水資源開發利用水文及生態效應淺析

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摘要：為了解決伊犁河水資源開發問題，通過整理生態效應數據和水域水文數據，總結伊犁河上游流域和下游流域的水資源開發特點。數據整理結果顯示，下游水資源開發對流域的整體影響最大。

關鍵詞：水文效應；生態效應；利用率；水資源開發利用

伊犁河是一條跨境河流，是新疆的主要水資源。河流水資源上游和下游開發需要保持一致，否則會對水資源的可持續發展造成一定的影響？。境內河流位于流域上游，該部分水資源利用率較低，而位于下游的哈薩克斯坦水資源開發程度較高，兩部分水資源開發程度相差較多＇為了保證流域水資源合理開發，需通過分析上游和下游水資源開發利用狀況，從水文效應和生態效應兩個角度給出合理判斷［3］。GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系統）技術和遙感技術的出現，為該方面研究提供了有利條件。本文嘗試利用這些技術，收集近些年伊犁河流域水資源開發狀況信息，展開全面分析。

1伊犁河流域水資源開發利用現狀分析

1．1流域概況

伊犁河流域總面積為1．512x10skm2，中國境內分布占據比例較小，約為1／3。該流域沿東西方向分布，地勢差較大。其中，東部地勢更高一些，由于該部分地區屬于山區，降雨量偏多。伊犁河的主要源頭為特克斯河，發源于哈薩克斯坦境內的汗騰格里主峰北坡，流經中國與喀什河、鞏乃斯河等匯集到一起，而后流人哈薩克斯坦。河流的最終匯集地為巴喀什湖，中間經過卡普恰蓋水庫，各支流水資源流經伊犁河三角洲，收稿日期：2022－01－11作者簡介：張志斌，1987年生，男，甘肅永昌人，2014年畢業于南昌工程學院水利水電工程專業，工程師。進人匯集地。據統計，巴喀什湖的大部分水資源來自伊犁河，伊犁河水資源占比高達79．4％。

1．2水資源開發利用現狀

按照水資源開發用途的不同，可將開發利用的水資源劃分為4種類型，分別是鹽堿地耗水、農作物耗水、人工生態耗水、天然生態耗水。對2020年伊犁河流域水資源開發利用耗水數據進行統計，結果如表1所示。由表1可知，2020年伊犁河流域境內水資源開發利用耗水總量約為4．510X109m3，而境外水資源開發總量達到了1．2882xl018m3，2個數值形成了鮮明對比。由此看來，位于下游的境外水資源開發利用程度較大。受氣候變化影響，冰川融水量有所增加的同時，降雨量也隨之提升，當前河流水資源較為豐富。近年來流域產水量開始增加，從資源總量上來看，沒有察覺到過大問題。然而，這個現象掩蓋了流域水資源開發利用的生態問題，因此下游水資源大量開發利用所引發的問題不顯著，但這種行為會使下游水量低于下限值，一旦遇到枯水年或平水年，河流內水會大量減少，問題將立刻顯現。

2伊犁河流域水資源開發利用的水文效應

針對河流上游，以伊犁河控制站為重點分析對象，針對河流下游，以伊犁村水站為重點分析對象，對流域水資源開發利用的水文效應展開分析。

2．1水文站年流量變化與降水量變化

2．1．1伊犁河控制站徑流變化。伊犁河控制站位于伊犁河上游，是該河流的主要水量控制站，因此分析其徑流變化顯得尤為重要。該站的徑流變化在2002年之前處于先下降后緩慢上升的變化趨勢，波動幅度不是很大。自2002年以來，浮動范圍較大，并且出現了下降變化趨勢，近10年又出現小幅度上升變化趨勢。整體來看，近年來該地區水域徑流變化呈先下降而后上升的變化趨勢，該變化趨勢與降水量滑動平均比較，兩者變化趨勢基本一致［4］。由此可知，降水量在很大程度上影響著該流域上游水文狀態，人類在該區域內的活動并不會對水文狀態造成過大影響。另外，上游水資源利用率的變化，不會對下游水資源造成過大影響。當增加上游引水時，河道水位會因此下降，導致河道兩側的水位逐漸下降，植物蒸騰作用及地下水蒸發作用引起的水資源使用量也會減少，而這部分減少量可抵償下游水所受影響？2．1．2伊犁村水站徑流變化。該區域位于流域下游，降水量較大。20世紀30年代末期、20世紀50年代初期，徑流流量呈現出下降變化趨勢，自20世紀50年代末期以來，流量逐漸上升，近15年又開始出現下降變化趨勢。1970年之前，此徑流變化趨勢與降水變化基本保持一致，然而自1970年以后，徑流與降水的變化開始呈現出差異，并且隨著時間的推移，差異性越來越顯著。由于該地區的冰川面積較大（約3052km2），氣候變暖期間徑流增加，導致河流水量偏大。理論上來講，氣候與徑流存在一致性，但在大自然的變化中并非如此。從當前收集到的資料來看，2010年以前流域水量主要影響因素為氣候，自2010年以后，主要影響因素變為人類活動。

2．2徑流沿程變化

研究通過分析變差系數匕，判斷徑流穩定性。Cv是一種用于反應水文系列年際變化的統計參數，如果該數值較小，則認為徑流年際變化更為穩定，隨著該數值的增大，年際變化穩定性逐漸減弱。徑流容易受流域生態系統的影響，調蓄功能發生變化。通常情況下，（；數值變化規律為下游小于上游，干流小于支流。然而，受人類活動的影響，徑流年際變化規律發生改變，穩定性減弱。當前統計結果顯示，卡普恰蓋水庫人庫站數值為0．17，伊犁河控制站數值為0．13，農業開發行為對下游徑流影響較大，下游徑流流量呈現出逐漸下降的變化趨勢。另外，研究還對下游三角洲、下游水資源利用情況、上游水資源利用情況三者之間的關系進行分析。通過整理相關數據資料，對比不同時段的平均徑流變化情況可知，伊犁河控制站徑流均值出現了顯著下降變化趨勢，近15年的徑流均值為2005年之前徑流均值的14．3％左右。其中，下游徑流下降量比較大，約為18．7％，下游徑流下降量超出了徑流均值。從徑流數據統計情況來看，上游水資源的利用對三角洲來水態勢影響很小，對其造成主要影響的是下游水資源利用。

2．3徑流年內分配

將卡普恰蓋水庫上游與下游的流經年分配情況作為重點討論內容，利用徑流計算方法，統計每個季節水量占全年水量的比例，同時記錄集中期信息，結果如表2所亦。表2中統計結果顯示，工程調解對徑流年內分配有所影響，趨向于均勻分配。位于上游的卡普恰蓋水庫人庫站降雨集中度（數值32．1）低于下游降雨集中度（數值34．3）。另外，伊犁村水站集中期提前，春季和夏季降雨量較多，2015—2020年，集中期出現時間變為6月18日，較2010—2014年提前了約1個月。從上述統計結果來看，伊犁河水資源的水文特征如下。a）上游水資源開發程度偏低，人類在該區域的行為活動對徑流的影響較小。b）下游水資源開發程度偏高，人類在該區域的行為活動對徑流影響較大。2010年后徑流量開始出現下降趨勢，徑流年內分配逐漸穩定，趨于均勻分配。

3伊犁河流域水資源開發利用的生態效益

3．1天然綠洲覆蓋面積減小水土流失嚴重

為了探究伊犁河因水資源開發行為引發的生態效益問題，選取遙感影像技術作為特點挖掘工具，采集相關信息，通過觀察信息變化特點，分析河道下游綠洲覆蓋面積變化、農作物耕種等多項情況變化特點％從收集到的信息來看，耕地、水域、林地等面積逐漸擴大，植物覆蓋面積減小，荒漠化面積所占比例逐漸增加［7］。因此，初步給出水土流水問題的主要原因是人類開墾耕地行為引發了綠洲覆蓋面積逐漸減小的問題。不僅如此，居民建設行為也造成了一定影響，隨著居民建設面積的增加，天然綠洲生態空間逐漸減小，草原面積呈現逐漸減小的變化趨勢。同時，水資源的過度開發導致河道徑流日漸縮小，出現水位下降變化趨勢，生態環境非常脆弱，該變化趨勢容易對生態穩定性造成較大影響。面對該情況，雖然中國采取了一些人工綠洲建設處理措施，但是該類綠洲與天然綠洲相比，結構穩定性較差，物種較為單一，對流域生態的保護作用小一些［8］。因此天然綠洲的保護顯得尤為重要。另外，不可以認為只要擴大人工綠洲的建設面積就可以保護流域生態，原因是人工綠洲生態建設有限。綜上分析，面對此類問題，只有適當控制下游水資源開發行為，保護天然綠洲，才有希望改善生態問題。

3．2巴爾喀什湖水位先下降而后逐漸上升

變化受多項因素影響，巴爾喀什湖水位先下降而后逐漸上升。伊犁河人湖水量的變化，在很大程度上對巴爾喀什湖水量造成了較大影響，兩者存在正相關關系。1880—2001年，巴爾喀什湖水位變化出現了較為顯著的周期變化特點，水位先上升再下降，而后再次上升再次下降，每個周期的水位變化幅度相差較小。2002年至今，該湖水水位變化表現出的周期特點不是很明顯，變化幅度較大，穩定性不高，各個水位峰值差異較大。為了深入探究該現象產生的主要原因，對各個時段內的水位下降數據及相關因素資料進行了整理，從中發現當伊犁河水量減少時，該湖水水位下降較為顯著。以往人們的猜想是人類行為對環境造成干擾，導致湖水水位發生下降變化。然而整理資料結果顯示，人類活動行為并不是導致湖水水位下降的主要原因％自2010年以來，人類活動較少，但湖水水位仍然呈現下降趨勢。據了解，卡普恰蓋水庫的修建，增加了水面蒸發量，同時加大了工業與農業用水，導致水量下降顯著。在此期間，伊犁河下游水文狀態變化明顯，7JC量呈現明顯的下降趨勢。20世紀70年代初期，7JC庫蓄水受到多項因素影響，導致蓄水量出現大幅度變化，下游水量在短時間內發生了明顯的下降變化。與該時段之前的三角洲水域面積相比，受此影響后水域面積明顯減小。受到同樣影響的還有半浸沒區的植被，其面積也出現了縮小變化趨勢。在此環境下，巴爾喀什湖水位出現了下降變化趨勢。隨著水位下降數值的增加，7jC域面積逐漸減小，引起了湖水礦化度的增髙。2015年以后，受全球變暖的影響，大量冰川融化，降水量也隨之增加。從資料統計結果來看，中國西北部徑流量、降水量等在高溫影響下，開始呈現上升變化趨勢？。受該環境影響，巴爾喀什湖水位發生變化，打破了連續下降的變化規律，逐漸進入轉型期，水位進人上升階段，三角洲的生態效益逐漸得以恢復。

4結語

圍繞伊犁河水資源開發導致的水文問題及生態問題展開探究，通過分析流域水資源開發現狀，結合流域水文數據及生態數據，以上游水資源和下游水資源作為研究對象，分別提出水資源變化特點分析。從整理的數據結果來看，下游水資源的開發程度對伊犁河生態效益影響較大，同時容易引起水文問題。因此，建議盡可能減少下游水資源開發，提高上游與下游水資源分配利用的均衡性。

作者:張志斌 單位:伊犁水文勘測局