(duì)三角洲生態(tài)惡化和入湖水量減少的原因進(jìn)行論述,并探討了應(yīng)對(duì)巴爾喀什湖生態(tài)環(huán)境問題的對(duì)策措施。龍愛華等[6]構(gòu)建了巴爾喀什湖水量平衡模型,計(jì)算了湖水量收支情況,建立了1936~2008年巴爾喀什湖水量平衡變化過程,通過水量變化討論了三角洲入湖水量、湖水與周邊地下水互動(dòng)關(guān)系、人類活動(dòng)及氣候變化對(duì)巴爾喀什湖水量平衡的影響。雪克來提·巴斯托夫等[7]以GE平臺(tái)為工具,對(duì)伊犁河中下游水資源開發(fā)利用進(jìn)行了研究。吳淼等[8]對(duì)哈薩克斯坦巴爾喀什湖流域多年水資源利用狀況進(jìn)行了分析,揭示了該流域水資源動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)及人類活動(dòng)的影響。臧菁菁等[9]對(duì)1975~2014年巴爾喀什湖水體面積的變化進(jìn)行了研究,認(rèn)為面積變化主要受水庫(kù)調(diào)節(jié)入湖水量的影響。
前人從自然地理及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的角度分別對(duì)伊犁河中下游區(qū)域本身需水量、耗水量以及巴爾喀什湖水量平衡進(jìn)行了單一對(duì)象的研究探討,并未統(tǒng)籌研究整個(gè)伊犁河中下游區(qū)域包括巴爾喀什湖在內(nèi)的水量供需平衡關(guān)系。本文在已有研究成果基礎(chǔ)上,采用傳統(tǒng)的水資源供需分析方法,將伊犁河中下游區(qū)域包括巴爾喀什湖在內(nèi)作為整體考慮,分析了在現(xiàn)狀條件下伊犁河中下游區(qū)域的來、用水狀況,初步厘清伊犁河中下游區(qū)域整體水量供需平衡關(guān)系,為伊犁河流域水資源的開發(fā)利用和保護(hù)提供了研究支撐。
1 研究區(qū)域概況及研究方法
伊犁河是中亞重要的河流之一,所在區(qū)域?yàn)榈湫偷拇箨懶员睖貛夂颍募狙谉岣稍?,冬季寒冷少雪。流域?nèi)的河谷地區(qū)以及沖(洪)積平原三角洲地區(qū),由于有河水的滋養(yǎng),其成為適宜人類生存和發(fā)展的重要區(qū)域。屬于伊犁河流域的伊犁河谷、七河地區(qū)與費(fèi)爾干納盆地、河中地區(qū)一起成為中亞重要的人類聚居區(qū)。
哈薩克斯坦在距離中哈邊界約5 km的伊犁河干流上設(shè)置有卡依爾干水文站,作為其入境水量控制站,同時(shí),卡依爾干水文站也是伊犁河上游和中下游的分界線,該站以下為伊犁河中下游區(qū)域,該區(qū)域全部位于哈薩克斯坦境內(nèi)。研究伊犁河中下游需水量,對(duì)于認(rèn)識(shí)中亞干旱內(nèi)流區(qū)域生態(tài)環(huán)境需水量、尾閭湖泊需水量具有重要意義。而河流上游區(qū)域在進(jìn)一步開展水資源開發(fā)利用時(shí),可根據(jù)河流中下游需水量合理確定水資源開發(fā)利用強(qiáng)度。
對(duì)于中亞干旱內(nèi)陸區(qū)域而言,分屬不同國(guó)家的同一條大河(例如注入咸海的阿姆河和錫爾河),其水量分配是否合理不僅影響河流生態(tài),對(duì)沿岸國(guó)家的整體發(fā)展也具有較大影響。作為目前中亞區(qū)域開發(fā)強(qiáng)度相對(duì)不大的一條大河,伊犁河在未來開發(fā)利用中必然會(huì)遇到類似問題?;诮陙淼囊?guī)劃及生態(tài)水量研究工作,尤其是涉及伊犁河的研究,對(duì)伊犁河中下游需水量進(jìn)行研究探討,以為將來水資源開發(fā)利用提供參考。
2 數(shù)據(jù)來源
伊犁河中下游需水量包括居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需水量、生態(tài)需水量及巴爾喀什湖入湖補(bǔ)給水量。
伊犁河從卡依爾干水文站到烏斯熱爾瑪水文站(位于伊犁河下游三角洲頂端)之間較大的支流有恰倫河、克特緬山北坡諸河、烏謝克河等阿拉套山南坡諸河,奇利克河、圖爾根河、大阿拉木圖河、小阿拉木圖河、卡斯克連河和庫(kù)爾特河等。伊犁河下游地表水資源量為69.7億m3 [3,10]。
由于研究區(qū)域在國(guó)境之外,并未收集到近年來該區(qū)域的基礎(chǔ)資料。因此,本文盡量采用國(guó)內(nèi)已有的研究成果,通過查閱國(guó)內(nèi)公開發(fā)行的文獻(xiàn)資料,總結(jié)出伊犁河中下游水資源開發(fā)利用與消耗現(xiàn)狀。
3 伊犁河中下游水資源開發(fā)利用與消耗
3.1 居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需水量
在伊犁河中下游的人工綠洲內(nèi),農(nóng)業(yè)灌溉消耗了絕大部分的地表水量,居民生活和工業(yè)用水幾乎全部采用地下水。該地區(qū)是哈薩克斯坦傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū),也是農(nóng)業(yè)開發(fā)歷史悠久的區(qū)域,尤其是伊犁河南岸地區(qū),即是歷史上赫赫有名的“七河地區(qū)”,在中亞是與“河中地區(qū)”齊名的適宜人類居住的肥沃地帶。
王嬌妍等[3]根據(jù)流域植被耗水計(jì)算理論,采用遙感解譯的2000年伊犁河中下游土地利用/覆被情況,對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉耗水情況進(jìn)行了計(jì)算。首先,對(duì)人工綠洲內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉植被類型進(jìn)行分類,獲取不同植被類型的面積。然后,將通過實(shí)驗(yàn)資料獲得的各典型農(nóng)作物的總騰發(fā)量以及水面蒸發(fā)量,扣除有效降水補(bǔ)充部分即為生態(tài)耗水量。利用不同農(nóng)作物的總騰發(fā)量、有效降水深、種植面積和徑流深度等進(jìn)行綜合平衡,確定不同類型農(nóng)作物的需水定額。最后,將不同農(nóng)作物的面積與其單位面積的需水定額相乘,得到某種特定農(nóng)作物的需水量。根據(jù)文獻(xiàn)[3]的計(jì)算,伊犁河中下游人工綠洲的農(nóng)田灌溉耗水量為52.98億m3,分為荒漠草原區(qū)和荒漠區(qū)耗水量?jī)刹糠?,其中,荒漠草原區(qū)內(nèi)的農(nóng)田灌溉耗水量為47.06億m3,主要是水田分布的荒漠區(qū)內(nèi)農(nóng)田灌溉耗水量為5.92億m3。
3.2 生態(tài)耗水量
文獻(xiàn)[3]采用與農(nóng)業(yè)灌溉耗水量相同的計(jì)算理論與遙感解譯數(shù)據(jù),分別對(duì)伊犁河中下游天然生態(tài)耗水和人工生態(tài)耗水進(jìn)行了計(jì)算,其中,天然生態(tài)耗水量為53.64億m3,人工生態(tài)耗水量為17.51億m3,合計(jì)71.15億m3。
3.3 巴爾喀什湖入湖補(bǔ)給水量
巴爾喀什湖作為中亞干旱內(nèi)陸區(qū)大型湖泊生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)地位極其重要,要維持穩(wěn)定、連續(xù)和足額的入湖水量,以彌補(bǔ)水面蒸發(fā)等水量損耗[11],維持巴爾喀什湖的生態(tài)功能,避免其成為下一個(gè)咸海。伊犁河作為巴爾喀什湖最大的源流,入湖水量關(guān)乎巴爾喀什湖的興衰。伊犁河下游入巴爾喀什湖之前的水量控制站為烏斯熱爾瑪水文站,該站位于伊犁河三角洲頂端[12],伊犁河來水到達(dá)烏斯熱爾瑪水文站后,還需要流經(jīng)面積達(dá)8 000 km2的伊犁河三角洲才能注入巴爾喀什湖。伊犁河三角洲形成的大面積濕地在凈化上游來水的同時(shí),本身也需要消耗大量的水資源。分析伊犁河三角洲的水資源消耗,對(duì)分析伊犁河入巴爾喀什湖水量至關(guān)重要。
謝蕾等[4]對(duì)伊犁河三角洲耗水研究的有關(guān)成果進(jìn)行了分析匯總,認(rèn)為目前關(guān)于伊犁河三角洲耗水的系統(tǒng)研究不多,分析資料主要來自當(dāng)?shù)?0世紀(jì)50~80年代的研究成果以及中國(guó)科學(xué)院新疆地理研究所在20世紀(jì)90年代的研究成果(表1)[13-15]。綜合分析上述研究成果發(fā)現(xiàn),1953~1992年40 a間,伊犁河三角洲平均年耗水約30.5億m3。其中,1953~1969年平均年耗水量為31.6億m3,1970~1992年平均年耗水量為29.7億m3,年際變化較大。
在已有研究基礎(chǔ)上,謝蕾等[4]建立了伊犁河三角洲耗水量的多元線性回歸方程,得到了三角洲1936~2008年逐年生態(tài)耗水模擬值以及多年平均耗水量值,將該模擬成果與表1的基礎(chǔ)數(shù)值進(jìn)行比較,誤差在允許范圍之內(nèi)。線性回歸方程較好地模擬了伊犁河三角洲的生態(tài)耗水變化,得到的伊犁河三角洲多年平均年耗水量30.5億m3,與表1的結(jié)果一致[4]。
烏斯熱爾瑪水文站位于哈薩克斯坦境內(nèi),徑流數(shù)據(jù)見表2[6]。
由烏斯熱爾瑪水文站徑流量數(shù)據(jù)(多年平均137.26億m3)及伊犁河三角洲耗水量數(shù)據(jù)可知,伊犁河入巴爾喀什湖多年平均水量為106.76億m3。
3.4 伊犁河中下游耗水量辨析
由前述分析可知,伊犁河中下游耗水分為生態(tài)耗水(71.15億m3)、農(nóng)田灌溉耗水(52.98億m3)及向巴爾喀什湖補(bǔ)水(106.76億m3)等3部分,合計(jì)耗水量為230.89億m3。哈薩克斯坦卡依爾干水文站實(shí)測(cè)多年平均徑流量為127.05億m3,境內(nèi)伊犁河中下游地表水資源量為69.7億m3,合計(jì)196.75億m3。因此,耗水量比來水量大34.18億m3,存在明顯的水量虧空。
本文明確了農(nóng)田灌溉耗水研究所采用的遙感資料、灌溉面積資料等,時(shí)間跨度從20世紀(jì)70年代到2010年左右。20世紀(jì)70年代后期到80年代,原蘇聯(lián)在伊犁河下游的七河地區(qū)進(jìn)行大規(guī)模農(nóng)業(yè)開發(fā)建設(shè),農(nóng)業(yè)耗水量達(dá)到了巔峰,約為55億~60億m3,其后,大量土地荒蕪,灌溉耗水量急劇減少,僅約為巔峰時(shí)期的1/3(20億~30億m3)。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證并分析具體水量,查閱了近年來中國(guó)有關(guān)巴爾喀什湖的研究成果資料。根據(jù)吳淼等[8]的研究成果,2004年巴爾喀什湖流域中下游引水量為39.5億m3,其中,地表水資源37億m3,但是并未說明僅為伊犁河取水量還是包括東北部4河的總?cè)∷俊8鶕?jù)雪克來提·巴斯托夫等[7]的研究成果,20世紀(jì)60年代至20世紀(jì)末,伊犁河中下游區(qū)域用水量經(jīng)歷了劇烈變化,從鼎盛時(shí)期的近80億m3下降到2000年的35億m3左右。2002年后,隨著哈薩克斯坦一系列改革政策措施的帶動(dòng)和刺激,伊犁河中下游地區(qū)用水量呈現(xiàn)恢復(fù)性增長(zhǎng)趨勢(shì),2004年用水量約為40億m3,2008年約為42.5億m3,大致恢復(fù)到了20世紀(jì)80年代中期的水平??鄢貧w水量后,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活耗水量為19.56億m3 [7]。
本次研究對(duì)1991~2020年哈薩克斯坦GDP增長(zhǎng)率指標(biāo)進(jìn)行了分析(表3),并考慮人口和發(fā)展區(qū)域等相關(guān)指標(biāo),反映伊犁河中下游耗水量情況。20世紀(jì)90年代,哈薩克斯坦各經(jīng)濟(jì)部門的耗水量大幅下降。2000~2012年,隨著經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng),伊犁河中下游區(qū)域耗水量指標(biāo)逐漸恢復(fù),但與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度并不一致,這可能是因?yàn)楣_克斯坦的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)并不是完全建立在生產(chǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)上,而是與初級(jí)產(chǎn)品的出口價(jià)格上漲關(guān)系密切。
前文已經(jīng)就伊犁河中下游2008年的耗水量進(jìn)行了分析,重點(diǎn)關(guān)注2008~2020年哈薩克斯坦GDP指標(biāo)。2008~2012年,哈薩克斯坦GDP增長(zhǎng)較快,2013年之后有一個(gè)明顯下降階段,一直到2017年。2017年,哈薩克斯坦以美元計(jì)算的人均GDP基本與2009年持平,2018年和2019年增速一般,2020年再次出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。在此期間,哈薩克斯坦人口增長(zhǎng)了約10%,增速緩慢。而且,主要以首都努爾蘇丹(阿斯塔納)為中心的中北部區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)發(fā)展區(qū)域,伊犁河流域成熟的農(nóng)業(yè)工業(yè)區(qū)并非重點(diǎn)。因此,從GDP,人口增長(zhǎng)和重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域等幾方面看,伊犁河中下游區(qū)域2017~2020年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與2008年、2009年相比基本持平。經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)的分析也表明,伊犁河中下游區(qū)域近年來的耗水量基本維持2008年?duì)顩r。
4 結(jié)果分析
通過分析,本文認(rèn)為伊犁河中下游區(qū)域耗水量分別為生態(tài)耗水(71.15億m3)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活耗水(19.56億m3)、向巴爾喀什湖補(bǔ)水(106.76億m3)3部分,合計(jì)耗水量197.47億m3。伊犁河中下游來水量為196.75億m3。來水量與耗水量基本持平,符合伊犁河中下游及巴爾喀什湖現(xiàn)狀水平衡狀態(tài)。
5 結(jié) 語
本次將伊犁河中下游區(qū)域各用水主體統(tǒng)籌考慮,明確了包括巴爾喀什湖在內(nèi)的整個(gè)伊犁河中下游區(qū)域在現(xiàn)狀條件下來水與用水的水量供需平衡關(guān)系。后續(xù)可在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析伊犁河中下游區(qū)域耗水量中的不合理因素。同時(shí)采取積極的措施促進(jìn)水資源的合理有效利用,維持伊犁河流域生態(tài)與生產(chǎn)用水的平衡,為包括上游在內(nèi)的伊犁河全流域水資源開發(fā)利用和保護(hù)提供技術(shù)支撐。
本研究基于區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率推算區(qū)域用水量情況,結(jié)果可能會(huì)與該區(qū)域真實(shí)用水情況存在一定偏差。未來如能收集到區(qū)域更多第一手的用水量數(shù)據(jù),可以對(duì)本結(jié)果進(jìn)一步修正。
參考文獻(xiàn):
[1] 楊川德.巴爾喀什湖水位變化及其原因[J].干旱區(qū)地理,1993,16(1):36-42.
[2] 龍愛華,鄧銘江,李湘權(quán),等.哈薩克斯坦水資源及其開發(fā)利用[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2010,25(12):1357-1366.
[3] 王嬌妍,路京選.基于遙感的伊犁河下游生態(tài)耗水分析[J].水利學(xué)報(bào),2009,40(4):457-463.
[4] 謝蕾,龍愛華,鄧銘江,等.伊犁河下游三角洲生態(tài)耗水研究[J].冰川凍土,2011,33(6):1330-1340.
[5] 鄧銘江,王志杰,王嬌妍.巴爾喀什湖生態(tài)水位演變分析及調(diào)控對(duì)策[J].水利學(xué)報(bào),2011,42(4):403-413.
[6] 龍愛華,鄧銘江,謝蕾,等.巴爾喀什湖水量平衡研究[J].冰川凍土,2011,33(6):1341-1352.
[7] 雪克來提·巴斯托夫,龍愛華,鄧銘江,等.基于Google Earth 的巴爾喀什湖流域中下游水資源開發(fā)利用研究[J].干旱區(qū)地理,2012,35(3):388-398.
[8] 吳淼,張小云,王麗賢,等.哈薩克斯坦巴爾喀什湖-阿拉湖流域水資源及其開發(fā)利用[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,41(1):11-20.
[9] 臧菁菁,李國(guó)柱,宋開山,等.1975~2014年巴爾喀什湖水體面積的變化[J].濕地科學(xué),2016,14(3):368-375.
[10] 中國(guó)科學(xué)院新疆地理研究所.伊犁河與阿克蘇河流域國(guó)際分水專題研究[R].烏魯木齊:中國(guó)科學(xué)院新疆地理研究所,1992.
[11] 崔英,計(jì)強(qiáng),羅旖旎,等.1956~2020年天河流域水資源變化特征研究[J].水利水電快報(bào),2024,45(7):18-23.
[12] 仲濤,李漠巖,李建豪,等.伊犁河流域陸表水域面積時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)力分析[J].人民長(zhǎng)江,2023,54(4):101-107.
[13] PETR T.Lake Balkhash,Kazakhstan[J].International Journal of Salt Lake Research,1992,1(1):21-46.
[14] 加帕爾·買合皮爾,圖爾蘇諾夫AA.亞洲中部湖泊水生態(tài)學(xué)概論[M].烏魯木齊:新疆科技衛(wèi)生出版社,1996:115,130-143.
[15] 楊川德,邵新媛.亞洲中部湖泊近期變化[M].北京:氣象出版社,1993:26.
(編輯:李 慧)
Analysis on water supply and demand balance in middle and lower reaches of Ili River
ZHU Chao
(1.Xinjiang Water Conservancy Development Power Energy Group Co.,Ltd.,Urumqi 830000,China; 2.Xinjiang Water Conservancy and Hydropower Survey Design Institute Co.,Ltd.,Urumqi 830000,China)
Abstract: To study the influence of development and utilization of water resources in Ili River Basin on the production,living,and ecological water use in the middle and lower reaches of the river,the traditional water supply and demand balance analysis method was adopted.The relationship between water demand and inflow in the middle and lower reaches of Ili River was analyzed and discussed.The results showed that by considering the overall water use of various water users in the middle and lower reaches of Ili River,including Lake Balkhash under the current conditions of inflow and water use,the inflow of 19.675 billion cubic meter and the consumption of 19.747 billion cubic meter in the middle and lower reaches of Ili River were basically balanced,which was in line with the current water balance status of the middle and lower reaches of Ili River and Lake Balkhash.In subsequent research,the unreasonable factors in water consumption in the middle and lower reaches of Ili River can be analyzed based on the study results,providing technical support for the development,utilization,and protection of water resources in the entire Ili River Basin,including the upstream.
Key words: water balance; analysis on water supply and demand balance; water resources development and utilization; middle and lower reaches of Ili River
收稿日期:2024-05-16
作者簡(jiǎn)介:朱 超,男,正高級(jí)工程師,碩士,主要從事水利水電工程規(guī)劃、水資源利用與保護(hù)等方面的研究。E-mail:798407909@qq.com
引用格式:朱超.伊犁河中下游水量供需平衡分析[J].水利水電快報(bào),2025,46(4):31-34,40.