哈密市水資源特征分析

裴晶晶，奧斯曼，郭 偉

（新疆哈密水文勘測局，新疆 哈密 839000）

哈密市地處亞歐大陸腹地、我國新疆維吾爾自治區(qū)東部，屬于典型的干旱區(qū)生態(tài)脆弱帶，區(qū)域環(huán)境惡劣、降水稀少、荒漠化嚴重，水資源問題成為該市生態(tài)環(huán)境與經濟社會可持續(xù)發(fā)展的限制因素。由于地形封閉、距離海洋偏遠，水汽難以到達[1]，全市多年降水量僅有33.8 mm，這從本源上形成了水資源匱乏的格局；冰川融水為重要水資源類型之一，隨著全球增暖趨勢加劇，該市冰川退化、地表徑流萎縮。當前，哈密市形成了種植農業(yè)、牧業(yè)、采掘業(yè)、工礦業(yè)等部門經濟體系，市區(qū)人口逐年增加，而全市水資源量供給不足與區(qū)域經濟發(fā)展矛盾凸顯。在此背景下，本文深入探討哈密水資源時空分配、空間布局特征，掌握其變化規(guī)律，以期為促進區(qū)域水資源調配和可持續(xù)發(fā)展提供信息基礎。

1 資料來源

本研究以統(tǒng)計數據和水文站、氣象站點監(jiān)測資料為支撐。其中哈密市降水量數據來源于氣象觀測數據，沿用Gird方法測算區(qū)域降水量時空特征；社會經濟和人口相關數據來源于《哈密市統(tǒng)計年鑒》；水文數據來源于水文觀測。

水資源共有降水、地表徑流、地下水等3種常規(guī)形式，本研究著重分析哈密市這3種水資源在時空尺度上的分布特征，并結合區(qū)域經濟社會背景探討了全市水資源特點，并基于水安全的角度提出來節(jié)水策略。采用常規(guī)數據統(tǒng)計分析法，分析平臺為Excel 2016。

2 結果分析

2.1 哈密市水資源總量特征

哈密市既有天山余脈等高大山體，又有哈密盆地綠洲、荒灘戈壁分布，加之海洋暖濕氣流難以到達，本地降水量極少，這對哈密市水資源產生較大影響。經測算，全市水資源量多年平均值為12.75×108m3/a，其中，地表水資源、地下水資源依次為3.62×108m3/a、9.13×108m3/a。冰川為該市最終要的水資源，隨著全球氣候變化加劇，本底氣候成暖干化發(fā)展，這里冰川退化問題引起廣泛關注[2]，資料顯示(2001年)哈密市冰川水資源量達35.44.78×108m3/a，補給地表 0.4064.78×108m3/a。

圖1 哈密市水資源變化

圖1為哈密市水資源總量年際變化，依圖可知2000~2014年全市水資源總量波動性強。應用一元回歸方法進行擬合分析，可知該時域內哈密市水資源總量呈減少趨勢，并且年減少量為0.1984億m3。

2.2 哈密市降水資源特征

深受溫帶大陸性沙漠氣候控制的哈密市，全年氣候干燥，降水量多低于120 mm，極端降水量最高達140 mm，最低為0 mm，域內年際變化大。2000~2014年間，全市降水量介于60~110mm之間，平均值為78.06mm。一元回歸擬合分析表明，2000~2014年間全市降水量變化趨勢不明顯，表明其波動性強、變率不穩(wěn)定。受地形影響，哈密市降水量呈北高南低的空間格局，受北部天山余脈的地形效應，區(qū)域水汽相對較多，在地形抬升的作用下容易成云至雨，北部中高山地區(qū)年降水量可達400mm，沁城區(qū)為134.9mm，而東部哈密盆地不足50mm。

圖2 哈密市降水量變化

2.3 哈密市地下水資源特征

鑒于哈密降水缺失、地表徑流量少的不利格局，地下水成為

2.4 哈密市地表水資源特征

雖然區(qū)域地表水資源較之于地下水稀缺，但作為最易被利用的水資源，全市地表水尤為重要。全市境內河流以季節(jié)性河流為主，多為夏季冰雪融水形成，具有流程短、流量小、季節(jié)性不均衡的特點。全市形成獨立水系的河流有29條，受地形與氣候影響，多注入湖泊或消失于沙漠。地表徑流北部山區(qū)，河流大多為由巴里坤山、哈爾里克山區(qū)形成的一些間歇性河流。河流全市最穩(wěn)定的水資源供應來源。全市有哈密盆地，地勢較為平坦，區(qū)域地下水資源的開采和利用具有2000年的歷史。近現代以來地下水資源開發(fā)利用過度，導致區(qū)域地面沉降、斷裂等災害發(fā)生。圖1顯示，2008~2010年這30年間，哈密市平均地下水深度由-3.75m呈逐年降低，到2000年為-20.65m，在2010年達-43.21m，特別是2000年以后，地下水深度降低趨勢明顯。經擬合分析表明，每一年地下水深度降低1.3866m，地下水深度降低速度如此之快，究其原因，為資源開采量增強的緣故[3]。

圖3 哈密市地下水深度變化

存在春汛和夏訊，春汛以積雪融水為主，汛期較短、水量較少而集中，主要發(fā)生于4~6月；夏訊以冰川融水為主要來源，期間炎夏高溫、冰川消融，汛期在7~8月，水流量大而平穩(wěn)，并為耕地、牧草提供灌溉水源；9~11月為平水期，河流水量穩(wěn)定于年均值水平，變異性小；9~3月是河流枯水期，鮮有地下水、降雪補給，期間河流凍融，間歇性強[4]。

2.5 哈密市水資源空間分布分析

表1 哈密市主要河流徑流量分布

降水的空間分布不均衡，也造成了地表徑流分布差異；中部以北的山區(qū)匯集了全區(qū)80%的地表徑流，而東南部地區(qū)不足20%。本底環(huán)境的限制，使得區(qū)域水資源開發(fā)也極具空間不均衡性[5]，如表2所示。

表2 哈密市水資源開發(fā)空間分布(萬m3)

由表2可知，哈密市水資源開發(fā)空間分布不均衡。其中七角井區(qū)和哈密盆地區(qū)用水主要以地下水資源為主，年供水量分別為835、150萬m3，開發(fā)率較低，依次是3.0%、4.9%。巴里坤山南坡地表徑流達17381萬m3，但仍以地下水供應為主，占11050萬m3，總開發(fā)率為64.4%；哈爾克山南坡區(qū)水資源以冰川融水為主，但其主要以地下水工業(yè)為主，開發(fā)率較高，為143.4%；石城子河地區(qū)也以地下水利用占優(yōu)，水資源開發(fā)率高達177.3%。

3 結論與建議

3.1 結論

以哈密市氣象站點監(jiān)測和水文監(jiān)測數據為基礎，運用基礎統(tǒng)計和一元回歸方法，對哈密市水資源量時空分布特征進行研究，得出結論如下：①由于地處世界上處亞歐大陸腹地，哈密市氣候干燥，水資源在時間、空間上的分布不僅受降水過程控制，還與地理環(huán)境密切相關。②哈密市實測最大年降水量與最小年降水量的比值均大于3，大部分地區(qū)降水量的變異系數在0.15～0.20之間，這種變異性特點是由溫帶季風性氣候區(qū)降雨季節(jié)性分配不均衡和年際波動性大造成的。③哈密地表徑流量季節(jié)性特征顯著，夏季徑流量最大，其次為春季、秋季、冬季，這種分配不均衡不僅為農作物生存造成不利影響，也為洪澇、干旱災害的發(fā)生帶來潛在威脅。④該市地下水為最主要供水來源，總體而言其變率小、分布穩(wěn)定；而地表徑流年際變化大、空間分布不均衡，在全球氣候變化的背景下，哈密市降水、水循環(huán)過程的年季節(jié)波動性將會增加。

3.2 建議

哈密市降水資源匱乏、冰川融水減少，水資源供需十分不平衡，水資源缺失是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的限制因素。鑒于此，應該把節(jié)水視作長效任務，農業(yè)上應優(yōu)化作物結構、提升種植技術、普及高新灌溉技術，加強水資源節(jié)約；工業(yè)上注重水資源重復利用、污水處理、控制水污染；生活上從水資源供應網絡、供水設備、日常等方面進行，總之節(jié)水是永恒主題。

哈密市水資源年內分布不均衡，為水資源調蓄增加困難。春季水資源量占全年10%~15%，而需水量占20%~30%，并且水庫等蓄水設施缺乏，無法滿足有效調配利用，導致用水量、特別是農業(yè)生產需水嚴重不足。在此背景下應該科學規(guī)劃建設蓄水設施，確保地表徑流保蓄，為灌溉、區(qū)域水源調配做準備；并設計引水路線，做好西水東調工作。

哈密市面臨著冰川退化、地下水深度加深，水污染等水生態(tài)問題，因而做好水資源涵養(yǎng)、固碳行動應是第一位的，從源頭上增強水源保持功能；其次加大污水處理、治理措施，從財政投入、基礎減少、環(huán)境執(zhí)法等方面綜合行動，遏制排污、治理污染。

[1]王璞玉,李忠勤,周平,金爽,陳輝.近期新疆哈密代表性冰川變化及對水資源影響[J].水科學進展,2014,25(12104):518-525.

[2]賈麗麗,王曉強.哈密地區(qū)水資源評價與利用對策研究[J].中國水運,2010,.1005:127-128.

[3]焦宏波.哈密地區(qū)水資源利用規(guī)劃節(jié)水研究 [J].水利規(guī)劃與設計,2009,No.8802:4-5+77.

[4]肖重華,李鵬.哈密市水資源承載能力及其供水對策 [J].新疆水利,1996,No.9304:34-37.

[5]張立民.合理配置水資源并實現新疆優(yōu)勢資源轉換問題的研究[D].天津大學,2008.