新疆和靜縣地區(qū)水文水資源問題研究

李鴻安

(新疆維吾爾自治區(qū)水文局水文實驗站，新疆 烏魯木齊 830000)

隨著中國整體經(jīng)濟的發(fā)展，西部大開發(fā)計劃已開始實施，在新疆地區(qū)以內(nèi)陸河流域為主，是資源開發(fā)利用促進經(jīng)濟發(fā)展的重點區(qū)域。該研究區(qū)位于新疆和靜縣，隸屬于新疆巴音郭楞蒙古自治州。其位于新疆中部心臟地帶，巴音郭楞蒙古自治州西北部，區(qū)域內(nèi)風(fēng)光秀麗，孤峰突起，地緣優(yōu)勢突出，是人口大縣；交通便利，周邊與15個縣市相鄰，其中包括烏魯木齊、伊犁、阿克蘇、昌吉和吐魯番等，是南北疆的交通樞紐。研究區(qū)氣候類型屬于中溫帶大陸干燥氣候，四季分明，平均氣溫低，約為8.8 ℃，年降雨量約為68 mm，然而每年的水資源蒸發(fā)量為2 100 mm[1]。新疆和靜縣有很大的發(fā)展?jié)摿?，充分了解該研究區(qū)的水文水資源問題，為當(dāng)?shù)厮Y源的開發(fā)及利用，地區(qū)生態(tài)化發(fā)展，以及環(huán)境優(yōu)化和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供有利依據(jù)，且該研究區(qū)區(qū)域水文水資源問題的環(huán)境分析對當(dāng)?shù)匚磥淼霓r(nóng)業(yè)發(fā)展也有重要意義。

1 區(qū)域水文地質(zhì)及水資源概況

1.1 水文地質(zhì)概況

如圖1顯示研究區(qū)區(qū)域新疆和靜縣地形呈東西長435 km、南北寬150 km、西北高、東南低，包括山間盆地、山地峽谷和山前平原三大塊[2]，總面積39 685 km2，92.6%的為山地和高原約36 769 km2，剩余的均為綠洲和平原，面積約為2 916 km2。在和靜縣區(qū)域不但多山而且多河，研究區(qū)內(nèi)有大小不同的河流26 條，水資源豐富，地表水年徑流量57.78×108m3，包括內(nèi)流38.45×108m3和外流20.83×108m3，其中開都河、黃水溝、清水河、奎克烏蘇河、鞏乃斯河、瑪納斯河、呼圖壁河7條河流年徑流量在1億 m3以上。開都河又是全國最大內(nèi)陸淡水湖博斯騰湖的源流，全長560 km，其上游流經(jīng)和靜縣境456 km，平均徑年流量33.4億 m3，天然落差1 843 m。和靜縣氣候?qū)儆谥袦貛Т箨懶愿稍餁夂?，四季分明，春季冷暖空氣交替頻繁，主要以降雨為主，降雨量約占年降水量的15%，夏季氣溫相對穩(wěn)定，月平均氣溫一般在23 ℃左右，夏季為一年中的主要降水期，平均降水量為42.6 mm，約占全年降水量的63.3%。然而秋季氣溫變化較大，降溫快，降水也只占全年的16.2%，冬季又是一個天氣少變的季節(jié)，溫度低寒冷且降雪少。然而，據(jù)統(tǒng)計研究區(qū)的地下水儲量為42.09×108m3。

1.2 水資源概況

和靜縣境內(nèi)地形復(fù)雜，多山區(qū)，河流分布較大，水資源較豐富，研究區(qū)內(nèi)擁有巴音布魯克草原，是全國最大的濕地草原，是境內(nèi)諸多主要河流的發(fā)源地，如開都河、黃水溝、瑪納斯河和鞏乃斯河等，其主要含水層為上更新統(tǒng)到全新統(tǒng)的沖洪積層，地表水年徑量約為57.78×108m3。地下水資源主要貯存在沖洪積扇、洪積層、湖積層和平原層沖積中。和靜縣北部為典型的莫呼查汗沖積扇、哈合仁溝沖積扇,黃水溝沖積扇,黃水溝-夏資合提溝之間洪積扇。而西部及中部以開都河沖積扇及沖積平原為主。區(qū)域內(nèi)基本上為單一結(jié)構(gòu)卵礫石，砂礫石。所以地下水資源量為42.09×108m3，在研究區(qū)內(nèi)地下水埋藏深度最深約為24.8 m，持續(xù)向南地下水位埋深依次降為15.2 m、6.5 m。如表1可看出研究區(qū)徑流量主要為三部分組成，即開都河、黃水溝和清水河合計約11.527億 m3。同時，由于和靜縣的地形復(fù)雜多樣，導(dǎo)致在研究區(qū)形成變化多端的氣候類型，使得降水在時間和空間上分布不均。表2顯示春秋季多干旱、夏季多洪水。夏季的水量超過一年中的一半，而冬季水量在一年中最少，甚至十分之一都不到，僅為0.3%，而春季和秋季水量則在十分之一左右。據(jù)多年平均統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，最大月平均流量與最小月平均流量之比約為180，差距非常大，且研究發(fā)現(xiàn)僅有5、6、7、8這四個月的月平均流量大于整年的平均流量，其余月份均小于年平均流量。

1.3 區(qū)域水文水資源研究領(lǐng)域的特點

隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人口的逐漸增多，人們生活水平逐步上升，從而水資源的利用問題日漸突出，所以水文水資源的研究不僅是我國西北干旱地區(qū)的研究重點，也是世界性的熱門話題。水資源是發(fā)展國民經(jīng)濟不可缺少的重要自然資源，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著科技的快速進步，使得水資源受人類活動的影響越來越大，導(dǎo)致水資源問題成為世界性重點問題，是水資源研究的新方向新要求?，F(xiàn)如今，在科技發(fā)達的社會，水資源研究領(lǐng)域的特點主要表現(xiàn)在整體性、復(fù)雜性、關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性以及科技性。當(dāng)今社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境形成統(tǒng)一整體，體現(xiàn)了水資源研究領(lǐng)域的整體性和系統(tǒng)性，而從內(nèi)部分析，水資源研究領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)性主要表現(xiàn)為人類生產(chǎn)生活用水和水資源短缺之間的矛盾關(guān)系，為了可持續(xù)發(fā)展，對水資源的合理利用越來越重視，逐漸形成信息化科學(xué)技術(shù)高效節(jié)水模式，然而這個過程隨著科技的發(fā)展，人類活動的復(fù)雜化以及水資源研究領(lǐng)域的不斷拓展，使得研究問題不斷復(fù)雜化、卻也在一定條件下變得科技化。這些科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和支持，增加了水文水資源的研究進度，提高了水文水資源研究的效率，推動了水文水資源科學(xué)研究的進展。

表1 新疆和靜縣控制站徑流量統(tǒng)計表 108 m3

表2 和靜縣水資源年內(nèi)分配表

2 區(qū)域水文水資源發(fā)展方向

水文水資源的研究方向主要有基礎(chǔ)研究、綜合研究和應(yīng)用研究。

(1)基礎(chǔ)研究是指對該研究區(qū)水文水資源的勘察與了解，是對當(dāng)前存在的水文水資源問題的研究與探討。具體包括水文系統(tǒng)、水文計算以及試驗性水文水資源研究等，以上問題均為當(dāng)前和靜縣水文水資源研究的重點問題，同時為和靜縣水文水資源的后續(xù)研究提供理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。和靜縣是以灌溉農(nóng)、林業(yè)為基礎(chǔ)的地區(qū)，在整個水文系統(tǒng)中地表水資源的保護及利用占主導(dǎo)地位。通過以往的水文計算及試驗分析可知和靜縣產(chǎn)生的地表水徑流量較大，但是由于和靜縣片區(qū)占有量少，水資源分布較分散，需補給地下水。所以和靜縣存在的水文水資源問題為自身生態(tài)需求量大，但是研究區(qū)水資源分散，有些地區(qū)水資源含量無法達到生態(tài)需求。

(2)綜合研究即為水資源的合理開發(fā)利用、水環(huán)境安全與生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)聯(lián)性、節(jié)約水資源、經(jīng)濟發(fā)展模式和水資源控制體系等整體進行統(tǒng)一研究的形式，綜合研究可以提高水資源的利用率，拒絕浪費水資源，從而可以促進經(jīng)濟的發(fā)展。該研究區(qū)和靜縣因兩個主要因素，分別為經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護，從而構(gòu)成兩個競爭性用水形態(tài)，使得水資源需求強烈，供需矛盾突出。根據(jù)對和靜縣地表水資源可利用量的研究結(jié)果分析，和靜縣地表水資源量為57.78×108m3，按照人均或者地理面積平均來算，水資源平均量均較大，該研究區(qū)是均數(shù)較大、水資源相對較多的地區(qū)。但是為了實現(xiàn)和靜縣經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化循環(huán)，必須確定可行性較高且適宜和靜縣地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展模式和水資源控制體系，將節(jié)水作為這一切規(guī)劃和設(shè)計的基礎(chǔ)理念。

(3)應(yīng)用研究，應(yīng)用主要包括兩大部分，即水循環(huán)和水平衡，水循環(huán)是指降雨、地表水、地下水和土壤水等之間的轉(zhuǎn)換過程，而水平衡以水鹽平衡為主，是該研究區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心條件，具體是指水資源的循環(huán)利用與水中鹽含量的總體動態(tài)平衡。需要對水環(huán)境中鹽分的運移和累積過程進行仔細(xì)深入的研究，通過水資源的科學(xué)合理循環(huán)對鹽分含量進行控制、且控制水環(huán)境的污染，利用科學(xué)技術(shù)來保護水資源，解決現(xiàn)如今的水域安全等問題。和靜縣境內(nèi)河流分布較廣，水資源儲備較豐富，地表水以及地下水資源均在該地區(qū)發(fā)揮重要作用，從而水域安全也應(yīng)該深入研究，以提高該研究區(qū)水資源利用率。首先需要對水質(zhì)進行評價，和靜縣各河流天然水質(zhì)較優(yōu)，由于河流補給源不同，使得和靜縣河流表現(xiàn)出地域特征，如黃水溝、開都河和瑪納斯河為礦化度較高的硬水。然而，和靜縣又是新疆重要的礦產(chǎn)資源、水資源、能源、農(nóng)林牧業(yè)資源含量較多的重要區(qū)域。所以，研究和靜縣的無害化水循環(huán)和優(yōu)質(zhì)化水平衡，形成科學(xué)合理的循環(huán)模式，是該研究區(qū)的重要發(fā)展方向。

3 研究區(qū)區(qū)域水文水資源研究領(lǐng)域的重點問題

3.1 氣候變化對水文水資源的影響

據(jù)IPCC報告可知，全球二氧化碳濃度在持續(xù)增加，導(dǎo)致全球氣候變暖，溫度上升，同時新疆和靜縣研究區(qū)近年來氣溫也呈上升趨勢。在研究區(qū)氣候變暖溫度上升對各類環(huán)境都造成了影響，尤其是對水文水資源的影響較大，使得該研究區(qū)降水量出現(xiàn)逐年增加的趨勢，由表2可知，和靜縣水量高度集中在夏季，生活用水增加，農(nóng)田灌溉用水增加，出現(xiàn)大量棄水，水資源浪費嚴(yán)重，同時由于降水量的增大自然災(zāi)害的出現(xiàn)頻率也在顯著增加。而且氣候變化使得降水強度和降水頻度相對往年均呈現(xiàn)增加趨勢。但是由于研究區(qū)河流眾多，蒸發(fā)量大、水資源浪費嚴(yán)重、水資源滲透現(xiàn)象普遍存在等多因素的影響導(dǎo)致該區(qū)域水資源利用效率并未得到提升[3]。通過對研究區(qū)氣溫、降水量以及徑流量、地下水流量等因素的長期勘察觀測可以深入了解研究區(qū)的氣候變化，當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)政府部門應(yīng)該參照今年氣候變化數(shù)據(jù)研究制定方案應(yīng)對氣候變化對水文水資源帶來的不利影響。因此，為了使水資源能滿足和靜縣經(jīng)濟發(fā)展的需要，在未來規(guī)劃中，應(yīng)該注重外界環(huán)境的影響，以修建水庫、水電站、以及灌溉工程等來緩解和靜縣用水矛盾，減少災(zāi)害，促進和靜縣可持續(xù)發(fā)展。

3.2 水資源可利用量及其利用率的評價及展望

水資源可利用量是從資源的角度分析可能被利用的水資源量，是統(tǒng)籌分析河道水資源與生態(tài)環(huán)境的共生關(guān)系，在滿足大自然生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡不被破壞時的最小需水量的前提下，可以選擇供給人類生產(chǎn)生活的用水量達到最大值。這就是人類在可持續(xù)發(fā)展的道路上可用水資源的理論最大選擇量，假如人類肆意用水使得人們綜合用水量超過最大限制，則會破壞生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)，且造成的影響是無法挽回的。在研究區(qū)的水資源可利用量是經(jīng)過實地考察且利用科學(xué)的計算方法而得出來的理論數(shù)據(jù)，這與人類的日常生活息息相關(guān)，據(jù)和靜縣水文站實測統(tǒng)計可得和靜縣總產(chǎn)水量達到59.3%，其水資源補給主要有三種形式，第一為融雪、降雨補給，且為主要形式；第二為山區(qū)的地下水補給，補給量較少；第三則為最普遍的地表徑流，然而和靜縣的河流豐富地形復(fù)雜，導(dǎo)致徑流方式也較復(fù)雜。由于和靜縣的發(fā)展還不到位，水資源監(jiān)測的山區(qū)戰(zhàn)網(wǎng)不足，且分布不均勻；水資源的存在形式以及循環(huán)方式流程繪制方面技術(shù)欠缺，測量有困難且需要驗證；水面蒸發(fā)量實測資料有限，水質(zhì)監(jiān)測工作面對地下水仍存在問題；水利建設(shè)科學(xué)技術(shù)較落后，經(jīng)濟實力支持不到位，缺少水源工程；水資源保護和利用制度不夠優(yōu)化不夠完善，水域安全不能完全解決，供水安全保障還需改善。所以應(yīng)該倡導(dǎo)大家在日常生活中要節(jié)約水資源，合理配置水資源，從而維護生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡[4]。然而水資源利用率對該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的保護均具有重要的實際意義。所以，在現(xiàn)在這個經(jīng)濟社會，需要引入水資源可利用量及水資源利用率的評價標(biāo)準(zhǔn)，為該地區(qū)水資源的科學(xué)利用提供可行的限制條件。

3.3 地下水資源可持續(xù)利用分析

地下水是指研究區(qū)貯藏在地表耕層以下各種形式的重力水，是水資源的重要組成部分，由于水量穩(wěn)定，水質(zhì)較好，是農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)礦產(chǎn)用水和城市水源的主要選擇之一。和靜縣是以灌溉為主的農(nóng)林業(yè)地區(qū)，但是隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，為了滿足人類生活用水需要，人類活動已經(jīng)嚴(yán)重威脅到地下水水資源安全，如生活污水、工業(yè)廢水的無標(biāo)準(zhǔn)排放以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥的濫用等都會形成地下水的污染。且在一定條件下，地下水也會引起鹽漬化、沼澤化、地面沉降、滑坡等不利自然現(xiàn)象。同時，在和靜縣地下水的水質(zhì)監(jiān)測仍然是一個需要改善的環(huán)節(jié)，為進一步了解和靜縣內(nèi)各河流水鹽平衡問題以及分布規(guī)律，監(jiān)測水域安全，解決水資源污染問題，必須在生產(chǎn)生活中采取一定的措施防止地下水資源的進一步污染，從而達到保護地下水資源的目的，同時應(yīng)該加強對地下水資源的水源參數(shù)和水質(zhì)條件以及地下水水位變化情況的研究，還要重點研究地表水、土壤水和地下水之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，提高地下水資源的利用率，加強對地下水資源的合理分配及利用，保護地下水資源促進地下水資源的可持續(xù)利用。

4 結(jié)語

目前，我國許多地區(qū)存在水資源短缺的問題，然而研究區(qū)和靜縣水源分布不均，地區(qū)性水資源缺乏嚴(yán)重，導(dǎo)致很多問題發(fā)生，如干旱農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)作物減產(chǎn)、有些山區(qū)人類生活受到影響、有些地區(qū)生態(tài)環(huán)境無法維持，所以就現(xiàn)狀分析來看，加強對地區(qū)水文水資源的研究，且結(jié)合周邊環(huán)境因素充分分析，使環(huán)境保護、經(jīng)濟發(fā)展與水文水資源的開發(fā)利用和保護問題綜合形成一個整體性，從而促進該研究區(qū)的經(jīng)濟快速發(fā)展以及優(yōu)化生態(tài)環(huán)境保護模式。