葉爾羌河平原綠洲耗水的初步分析

開賽爾·斯依提 朱衛東 吐爾洪·亞生

（喀什地區葉爾羌河流域管理局 莎車 844700）

1 監測區總體水均衡與耗水

1.1 監測區地表水均衡

根據監測結果，將1993～2002年各年監測區流入水量WI（Ⅰ-Ⅰ斷面）、流出水量WD（Ⅱ-Ⅱ斷面）及相應監測區消耗水量△W（WI～WD）列于表 1。

表1 監測區年來量及耗水量 單位：億m3

山區來水量相近時，全監測區地表水利用量亦相近，監測區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 監測區總耗水量及陸面蒸發量

監測區總耗水量應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）、地下水的側向滲入量GWⅠ和側向排出量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轉化為監測區的陸面蒸發量，用年耗水量△W除以監測區面積F，即可得到以mm計的監測區年陸面蒸發量ET。

監測區面積，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果而得。監測區總耗水量及陸面蒸發量見表2。表中ET（1）不計降水量，ET（2）計入了降水量。

表2 監測區總耗水量及陸面蒸發量

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

根據上述分析結果，在當前葉爾羌河平原綠洲的組成和灌區用水水平下，監測區綠洲陸面蒸發有如下特點：

綠洲陸面蒸發主要消耗綠洲引用山區河水，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，降水占陸面蒸發只有3%。只有在枯水年、降水又多的年份，降水可占陸面蒸發的20%，這反映了內陸干旱地區的蒸發消耗特點。

陸面蒸發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 由灌區引水量估算監測區耗水量

1.3.1 引水量及水量平衡

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

圖1 監測區耗水計算示意圖

監測區的耗水（水量消耗）可分為河道內耗水和河道外耗水。河道內耗水△W即河道的水面蒸發損失為

河道外的耗水為

上兩式中IW——灌區自河道的引水量；

DIR——灌區退入河道的水量；

RRI——河道的側滲量；

DR——灌區的排水量（排出區外）；

IWOUT——區外用水量。

因此，監測區的耗水為

式中 （IW－DI）＝IWC——灌區自河道的凈引水量（引水與退水差）；

（RRI＋RE0）＝RRE——監測區內的河道水量損失；（DR＋IWOUT）引、排出到區外的水量。

1.3.2 監測區年耗水量計算

由引水、區外用水、排水、和河道水量損失的監測資料與計算結果，按引水量法計算監測區年耗水量，結果見表3。表3的結果與表2的結果完全符合。

表3 監測區年耗水量 單位：億m3

2 監測區各類土地耗水量估算

2.1 監測區土地分類及面積

將監測區內土地粗略分為四類：水面（水庫、河道、洼地積水）、農田林地（含城鎮）、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，人工量算各類土地面積，結果見表4。

2.2 各類土地耗水量估算——蒸發系數法

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的蒸發強度（年蒸發mm數）估算。年水面蒸發量（mm）一般相對容易確定，本報告的蒸發系數法根據各類土地面積年蒸發量（mm）與年水面蒸發量（mm）的比值基礎上估算各類土地的年耗水量。

設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為農田林地，j=3為沼澤草場，j=4為沙荒地；EOi為第i年該區水面蒸發量。

表4 各類土地面積 單位：km2

設各類土地的年蒸發系數為 Kj，其中 K1=1，K2～K4待求。區內第i年第j類土地的耗水量計算值Wij為

監測區第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系數并估算了相應的耗水量。

2.2.2 水面蒸發量與各類土地蒸發系數估計

年蒸發量E20為1993～2002年灌區5縣氣象站平均值。本文根據水鹽監測水面蒸發場的觀測資料，初步分析的折算系數為0.6。

各類土地蒸發系數根據經驗或通過試算確定，以下分析時，蒸發系數的確定按下述思路處理。

水面蒸發，取 K1＝1。

農田林地即灌溉地（灌溉的耕地、林地和草地），其蒸發即耗水量在現狀來水多、引水多、耗水亦多的情況下，蒸發系數K2顯然和年來水量有一定關系。

沼澤草場，包括洼地的沼澤濕地、自然的林草荒地，前者蒸發量較大，應與灌溉地相近；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，蒸發系數應較灌溉地為小，在估算中取K3=0.5K2。

沙荒地即綠洲內零星的沙丘、沙地，年蒸發量較小，估算其蒸發量時取K4＝0.1K2。

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

圖2 農田林地（灌溉地）蒸發系數與來水量

2.3 各類土地耗水量估算結果與比較

按上述思路，各類土地蒸發耗水量計算結果見表5。

3 監測區耗水量估算不同方法的比較

用以上有三種方法估算了監測區1993～2002年的年耗水量：

a.斷面法，即應用Ⅰ-Ⅰ斷面和Ⅱ-Ⅱ斷面的水量差。

b.引水量法，即根據灌區引水量、區外用水量、排水量和河道水量損失估算監測區耗水量。

c.蒸發系數法，即根據監測區各類土地面積和蒸發系數估計各類土地耗水量。

表6為三種方法計算的1993～2002年監測區年耗水量的結果及比較。結果表明：引水量法（B）與斷面法（A）的結果相近，兩者相差，主要是斷面法中考慮了地下水側向流入與流出差（2000萬m3）。蒸發系數法（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，計算或估算監測區的年耗水量都是可行的。

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

引水量方法表示引水量與耗水量的關系，在加強用水管理、實施水量控制調度時，是一限制監測區耗水的實用方法。

蒸發系數法可對監測區及其各類土地耗水量作宏

觀上的估計。

表5 各類土地蒸發蒸騰耗水量 單位：億m3

表6 監測區耗水量計算值與監測值對比 單位：億m3

4.2 葉爾羌河平原綠洲耗水的初步分析與認識

在葉爾羌河平原綠洲山區來水、綠洲土地類型結構及組成、灌溉用水管理水平與方式的現狀條件下，對綠洲陸面蒸發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）和水面蒸發的耗水。水面蒸發分為河道、渠道和水庫的水面蒸發和洼地的水面蒸發。洼地水面蒸發并入非灌溉地（洼地）的耗水。由此整理的監測區分類耗水情況見表7（表7中水面蒸發只是河道、渠道和水庫的水面蒸發）。

表7 監測區分類耗水估算統計 單位：億m3

以上初步估算結果表明：1993～2002年葉爾羌河平原綠洲監測區的總耗水中，灌溉地的耗水約為62%，非灌溉地約為30%，水面蒸發約8%。非灌溉地的自然生態耗水占有相當的比例。

農田林地的蒸發系數初步估計為0.6～0.85。來水少的枯水年蒸發系數小，如0.6，年蒸發蒸騰量約750mm；一般年份蒸發系數約為0.7左右,年蒸發蒸騰量約875mm左右；來水多的年份蒸發系數大，如0.85，年蒸發蒸騰量可接近或大于1000mm。

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

沙荒地的蒸發系數為0.05～0.01，年蒸發量為60～130mm。

5 結語

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

有關干旱區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，有些甚至是經驗性的，相關的監測試驗和分析工作還需繼續大力加強。