摘要:為了解決伊犁河水資源開發(fā)問題,通過整理生態(tài)效應(yīng)數(shù)據(jù)和水域水文數(shù)據(jù),總結(jié)伊犁河上游流域和下游流域的水資源開發(fā)特點。數(shù)據(jù)整理結(jié)果顯示,下游水資源開發(fā)對流域的整體影響最大。

關(guān)鍵詞:水文效應(yīng);生態(tài)效應(yīng);利用率;水資源開發(fā)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(fā)需要保持一致,否則會對水資源的可持續(xù)發(fā)展造成一定的影響?。境內(nèi)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(fā)程度較高,兩部分水資源開發(fā)程度相差較多'為了保證流域水資源合理開發(fā),需通過分析上游和下游水資源開發(fā)利用狀況,從水文效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)兩個角度給出合理判斷[3]。GIS (GeographicInformation。樱螅簦澹,地理信息系統(tǒng))技術(shù)和遙感技術(shù)的出現(xiàn),為該方面研究提供了有利條件。本文嘗試利用這些技術(shù),收集近些年伊犁河流域水資源開發(fā)狀況信息,展開全面分析。

1伊犁河流域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析

1.1流域概況

伊犁河流域總面積為1.512x10s。耄恚玻袊硟(nèi)分布占據(jù)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(qū)屬于山區(qū),降雨量偏多。伊犁河的主要源頭為特克斯河,發(fā)源于哈薩克斯坦境內(nèi)的汗騰格里主峰北坡,流經(jīng)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(jīng)過卡普恰蓋水庫,各支流水資源流經(jīng)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(yè)于南昌工程學(xué)院水利水電工程專業(yè),工程師。進人匯集地。據(jù)統(tǒng)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(fā)利用現(xiàn)狀

按照水資源開發(fā)用途的不同,可將開發(fā)利用的水資源劃分為4種類型,分別是鹽堿地耗水、農(nóng)作物耗水、人工生態(tài)耗水、天然生態(tài)耗水。對2020年伊犁河流域水資源開發(fā)利用耗水數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,結(jié)果如表1所示。由表1可知,2020年伊犁河流域境內(nèi)水資源開發(fā)利用耗水總量約為4.510X109。恚常惩馑Y源開發(fā)總量達到了。保玻福浮。玻欤埃保福恚, 2個數(shù)值形成了鮮明對比。由此看來,位于下游的境外水資源開發(fā)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(chǎn)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(xiàn)象掩蓋了流域水資源開發(fā)利用的生態(tài)問題,因此下游水資源大量開發(fā)利用所引發(fā)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(nèi)水會大量減少,問題將立刻顯現(xiàn)。

2伊犁河流域水資源開發(fā)利用的水文效應(yīng)

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(fā)利用的水文效應(yīng)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(xiàn)了下降變化趨勢,近10年又出現(xiàn)小幅度上升變化趨勢。整體來看,近年來該地區(qū)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(tài),人類在該區(qū)域內(nèi)的活動并不會對水文狀態(tài)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(dǎo)致河道兩側(cè)的水位逐漸下降,植物蒸騰作用及地下水蒸發(fā)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(qū)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(qū)的冰川面積較大(約3。埃担病。耄恚玻,氣候變暖期間徑流增加,導(dǎo)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?yōu)槿祟惢顒印?/p>

2.2徑流沿程變化

研究通過分析變差系數(shù)匕,判斷徑流穩(wěn)定性。Cv是一種用于反應(yīng)水文系列年際變化的統(tǒng)計參數(shù),如果該數(shù)值較小,則認為徑流年際變化更為穩(wěn)定,隨著該數(shù)值的增大,年際變化穩(wěn)定性逐漸減弱。徑流容易受流域生態(tài)系統(tǒng)的影響,調(diào)蓄功能發(fā)生變化。通常情況下,(;數(shù)值變化規(guī)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(guī)律發(fā)生改變,穩(wěn)定性減弱。當前統(tǒng)計結(jié)果顯示,卡普恰蓋水庫人庫站數(shù)值為0.17,伊犁河控制站數(shù)值為0.13,農(nóng)業(yè)開發(fā)行為對下游徑流影響較大,下游徑流流量呈現(xiàn)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(guān)系進行分析。通過整理相關(guān)數(shù)據(jù)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(xiàn)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(shù)據(jù)統(tǒng)計情況來看,上游水資源的利用對三角洲來水態(tài)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(nèi)分配

將卡普恰蓋水庫上游與下游的流經(jīng)年分配情況作為重點討論內(nèi)容,利用徑流計算方法,統(tǒng)計每個季節(jié)水量占全年水量的比例,同時記錄集中期信息,結(jié)果如表2所亦。表2中統(tǒng)計結(jié)果顯示,工程調(diào)解對徑流年內(nèi)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(shù)值32.1)低于下游降雨集中度(數(shù)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(xiàn)時間變?yōu)椋对拢保溉眨^2010—2014年提前了約1個月。從上述統(tǒng)計結(jié)果來看,伊犁河水資源的水文特征如下。a)上游水資源開發(fā)程度偏低,人類在該區(qū)域的行為活動對徑流的影響較小。b)下游水資源開發(fā)程度偏高,人類在該區(qū)域的行為活動對徑流影響較大。2010年后徑流量開始出現(xiàn)下降趨勢,徑流年內(nèi)分配逐漸穩(wěn)定,趨于均勻分配。

3伊犁河流域水資源開發(fā)利用的生態(tài)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(fā)行為引發(fā)的生態(tài)效益問題,選取遙感影像技術(shù)作為特點挖掘工具,采集相關(guān)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(nóng)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(fā)了綠洲覆蓋面積逐漸減小的問題。不僅如此,居民建設(shè)行為也造成了一定影響,隨著居民建設(shè)面積的增加,天然綠洲生態(tài)空間逐漸減小,草原面積呈現(xiàn)逐漸減小的變化趨勢。同時,水資源的過度開發(fā)導(dǎo)致河道徑流日漸縮小,出現(xiàn)水位下降變化趨勢,生態(tài)環(huán)境非常脆弱,該變化趨勢容易對生態(tài)穩(wěn)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(shè)處理措施,但是該類綠洲與天然綠洲相比,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差,物種較為單一,對流域生態(tài)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(shè)面積就可以保護流域生態(tài),原因是人工綠洲生態(tài)建設(shè)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(fā)行為,保護天然綠洲,才有希望改善生態(tài)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(guān)關(guān)系。1880—2001年,巴爾喀什湖水位變化出現(xiàn)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(xiàn)出的周期特點不是很明顯,變化幅度較大,穩(wěn)定性不高,各個水位峰值差異較大。為了深入探究該現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因,對各個時段內(nèi)的水位下降數(shù)據(jù)及相關(guān)因素資料進行了整理,從中發(fā)現(xiàn)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(huán)境造成干擾,導(dǎo)致湖水水位發(fā)生下降變化。然而整理資料結(jié)果顯示,人類活動行為并不是導(dǎo)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(xiàn)下降趨勢。據(jù)了解,卡普恰蓋水庫的修建,增加了水面蒸發(fā)量,同時加大了工業(yè)與農(nóng)業(yè)用水,導(dǎo)致水量下降顯著。在此期間,伊犁河下游水文狀態(tài)變化明顯,7JC量呈現(xiàn)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(dǎo)致蓄水量出現(xiàn)大幅度變化,下游水量在短時間內(nèi)發(fā)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(qū)的植被,其面積也出現(xiàn)了縮小變化趨勢。在此環(huán)境下,巴爾喀什湖水位出現(xiàn)了下降變化趨勢。隨著水位下降數(shù)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(tǒng)計結(jié)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(xiàn)上升變化趨勢?。受該環(huán)境影響,巴爾喀什湖水位發(fā)生變化,打破了連續(xù)下降的變化規(guī)律,逐漸進入轉(zhuǎn)型期,水位進人上升階段,三角洲的生態(tài)效益逐漸得以恢復(fù)。

4結(jié)語

圍繞伊犁河水資源開發(fā)導(dǎo)致的水文問題及生態(tài)問題展開探究,通過分析流域水資源開發(fā)現(xiàn)狀,結(jié)合流域水文數(shù)據(jù)及生態(tài)數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)結(jié)果來看,下游水資源的開發(fā)程度對伊犁河生態(tài)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(fā),提高上游與下游水資源分配利用的均衡性。