叶尔羌河平原绿洲耗水初步分析（程仲雷,马自更,宣小忠）

时间：2022-02-25 15:25:21 浏览量：次

摘要本文通过对近10年来对叶河流域有关基础资料的整理与分析，对叶河平原绿洲好水情况作了初步分析，得出各类土地耗水及特点，对于平原绿洲水资源配置与利用具有一定指导意义，同时增强人与自然和谐共存地理念，正确处理人工生态和自然生态的关系。

关键词叶尔羌河平原绿洲耗水

1 监测区总体水均衡与耗水

1.1 监测区地表水均衡

根据监测结果，将1993～2002年各年监测区流入平原绿洲水量WI(Ⅰ-Ⅰ断面)、流出平原绿洲水量WD(Ⅱ-Ⅱ断面)及相应监测区消耗水量△W(WI～WD)

山区来水量相近时，全监测区地表水利用量亦相近，监测区耗水随来水量增加而增大，但占来水量的比例随来水量增大而降低。

1.2 监测区总耗水量及陆面蒸发量

监测区总耗水量应分别考虑地表水的引入量IW(Ⅰ-Ⅰ断面水量)和排出量WD(Ⅱ-Ⅱ断面水量)、地下水的侧向渗入量GWI和侧向排出量GWO、以及降水量P。作为年均衡，忽略地下水和土壤水的贮变量，年耗水量△W为

△W＝(WI－WD)＋(GWI－GWO)＋P (1)

忽略地下水和土壤水年贮变量后，年耗水量△W转化为监测区的陆面蒸发量，用年耗水量△W除以监测区面积F，即可得到以mm计的监测区年陆面蒸发量ET。

ET＝△W/F (2)

监测区面积，即Ⅰ-Ⅰ断面～Ⅱ-Ⅱ断面间的绿洲面积，面积为9356.2km2，由遥感图人工判读结果而得。监测区总耗水量及陆面蒸发量如表2。表中ET(1)不计降水量，ET(2)计入了降水量。

在当前叶尔羌河平原绿洲的组成和灌区用水水平下，监测区绿洲陆面蒸发有如下特点：绿洲陆面蒸发主要消耗绿洲引用山区河水，降水量所占比重较小。在平水年，降水接近多年平均值时，降水占陆面蒸发的8%左右；降水偏多时)也只占12%左右。在丰水年、降水又偏小时降水占陆面蒸发只有3%。只有在枯水年、降水又多的年份，降水可占陆面蒸发的20%，这反映了内陆干旱地区的蒸发消耗特点。

陆面蒸发ET随来水量WI，降水量P的增大而加大，尤以前者为更明显。陆面蒸发量在由枯水年到平水年时增加较多，由平水年到丰水年时增加相对为少。

1.3 由灌区引水量估算监测区耗水量

(1)引水量及水量平衡

上述监测区的耗水是由监测区上断面(Ⅰ-Ⅰ)和下断面(Ⅱ-Ⅱ)的水量差估算的，可称为断面法。监测区的耗水也可由监测区的引水、由水量平衡来估算，如图1所示，简称为引水量法。

监测区的耗水(水量消耗)可分为河道内耗水和河道外耗水。河道内耗水△W即河道的水面蒸发损失：

△W(河道内)＝RE0 (3)

河道外的耗水为：

△W(河道外)＝IW－DIR＋RRI－DR－IWOUT (4)

其中，IW为灌区自河道的引水量，DIR为灌区退入河道的水量，RRI为河道的侧渗量, DR为灌区的排水量(排出区外)，IWOUT为区外用水量。

因此，监测区的耗水为：

△W＝(IW－DI)＋(RRI＋RE0)－(DR＋IWOUT) (5)

式中：(IW－DI)＝IWC为灌区自河道的净引水量(引水与退水差)；

(RRI＋RE0)＝RRE为监测区内的河道水量损失；

(DR＋IWOUT)为引、排出到区外的水量。

(2)监测区年耗水量计算

由引水、区外用水、排水、和河道水量损失的监测资料与计算结果，按引水量法计算监测区年耗水量结果如表3，结果与表2的结果完全符合。

2 监测区各类土地耗水量估算

2.1 监测区土地分类及面积

将监测区内土地粗略分为四类：水面(水库，河道、洼地积水)，农田林地(含城镇)，草场、沼泽(含胡杨)与沙荒地。以1990年和2002年遥感图(1/20万)为基础，

2.2 各类土地耗水量估算——蒸发系数法

(1)各类土地耗水量的估算方法

各类土地的耗水量可由各类土地的面积及相应的蒸发强度(年蒸发mm数)估算。年水面蒸发量(mm)一般相对容易确定，本报告的蒸发系数法是根据各类土地面积年蒸发量(mm)与年水面蒸发量(mm)的比值，在此基础上估算各类土地的年耗水量。

设Wi为第i年的年耗水量；Fij为第i年第j类土地面积，j=1为水面，j=2为农田林地，j=3为沼泽草场，j=4为沙荒地；EOi为第i年该区水面蒸发量。

设各类土地的年蒸发系数为kj，其中K1=1，K2～K4待求。区内第i年第j类土地的耗水量计算值Wij为

Wij=KjEOiFij (6)

监测区第i年总耗水量Wi

Wi= ij= KjEOiFij (7)

可求取或试算出一组Ki，使得

SS= 2=min (8)

按上述思路，试算了各类土地的蒸发系数并估算了相应的耗水量。

(2)水面蒸发量与各类土地蒸发系数估计

年蒸发量E20为1993～2002年灌区5县气象站平均值。本文根据水盐监测水面蒸发场的观测资料、初步分析的折算系数为0.6。

各类土地蒸发系数根据经验或通过试算确定，以下分析时，蒸发系数的确定按下述思路处理。

水面蒸发，取K1＝1。

农田林地即灌溉地(灌溉的耕地、林地和草地)，其蒸发即耗水量在现状来水多、引水多、耗水亦多的情况下，蒸发系数K2显然和年来水量有一定关系。

沼泽草场，包括洼地的沼泽湿地、自然的林草荒地，前者蒸发量较大应与灌溉地相近；后者由于灌溉用水量不断增加，与历史情况相比、覆盖度和生长状况已有较大的变化，蒸发系数应较灌溉地为小，在估算中取K3=0.5 K2 。

沙荒地即绿洲内零星的沙丘、沙地，年蒸发量较小，估算其蒸发量时取K4＝0.1 K2 。

由上述，各类土地蒸发量的估算，主要是确定灌溉地的蒸发系数K2 。由经验和试算，采用如下(图2略)蒸发系数K2和来水量的关系。

2.3 各类土地耗水量估算结果与比较

3 监测区耗水量估算不同方法的比较

以上有三个方法估算了监测区1993～2002年的年耗水量：

①断面法，即应用Ⅰ－Ⅰ断面和Ⅱ－Ⅱ断面的水量差；②引水量法，即根据灌区引水量、区外用水量、排水量和河道水量损失估算监测区耗水量；③ 蒸发系数法，即根据监测区各类土地面积和蒸发系数估计各类土地耗水量。

三种方法计算的1993～2002年监测区年耗水量的结果及比较。结果表明引水量法(B)与断面法(A)的结果相近，两者相差、主要是断面法中考虑了地下水侧向流入与流出差(2000万m3)。蒸发系数法(C)与断面法比较，年耗水量相差1.4～9亿m3，十年平均相差0.7亿m3；绝对值相差2.1～14％，十年平均为1.2％。

4 绿洲及各类土地耗水初步分析

(1)平原绿洲耗水计算与分析方法

总体上，三种方法估算的十年平均耗水量较为接近，计算或估算监测区的年耗水量都是可行的。

断面法只要有监测区上游和下游两个监测断面的水量监测资料，作为黑匣子模型、是计算监测区耗水量最直接、最可靠的方法。

引水量方法表示引水量与耗水量的关系，在加强用水管理、实施水量控制调度时，是一限制监测区耗水的实用方法。

蒸发系数法可对监测区及其各类土地耗水量作宏观上的估计。

(2)叶尔羌河平原绿洲耗水的初步分析与认识

在叶尔羌河平原绿洲山区来水、绿洲土地类型结构及组成、灌溉用水管理水平与方式的现状条件下，对绿洲陆面蒸发和各类土地耗水可作如下初步分析。

绿洲总耗水包括灌溉地(耕地、园地和人工灌溉的林地、草地)，非灌溉地(洼地、沼泽湿地、自然林草荒地、沙丘沙地)和水面蒸发的耗水。水面蒸发分为河道、渠道和水库的水面蒸发和洼地的水面蒸发。洼地水面蒸发并入非灌溉地(洼地)的耗水。由此整理监测区分类耗水如表7(表中水面只是河道、渠道和水库的水面蒸发)。

以上初步估算结果表明，1993～2002年叶尔羌河平原绿洲监测区的总耗水中，灌溉地的耗水约为62％，非灌溉地约为30％，水面蒸发约8％。非灌溉地的自然生态耗水占有相当的比例。

农田林地的蒸发系数初步估计为0.6～0.85。来水少的枯水年蒸发系数小、如0.6，年蒸发蒸腾量约750mm；一般年份蒸发系数约为0.7 左右, 年蒸发蒸腾量约875mm左右；来水多的年份蒸发系数大，如0.85，年蒸发蒸腾量可接近或大于1000mm。

沼泽、草场(不含洼地水面)的蒸发系数0.3～0.45，年蒸发耗水量约350～550mm。

沙荒地的蒸发系数为0.05～0.01，年蒸发量为60～130mm。

5 结语

通过十年水盐监测资料，初步分析了叶尔羌河平原绿洲监测区各年的总耗水量、和不同土地利用类型的耗水量，这对于认识绿洲的耗水特点和组成，分析内陆干旱地区水资源承载能力，进行水土资源配置和水资源利用规划，以及加强灌区用水管理具有一定价值。

有关干旱区绿洲耗水的计算与分析正是以往工作簿弱之处，以上的分析是初步的、有些甚至是经验性的，相关的监测试验和分析工作还需继续大力加强。

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