葉爾羌河平原綠洲耗水的初步分析

開賽爾·斯依提 朱衛(wèi)東 吐爾洪·亞生

（喀什地區(qū)葉爾羌河流域管理局 莎車 844700）

1 監(jiān)測區(qū)總體水均衡與耗水

1.1 監(jiān)測區(qū)地表水均衡

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，將1993～2002年各年監(jiān)測區(qū)流入水量WI（Ⅰ-Ⅰ斷面）、流出水量WD（Ⅱ-Ⅱ斷面）及相應(yīng)監(jiān)測區(qū)消耗水量△W（WI～WD）列于表 1。

表1 監(jiān)測區(qū)年來量及耗水量 單位：億m3

山區(qū)來水量相近時，全監(jiān)測區(qū)地表水利用量亦相近，監(jiān)測區(qū)耗水隨來水量增加而增大，但占來水量的比例隨來水量增大而降低。

1.2 監(jiān)測區(qū)總耗水量及陸面蒸發(fā)量

監(jiān)測區(qū)總耗水量應(yīng)分別考慮地表水的引入量WI（Ⅰ-Ⅰ斷面水量）和排出量WD（Ⅱ-Ⅱ斷面水量）、地下水的側(cè)向滲入量GWⅠ和側(cè)向排出量GWO、以及降水量P。作為年均衡，忽略地下水和土壤水的貯變量，年耗水量△W為

忽略地下水和土壤水年貯變量后，年耗水量△W轉(zhuǎn)化為監(jiān)測區(qū)的陸面蒸發(fā)量，用年耗水量△W除以監(jiān)測區(qū)面積F，即可得到以mm計的監(jiān)測區(qū)年陸面蒸發(fā)量ET。

監(jiān)測區(qū)面積，即Ⅰ-Ⅰ斷面～Ⅱ-Ⅱ斷面間的綠洲面積，面積為9356.2km2，由遙感圖人工判讀結(jié)果而得。監(jiān)測區(qū)總耗水量及陸面蒸發(fā)量見表2。表中ET（1）不計降水量，ET（2）計入了降水量。

表2 監(jiān)測區(qū)總耗水量及陸面蒸發(fā)量

陸面蒸發(fā)又稱綠洲的總蒸發(fā)，包括地表（裸地）蒸發(fā)、作物及林草蒸騰和水體的水面蒸發(fā)。在以后分析中又將地表蒸發(fā)與作物蒸騰合稱為地面騰發(fā)。由于監(jiān)測區(qū)為內(nèi)陸干旱地區(qū)，降水總量少、次降水量更小，降水到地表后一般直接轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)蒸騰，而不參與到其他轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，故在以后水分轉(zhuǎn)化分析中陸面蒸發(fā)量取表2中△W與ET（1）。

根據(jù)上述分析結(jié)果，在當(dāng)前葉爾羌河平原綠洲的組成和灌區(qū)用水水平下，監(jiān)測區(qū)綠洲陸面蒸發(fā)有如下特點：

綠洲陸面蒸發(fā)主要消耗綠洲引用山區(qū)河水，降水量所占比重較小。在平水年，降水接近多年平均值時，降水占陸面蒸發(fā)的8%左右；降水偏多時，也只占12%左右。在豐水年、降水又偏小時，降水占陸面蒸發(fā)只有3%。只有在枯水年、降水又多的年份，降水可占陸面蒸發(fā)的20%，這反映了內(nèi)陸干旱地區(qū)的蒸發(fā)消耗特點。

陸面蒸發(fā)ET隨來水量WI、降水量P的增大而加大，尤以前者為更明顯。陸面蒸發(fā)量在由枯水年到平水年時增加較多，由平水年到豐水年時增加相對為少。

1.3 由灌區(qū)引水量估算監(jiān)測區(qū)耗水量

1.3.1 引水量及水量平衡

上述監(jiān)測區(qū)的耗水是由監(jiān)測區(qū)上斷面（Ⅰ—Ⅰ）和下斷面（Ⅱ—Ⅱ）的水量差估算的，可稱為斷面法。監(jiān)測區(qū)的耗水也可由監(jiān)測區(qū)的引水、由水量平衡來估算，如圖1所示，簡稱為引水量法。

圖1 監(jiān)測區(qū)耗水計算示意圖

監(jiān)測區(qū)的耗水（水量消耗）可分為河道內(nèi)耗水和河道外耗水。河道內(nèi)耗水△W即河道的水面蒸發(fā)損失為

河道外的耗水為

上兩式中IW——灌區(qū)自河道的引水量；

DIR——灌區(qū)退入河道的水量；

RRI——河道的側(cè)滲量；

DR——灌區(qū)的排水量（排出區(qū)外）；

IWOUT——區(qū)外用水量。

因此，監(jiān)測區(qū)的耗水為

式中 （IW－DI）＝IWC——灌區(qū)自河道的凈引水量（引水與退水差）；

（RRI＋RE0）＝RRE——監(jiān)測區(qū)內(nèi)的河道水量損失；（DR＋I(xiàn)WOUT）引、排出到區(qū)外的水量。

1.3.2 監(jiān)測區(qū)年耗水量計算

由引水、區(qū)外用水、排水、和河道水量損失的監(jiān)測資料與計算結(jié)果，按引水量法計算監(jiān)測區(qū)年耗水量，結(jié)果見表3。表3的結(jié)果與表2的結(jié)果完全符合。

表3 監(jiān)測區(qū)年耗水量 單位：億m3

2 監(jiān)測區(qū)各類土地耗水量估算

2.1 監(jiān)測區(qū)土地分類及面積

將監(jiān)測區(qū)內(nèi)土地粗略分為四類：水面（水庫、河道、洼地積水）、農(nóng)田林地（含城鎮(zhèn)）、草場、沼澤（含胡楊）與沙荒地。以1990年和2002年遙感圖（1/20萬）為基礎(chǔ)，人工量算各類土地面積，結(jié)果見表4。

2.2 各類土地耗水量估算——蒸發(fā)系數(shù)法

2.2.1 各類土地耗水量的估算方法

各類土地的耗水量可由各類土地的面積及相應(yīng)的蒸發(fā)強度（年蒸發(fā)mm數(shù)）估算。年水面蒸發(fā)量（mm）一般相對容易確定，本報告的蒸發(fā)系數(shù)法根據(jù)各類土地面積年蒸發(fā)量（mm）與年水面蒸發(fā)量（mm）的比值基礎(chǔ)上估算各類土地的年耗水量。

設(shè)Wi為第i年的年耗水量；Fij為第i年第j類土地面積，j=1為水面，j=2為農(nóng)田林地，j=3為沼澤草場，j=4為沙荒地；EOi為第i年該區(qū)水面蒸發(fā)量。

表4 各類土地面積 單位：km2

設(shè)各類土地的年蒸發(fā)系數(shù)為 Kj，其中 K1=1，K2～K4待求。區(qū)內(nèi)第i年第j類土地的耗水量計算值Wij為

監(jiān)測區(qū)第i年總耗水量Wi為

可求取或試算出一組Ki，使得

按上述思路，試算了各類土地的蒸發(fā)系數(shù)并估算了相應(yīng)的耗水量。

2.2.2 水面蒸發(fā)量與各類土地蒸發(fā)系數(shù)估計

年蒸發(fā)量E20為1993～2002年灌區(qū)5縣氣象站平均值。本文根據(jù)水鹽監(jiān)測水面蒸發(fā)場的觀測資料，初步分析的折算系數(shù)為0.6。

各類土地蒸發(fā)系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗或通過試算確定，以下分析時，蒸發(fā)系數(shù)的確定按下述思路處理。

水面蒸發(fā)，取 K1＝1。

農(nóng)田林地即灌溉地（灌溉的耕地、林地和草地），其蒸發(fā)即耗水量在現(xiàn)狀來水多、引水多、耗水亦多的情況下，蒸發(fā)系數(shù)K2顯然和年來水量有一定關(guān)系。

沼澤草場，包括洼地的沼澤濕地、自然的林草荒地，前者蒸發(fā)量較大，應(yīng)與灌溉地相近；后者由于灌溉用水量不斷增加，與歷史情況相比，覆蓋度和生長狀況已有較大的變化，蒸發(fā)系數(shù)應(yīng)較灌溉地為小，在估算中取K3=0.5K2。

沙荒地即綠洲內(nèi)零星的沙丘、沙地，年蒸發(fā)量較小，估算其蒸發(fā)量時取K4＝0.1K2。

由上所述，各類土地蒸發(fā)量的估算，主要是確定灌溉地的蒸發(fā)系數(shù)K2。由經(jīng)驗和試算，采用如下（見圖2）蒸發(fā)系數(shù)K2和來水量的關(guān)系。

圖2 農(nóng)田林地（灌溉地）蒸發(fā)系數(shù)與來水量

2.3 各類土地耗水量估算結(jié)果與比較

按上述思路，各類土地蒸發(fā)耗水量計算結(jié)果見表5。

3 監(jiān)測區(qū)耗水量估算不同方法的比較

用以上有三種方法估算了監(jiān)測區(qū)1993～2002年的年耗水量：

a.斷面法，即應(yīng)用Ⅰ-Ⅰ斷面和Ⅱ-Ⅱ斷面的水量差。

b.引水量法，即根據(jù)灌區(qū)引水量、區(qū)外用水量、排水量和河道水量損失估算監(jiān)測區(qū)耗水量。

c.蒸發(fā)系數(shù)法，即根據(jù)監(jiān)測區(qū)各類土地面積和蒸發(fā)系數(shù)估計各類土地耗水量。

表6為三種方法計算的1993～2002年監(jiān)測區(qū)年耗水量的結(jié)果及比較。結(jié)果表明：引水量法（B）與斷面法（A）的結(jié)果相近，兩者相差，主要是斷面法中考慮了地下水側(cè)向流入與流出差（2000萬m3）。蒸發(fā)系數(shù)法（C）與斷面法比較，年耗水量相差1.4億～9億m3，10年平均相差0.7億m3；絕對值相差2.1%～14%，10年平均為1.2%。

4 綠洲及各類土地耗水初步分析

4.1 平原綠洲耗水計算與分析方法

總體上，三種方法估算的10年平均耗水量較為接近，計算或估算監(jiān)測區(qū)的年耗水量都是可行的。

斷面法只要有監(jiān)測區(qū)上游和下游兩個監(jiān)測斷面的水量監(jiān)測資料，作為黑匣子模型，是計算監(jiān)測區(qū)耗水量最直接、最可靠的方法。

引水量方法表示引水量與耗水量的關(guān)系，在加強用水管理、實施水量控制調(diào)度時，是一限制監(jiān)測區(qū)耗水的實用方法。

蒸發(fā)系數(shù)法可對監(jiān)測區(qū)及其各類土地耗水量作宏

觀上的估計。

表5 各類土地蒸發(fā)蒸騰耗水量 單位：億m3

表6 監(jiān)測區(qū)耗水量計算值與監(jiān)測值對比 單位：億m3

4.2 葉爾羌河平原綠洲耗水的初步分析與認(rèn)識

在葉爾羌河平原綠洲山區(qū)來水、綠洲土地類型結(jié)構(gòu)及組成、灌溉用水管理水平與方式的現(xiàn)狀條件下，對綠洲陸面蒸發(fā)和各類土地耗水可作如下初步分析：

綠洲總耗水包括灌溉地（耕地、園地和人工灌溉的林地、草地）、非灌溉地（洼地、沼澤濕地、自然林草荒地、沙丘沙地）和水面蒸發(fā)的耗水。水面蒸發(fā)分為河道、渠道和水庫的水面蒸發(fā)和洼地的水面蒸發(fā)。洼地水面蒸發(fā)并入非灌溉地（洼地）的耗水。由此整理的監(jiān)測區(qū)分類耗水情況見表7（表7中水面蒸發(fā)只是河道、渠道和水庫的水面蒸發(fā)）。

表7 監(jiān)測區(qū)分類耗水估算統(tǒng)計 單位：億m3

以上初步估算結(jié)果表明：1993～2002年葉爾羌河平原綠洲監(jiān)測區(qū)的總耗水中，灌溉地的耗水約為62%，非灌溉地約為30%，水面蒸發(fā)約8%。非灌溉地的自然生態(tài)耗水占有相當(dāng)?shù)谋壤?/p>

農(nóng)田林地的蒸發(fā)系數(shù)初步估計為0.6～0.85。來水少的枯水年蒸發(fā)系數(shù)小，如0.6，年蒸發(fā)蒸騰量約750mm；一般年份蒸發(fā)系數(shù)約為0.7左右,年蒸發(fā)蒸騰量約875mm左右；來水多的年份蒸發(fā)系數(shù)大，如0.85，年蒸發(fā)蒸騰量可接近或大于1000mm。

沼澤、草場（不含洼地水面）的蒸發(fā)系數(shù)為0.3～0.45，年蒸發(fā)耗水量約為350～550mm。

沙荒地的蒸發(fā)系數(shù)為0.05～0.01，年蒸發(fā)量為60～130mm。

5 結(jié)語

通過10年水鹽監(jiān)測資料，初步分析了葉爾羌河平原綠洲監(jiān)測區(qū)各年的總耗水量和不同土地利用類型的耗水量，這對于認(rèn)識綠洲的耗水特點和組成、分析內(nèi)陸干旱地區(qū)水資源承載能力、進(jìn)行水土資源配置和水資源利用規(guī)劃，以及加強灌區(qū)用水管理都是很有價值的。

有關(guān)干旱區(qū)綠洲耗水的計算與分析是以往工作簿弱之處。以上的分析是初步的，有些甚至是經(jīng)驗性的，相關(guān)的監(jiān)測試驗和分析工作還需繼續(xù)大力加強。