新疆白杨河流域水资源可利用量与生态需水分析

谢  蕾

（新疆水利水电规划设计管理局，新疆 乌鲁木齐  830000）

摘  要：在流域的“三条红线”用水总量指标超流域水资源量的情况下，提出在干旱区内陆河不宜考虑不可能被利用水资源量，利用遥感解译资料，计算河道内外生态环境需水及下游艾丁湖补湖水量，在流域水资源可利用量基础上，提出流域合理的用水总量指标，并对流域承载力状况进行分析并提出建议，为干旱区跨区河流“三条红线”用水总量指标的复核和确定提供参考。

关键词：地表水水资源量；可利用量；三条红线；生态需水；跨区河流；白杨河流域

Analysis of Available Water Resources in Transboundary Arid Continental River Basin

－Take the Baiyang River in Xinjiang for an Example

（Xinjiang Water Resources and Hydropower Planning&Design Administration，Urumqi in Xinjiang ，830000）

Abstract:  The calculation method of available water resources quantity has been improved and applied into the Baiyang River Basin in the condition of the total water use quantity based on evaluation method of Three Red Line over total water quantity of the river basin. The paper proposes the new method to calculate available water resources based on the traditional method， thinks it is unsuitable to consider unused water resources in arid area， fully considering water requirement of eco-environment around riverbed and water supplementary for Aidi Lake in the downstream. It provides technical foundation for basin plan; and also rechecks and decides water quantity of the same type of river basin in the method of Three Red Line Control as reference.

Key words: The amount of surface water resources， available water resources quantity， Three Red Line， water requirement of eco-environment，transboundary river，the Baiyang River Basin

1 引言

水资源可利用量与可供水量是水资源规划的重要指标，其中水资源可利用量是控制水资源的合理开发利用的重要指标，可供水量是规划水资源供需分析的基础。根据国务院以国发〔2012〕3号印发的《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，要求严格控制用水总量，全面提高用水效率，严格控制入河湖排污总量^[]。新疆维吾尔自治区水利厅于2017年编制完成了《新疆用水总量控制方案》，2020年全疆用水控制指标为550.2亿m³，2030年为526亿m³，并将分解到十四个地州各县级行政区的用水总量控制指标下发到各地（州、市）、兵团师（市），要求细化分解任务落实，在进行相关规划时原则上均要严格按照用水总量控制方案进行。

在进行流域水资源规划工作过程中，涉及到跨两个地州的河流时，出现了上下游两地在各自行政区的“三条红线”用水总量控制指标保持不变的前提下，为争取水权，使某个流域“三条红线”地表水用水总量控制指标超过本流域的地表水资源量的不合理情况。因此本文通过科学分析流域可利用水资源量，并在此基础上计算可供水量，为白杨河流域确定分河流的“三条红线”及水资源规划提供参考。

2 研究区概况

白杨河古称白水河，为乌鲁木齐市达坂城区和吐鲁番市托克逊县的跨区河流，白杨河村节点以上位于达坂城区，以下位于托克逊县。白杨河发源于东天山支脉博格达山南坡，上游达坂城区主要支流有黑沟、阿克苏河、高崖子沟等，托克逊县的主要支流有柯尔碱沟和阿拉沟，最终流向尾闾--吐鲁番市境内的艾丁湖，河流全长150km，流域总面积5173.4km²，详见图1。艾丁湖为季节性湖泊，是吐鲁番盆地水系的尾闾和最后归宿地^[]，其向心水系的主要河流有白杨河、阿拉沟等14条河流，除有白杨河在部分季节有水进入艾丁湖，其他河流已断流。

白杨河峡口水文站以上集水面积2160km²，多年平均降水量为7.55亿m³（折合146mm），达坂城区降水量约240mm，托克逊县降水量约65mm，降水量东北部大于西南部。达坂城区年蒸发量约1070mm，干旱指数为3-19，属温带大陆性干旱和半干旱气候；托克逊县年蒸发量约1400mm，干旱指数为85-225，属极端干旱的温带内陆荒漠气候。

图1    白杨河流域地理位置及行政区划图

Fig.1   The geographical location and administrative map of the baiyang river basin

3 计算方法和数据

3.1 地表水资源可利用量计算方法

3.1.1 评价方法一

地表水资源可利用量是指在可预见的时期内，在统筹考虑河道内生态环境和其它用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施，在地表水资源量中可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大水量(不包括回归水的重复利用)^{[] []}。干旱半干旱区地表水可利用量采用从评价区天然河川径流量中扣除不可以被利用的地表水量和不可能被利用地表水量的方法计算，公式如下：

W_{地表水可利用量}=W_{天然河川径流量}－W_{不可以被利用地表水量}－W_{不可能被利用地表水量}        （1）

（1）不可以被利用水量计算

不可以被经济社会利用水量主要包括：①按照既定规则可由上游区开发利用的地表水量（W_上游）②预留给下游区的地表水量（W_下游）；③用于维持通河湖泊湿地水量平衡的水量（W_湿地、R_入湖）；④河道内需保持的最小水量，在干旱区主要包括用于维持河道两侧天然植被生存（W_河谷林草）、保持河道基本功能的水量^[]（W_生态基流）。地表水资源可利用量计算关键是如何确定维持通河湖泊湿地水量平衡的水量和河道内最小生态环境需水量。

①W_湿地、W_河谷林草计算方法

对于用于维持通河湖泊湿地水量平衡等生态用水贾宝全等学者已展开过研究讨论^[，，]，本次对通河湿地及河谷林草需水量采用面积定额法，计算公式如下：

式中：W_i/a为i项植被类型的年生态需水量，i代表湿地草甸或河谷林草；

ET_0t为第t月参考作物蒸发量，mm，t从4-10月，理论上参考Penman-Monteith计算；

k_t，i，为i项植被类型t月生态需水系数，为植物最大需水量与最大可能蒸散量的比例系数，在参考作物蒸发量基础上，用植物系数kt作调整后即可得到植物的实际最大蒸散量，即植物的蒸散需求量；

P_et为第t月的有效降水量，mm；

A_i为i种植被类型的生态面积。

②R_入湖计算方法

R_入湖指通河湖泊补水量，公式为

式中E为湖面蒸发量、P为湖面降雨量、△V为湖泊水量储变量。

③W_生态基流计算方法

生态基流是指为维持河流基本形态和基本生态功能的河道内最小流量。河流基本生态功能主要为防止河道断流、避免河流水生生物群落遭受到无法恢复的破坏等。河道内需保留的最小水量（W_生态基流）采用水文学法中Tennant的标准流量核定方法分析确定。

（2）不可能被利用水量计算

不可能被利用水量主要考虑在可预见的时期内，受经济、技术性影响难以开发利用的地表水和超过工程调节能力的调洪弃水。调洪弃水可视作河道内需保持最小水量的一部分，在实际计算中，不计入不可能被利用地表水量中^[5]。受经济、技术性影响难以开发利用的地表水（W_不可能）包括发源于前山带的流程短水量保证程度低的间歇性暴雨洪沟产水量、高山无人区外流河及山间盆地水系产水，这部分水量利用径流深等值线图估算。

3.1.2 评价方法二

评价方法二利用地表水资源量扣除河道内生态环境需水量，公式为：

W_{地表水可利用量}＝W_{地表水资源量}－W_生态需水

式中：W_{地表水资源量}为多年平均地表水资源量；W_生态需水为河道内生态环境需水量。

河道内生态环境需水量包括河道内基本生态环境需水量（W生态基流）和河道内目标生态环境需水量（W湿地、R入湖、W河谷林草）。根据不同河段河道主要的生态环境保护目标，计算其相应的河道内需水量。由于河道内需水不消耗水量且可多种功能用水重复利用，所以河道内总需水量是在各项河道内生态环境需水量及河道内生产需水量计算的基础上，逐月取外包值。

3.2 水资源可利用总量计算方法

水资源可利用总量估算采取地表水资源可利用量与浅层地下水资源可开采量相加再扣除两者之间的重复计算量。两者之间的重复计算量主要是平原区浅层地下水的渠系渗漏和田间入渗补给量的开采利用部分。公式为：

           W_{可利用总量}＝W_{地表水可利用量}+W_{地下水可开采量}-W_重复量            （2）

其中：          W_重复量=ρ（W_渠渗+W_田渗）                         （3）

式中ρ为可开采系数，是地下水资源可开采量与地下水资源量的比值。

3.3 数据来源

本文径流分析选用数据来自达坂城黑沟渠首、阿克苏渠首、高崖子渠首等水文巡测站；峡口、柯尔碱沟、英雄桥、阜康白杨河、煤窑沟、阿拉沟等国家基本水文站、小草湖水文专用站等建站以来到2014年实测系列资料。降雨、蒸发分析基础数据选用达坂城站国家基本气象站、阿拉沟水文站、吐鲁番国家基本气象站、托克逊国家基本气象站等系列实测资料。生态需水分析面积数据采用2015年的白杨河流域遥感卫片解译。

4 计算结果与分析

4.1 水资源总量评价成果

根据实测与径流深等值线量算等方法计算，白杨河流域水资源总量（1956-2014年系列）为31009万m³，其中地表水资源量为25920万m³，地下水天然补给量为5089万m³，详见表1。还原后白杨河达坂城区与托克逊县界处年径流量为23566万m³，白杨河乌鲁木齐市实测出区水量、白杨河入托克逊县实测入区水量为13164万m³。

表1       白杨河流域各分区水资源量表（km²/万m³）

Table1   The water resources of each region in BaiYang river watershed（km²/10⁴m³）

4.2 上游区利用、预留给下游区（W_上、下）及不可能利用水量（W_不可能）

白杨河流域上下游分别在两个完整的行政区，对于全流域W_上和W_下均为零。

W_不可能为利用径流深等值线图估算前山带的流程短水量保证程度低的间歇性暴雨洪沟产水量为3085万m³。

4.3 生态环境需水量

4.3.1 河谷林草需水量（W_河谷林草）

白杨河流域河谷区分布有少量河谷林草植被，主要由河谷疏林、灌丛和河漫滩低地草甸植被组成，河谷林草植被具有水域涵养、水土保持和生物多样性等生态功能，但受流域水资源开发、灌区扩张、草场过牧等因素的影响，河谷林草面积萎缩，呈衰败趋势，噩待保护。根据遥感解译成果，白杨河流域现状河谷林草面积3540.3hm²，其中黑沟、阿克苏沟、高崖子沟平原区河谷林草面积为2938.2hm²、白杨河干流区为602.1hm²，详见表2；白杨河流域多年平均参考作物腾发量ET₀，选取达坂城气象站和托克逊县气象站气象资料，其中黑沟区、阿克苏沟区和高崖子沟区采用达坂城气象站E601实测资料，白杨河干流区采用托克逊县气象站E601实测资料详见表3；生态需水系数k_t参考新疆地方标准中林业灌溉用水定额，结合流域植被生长需满足的地下水位要求、土壤供水条件等因素，确定本流域的生态需水系数，详见表4；多年平均降水量P_e月过的程详见表5，经计算流域河谷林草需水量W_河谷林草为1148万m³，详见表6。

表2   白杨河流域分区河谷林草面积A统计表（hm²）

表3    白杨河流域多年平均参考作物蒸散发量ET₀计算结果表（mm）

表4      白杨河流域河谷林草生态需水系数K

项目		4月	5月	6月	7月	8月	9月	10月
河谷 林草	河谷疏林	0.6	0.7	0.8	0.9	1.1	0.9	0.7
	河谷灌丛	0.3	0.4	0.4	0.5	0.6	0.4	0.3
	河漫滩低地草甸 备案信息 举报中心 举报中心 行业协会 网络110 互联网协会 举报热线 首都协会 本站持《出版物经营许可证》 仅从事《江西教育》杂志的网上订阅工作,非任何杂志官网,并不涉及杂志社的出版等事务,特此声明！ 工信部备案：湘ICP备2025122662号-1，营业执照统一社会信用代码：91430721MAEHMRR7OE， 出版物经营许可证号：新安新出发证字第2025002号 特别声明:本站资料均源于网上的共享期刊资源，请特别注意，勿做其他非法用途。 如有侵犯您的版权或其他有损您利益的行为，请联系指出，期刊咨询服务平台会立即进行改正或删除相关内容! 扫码添加微信咨询 QQ客服：1663286777 电话：137-1883-9017 收到信息将及时回复