印度河流域水资源一体化管理框架研究

李运辉 陈献耘 沙海明

(南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京 210029)

印度河流域水资源一体化管理框架研究

李运辉 陈献耘 沙海明

(南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京 210029)

印度河流域目前面临着人口增长、快速城市化和工业化、环境恶化、资源无节制的开发、低效用水和气候日趋恶化等诸多挑战，为此，印度和巴基斯坦两国计划从供水管理和需水管理(WDM)两方面加强对印度河流域的管理。简要介绍了该流域当前和未来水资源可持续一体化管理(IWRM)框架。

流域水资源;水资源管理;资源一体化;管理框架;印度河

印度河流域是世界上耗水量最大的流域之一。每年的特定时期，水甚至不能真正地流入大海，使其成为一个封闭流域［1］。如今它依然面临与水资源有关的很多问题。人口增长、快速城市化和工业化、环境恶化、低效用水和贫困(经济水短缺)、气候变化等因素都将对未来数十年造成更大的挑战。

印度河流域水循环的研究课题包括水文和可用水资源、气候变化对冰川和水文状况的影响、农业需水和生产力、地下水管理、水库泥沙、生态河流和印度河三角洲、水政策以及水资源管理等［2－3］。

本文概述了该流域的IWRM。

1 印度河流域概况

印度河流域涉及4个国家，其中巴基斯坦流域面积最大，真正的上游部分在印度、中国和阿富汗。超过40%的面积海拔超过2 000 m。现代印度河流域面积要小些，原因是流经印度拉贾斯坦邦塔尔沙漠的瑟勒斯沃蒂河(或克格尔河)目前直接流入阿拉伯海，而不是流入印度河。

在该流域的约1.93亿总人口中，巴基斯坦、印度和阿富汗各占72%、23%和5%，由于恶劣的喜马拉雅地貌特征，中国人口几乎为零。在灌溉面积中，巴基斯坦约占74%，印度约占24%。印度河流域灌溉系统(IBIS)是世界上最大的灌溉系统。其中，巴基斯坦需水量最高，其次是印度。本文集中研究这两个地区。

印度河流域最湿润的地区是喜马拉雅－喀喇昆仑－兴都库什(HKH)山南坡。该流域北部的高山区域以及低地，如印度的拉达克，非常干燥。流域干燥指数从湿润到超干。其冰川面积非常大，为37 134 km2［4］。

主要农业地区位于巴基斯坦和印度旁遮普地区的一些省份。巴基斯坦的信德省也是一个重要的农业区，主要的灌溉系统位于这些地区。目前，灌溉农业占印度河流域用水需求的90%以上。该流域实施粗放农业的大量地区通过雨水灌溉。

2 面临的主要挑战

2.1 概 况

该地区面临人多且贫困、资源无节制开发和生产力水平低等各种极端压力，人口的增长将导致更高的需水量。气候变化对水资源影响是积极的还是负面的仍然不确定。面临的挑战主要有:

(1)人口增加和城市化与工业化加速，导致生活和工业、粮食以及能源生产的需水量更高;

(2)通过对印度河和恒河流域进行的观测发现，资源无规划的利用、地表水到地下水利用的转变正加速地下水资源的枯竭;

(3)粮食生产的低效用水;

(4)泥沙淤积导致水库库容下降;

(5)涝渍和盐碱化、有产能的农业用地损失、土地退化、地表水和地下水资源污染;

(6)气候变化使可用水发生改变;

(7)增加环境流量以维持河流以及印度河三角洲的生态系统，并防止盐水进一步入侵该三角洲;

(8)沿河国家之间的紧张局面。

2.2 水资源变化和气候变化

源于印度河流域人烟稀少的上游山地的水资源对于人口稠密，且只有粗放灌溉系统的半干旱和超干旱低地来说极其重要。在多山地区的许多流域，以雪和冰形式的季节性蓄水对低地非常重要，故应至少进行季节层面上的水资源管理分析。研究表明，冰雪融水在印度河流域相当重要。冰雪融化产生的流量是下游地区自然生成总流量的151%。约40%的冰雪融水源自冰川，60%的来源于雪盖。2010年最新研究结果强调了冰川融水对印度河的重要性，印度河流域水文情势如下［5－6］:

(1)中纬度的雪情势，水流取决于季节性融雪，对整个水流贡献最大;

(2)非常高纬度的冰川情势，河流水量取决于夏季温度;

(3)降雨情势，取决于季风季节期间降雨的径流，对喜马拉雅南部丘陵以及平原地区的用水起决定作用。

气候变化肯定会影响水资源的时空可用性，然而对印度河流域的影响仍不确定。2011年的最新研究表明，岩屑覆盖可能有助于了解HKH地区冰川退缩的原因。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的一份错误的报道激起了关于喜马拉雅冰川当前状态和未来演变的争论。按照学者谢勒(Scherler)的理论(2011年)，喀喇昆仑地区的冰川几乎是静止的。而在喜马拉雅西部、中部和东部的冰川正在退却。喀喇昆仑地区一半的冰川是稳定的或甚至在前进，而整个亚洲高山地区约2/3的冰川正在退却。这与盛行的观点相悖，即在HKH地区所有冰川正在退却。这强调了印度河流域未来可用水预测的不确定性以及进一步研究的必要性。

2.3 需水增加

生活和工业用水、粮食以及能源生产需水量的增加主要与该流域预测的人口增长有关，并与城市化、工业化的加速和生活水平的提高有关。据联合国预计，到2025年，巴基斯坦人口将由目前的1.85亿增加到2.46亿，到2050年将达到3.35亿。同样，也预测了该流域印度部分的人口增长情况。到2025至2050年，旁遮普邦的人口数量将由目前的2 700万(占印度河流域印度人口的60%)左右增加到2 900万。印度河流域的阿富汗地区目前居住着约1 000万人。据联合国预测，阿富汗人口将从目前的2 900万增加到2025年的4 500万和2050年的7 400万。喀布尔市位于印度河流域，其人口自2001年起增加了3倍，达到约450万，使其也许成为近8 a来世界上人口增长最快的城市［7］。在该流域的中国部分居住的人口数极少。

2.4 从地表水资源到地下水资源利用的转变

在过去的几十年，出于灌溉、民用和工业用水目的，在印度河流域出现了从地表水资源到地下水资源利用的转变。简易的钻孔技术使甚至贫困的农民都能取得地下水。在巴基斯坦超过80%的地下水开发是通过小容量的管壁来完成的。在过去几十年，印度河流域主要农业区管壁的数目急剧增长。到20世纪60年代早期，巴基斯坦23%的土地遭受涝渍和作物根区盐碱化。为此，最初通过安装大量管壁来降低地下水水位。随后，农民使用地下水来直接替代或补充地表水灌溉。

IBIS自流供水系统对管理和运行要求极低。其运行基于连续的供水，且与实际的作物需水量无关。尽管其库容有明显增加，但实际上还是一个基于供给的系统，故不能调节作物季节变化的需水量。地下水开发使许多农民的灌溉用水得到补充并可应对地表水供应的不确定性。开发地下水资源不仅使农民增加了粮食产量和收入，使其收入多样化，而且还减少了季节性和自然灾害对农业生产的负面影响。

然而，目前地下水抽取与补充极不平衡。在巴基斯坦和印度，地下水水位都降到了警戒值。2002年4月～2008年6月，印度河流域储水量每年损失10 km3。地下水水位过度下降使抽取地下水更加昂贵。结果，许多井无水可取，而水位继续下降，且盐碱化加重。

3 IWRM框架

印度河流域和印度未来可持续IWRM的目标为［8］:

(1)保障资源利用的可持续性，并研究制定保证高生产率的具有地区差异性的政策;

(2)制定和执行严格的地下水管理和能源消耗政策;

(3)增强粮食生产的安全性;

(4)提出土地用途分类和改进基础设施的政策变化。

可持续IWRM实践包括供水管理和需水管理。

3.1 供水管理

(1)缺水、雨水收集和人工地下水补充(AGWR)。由于印度河流域内降水的季风特性和冰雪融水的季节性以及作物需水的季节性变化，蓄水很重要。过去，建设了很多大型水库(例如塔贝拉)，并且农民逐渐从地表水利用转到地下水进行灌溉以应对这些自然条件的变化。然而，地下水的抽取速度要远远快于其自然补充速度。

多用途大坝和分散的雨水收集在印度河流域是相当重要的。雨水收集同时也防止土壤侵蚀，其重点在于:①收集生活用水(如屋顶雨水收集);②补充天然水;③通过小型节制坝增加地下水的注入或小水库蓄水。分散的雨水收集对贫困社区很重要。为了维护下游地区的利益，上游地区应该在IWRM框架下进行蓄水，并应该维持环境流量［9］。

如果有合适的含水层，AGWR和其他蓄水方法相比有许多优点，如低蒸发率、自然处理，并可提高应对季节性供水和需水变化的蓄水能力。

应尽可能地维护印度河及其支流的天然洪泛区。由于人口增加，这些洪泛区逐渐有人居住，在季风季节河流的淹没区域变得很小了。通过可持续洪泛区管理，大量季风洪水能得到暂时储存，地下水可得以补充。

(2)水库管理。在印度河流域，泥沙淤积已导致库容下降。印度河及其支流含沙量很高，严重影响了印度河和杰希姆河上的塔贝拉坝和曼格拉坝的库容。

水库管理需要达到集水和蓄水组合的产流最大、蒸发损失最小以及水质最优的要求。对于水力发电、其他用途以及防洪等功能，应该实施多目标控制管理。

(3)水质改善和废水处理基础设施投资。包括对不同污染物执行水污染防治战略(立法、收取污染费等)。

在印度河流域，恶化的地下水质是一大问题。该流域地下水盐化是个严重的问题，特别在巴基斯坦信德省灌区，许多地下水天然就是咸水(源自海水)，故不适合作为渠道水的替代品。应对地表水和地下水进行联合管理。要教育农民在地表水和地下水资源的联合管理下种植合适的作物。在印度旁遮普邦，农民常年轮植小麦和水稻。自从绿色革命以来，单一经营精细小麦和水稻，不再种植其他作物，这对土壤的直接影响显而易见。在过去的50 a里，农民使用更大剂量的化肥和农药。旁遮普邦化肥滥用现象最为严重。这些物质污染了水体。此外，旁遮普邦的地下水又被城市径流和工业污水所污染。因此要求找到一个更环保的方法并制定相关的农业政策。为了避免水污染，还要对土壤改良措施进行反复斟酌。

(4)备用水资源的利用。在该流域，由于生活和工业需水都将明显增加，回收废水的潜力也随之增加。随着脱盐成本的下降，沿岸社区微咸水以及海水脱盐的前景变得更有吸引力。巴基斯坦和印度进行的研究也表明，微咸水能被用于灌溉不同土壤类型和环境条件下的各类作物。

(5)土地利用规划和土壤保持。这些实践包括为了防止侵蚀和土地利用发生改变而实施的再造林等措施。

3.2 需水管理(WDM)

(1)地表水和地下水联合利用的管理。地下水使用的激增引起地下水资源正在耗尽。正如在巴基斯坦和印度两国观测到的一样，由于农民小型水井的数目巨大，发放许可证不再是解决该现象的最好办法。应对地表水和地下水的联合利用进行管理。

(2)现有基础设施的修复和现代化。应对现有的生活、工业和农业供水基础设施进行修复和现代化改造。应减少生活用水渗漏，并应对现有的灌溉系统进行改造，以适应未来的需求。印度地表水和地下水的平均灌溉效率约分别为40%和60%。IBIS的灌溉效率非常低。灌溉效率的增加(如通过滴灌和喷灌以及减少灌溉和渗漏)会大大缓解用水压力。

(3)提高农业生产用水效率。用更少的水获得更多的产量，实现更大价值，以减少未来的需水量，减小对环境的影响，并缓解用水冲突。在印度河流域增加水稻－小麦系统的产量对于粮食安全很重要。提高效率的方法包括:①作物化肥量适宜以实现产量最大化;②种植要有规划和多样化;③通过结合灌溉系统内家禽和渔业养殖来提高用水效率;④对植物不同种植阶段的供水要进行合理的量化;⑤现场土壤水分管理和雨水收集技术(堤岸、梯田、等高种植、土体平整等)。和国际水准(如1996年法国、德国、美国和日本谷类每公顷产量均超过5 000 kg)相比，印度作物产量较低(如在2005～2006年谷类每公顷产量为1 756 kg)。

(4)经济手段(如水价)。高补助的灌溉水价导致了对作物过度用水，是引起灌溉低效益的原因之一。

(5)干旱期用水限制。在干旱期，浇灌花园或洗车受到限制。

(6)虚拟水进口－出口。适时将农产品从丰水和高产地区输往缺水地区(虚拟水贸易)。旁遮普邦在印度就是最大的净虚拟水输出者。基本上生产的大量农作物被输往该国印度河流域外的其他地区。巴基斯坦几乎所有小麦(98%)均产自印度河流域。印度约89%的小麦产自恒河流域(62%)和印度河流域(27%)［10］。由于小麦是低价值作物，必须关注小麦产量的水分配价值成本。特别是对于出口到印度河流域之外的产品，应该评价其效益和成本。

(7)改变食物需求模式。趋向于食用高效用水的食物(如减少肉摄入)是一项需求管理实践。可通过广告宣传和定价来影响饮食方式。然而，在印度农村和城市，非粮食类作物(蔬菜、水果、油脂作物)和动物产品(牛奶、鸡肉、蛋、鱼)的需求与日俱增。日益增加的收入和城市化将进一步增加印度和巴基斯坦饮食中非粮食类食物产品的需求。

通过改善交通，改进蓄水基础设施和系统能减少不必要的损失。在生产和消费过程中农业产品损耗估计为40%～50%。

3.3 国际合作

在近50 a，通过印度河用水条约(IWT)，巴基斯坦和印度之间的印度河河水之争相对平静。但两国需水量的上升将打破这种稳定关系。双方应在尊重对方意愿的前提下进行水电开发。

4 结语

巴基斯坦、印度、中国和阿富汗共享的印度河流域是世界上开发最过度的流域之一。迄今为止，灌溉农业是最大的用水户。但随着人口增长、城市化加速、工业化以及生活水平的提高，生活和工业目的的用水需求日益增加。同时，食物生产和发电用水也将增加。其他危机还包括无节制地开发水资源、从地表水到地下水利用的转变，都将加速地下水资源的枯竭。作物生产表现出低效用水的特征。泥沙淤积导致水库库容下降。涝渍和盐碱化、多产的农业用地损失、土地恶化以及地表水和地下水资源的污染也是面临的挑战与危机，同时还应关注气候变化可能诱发的一系列问题，以维护该河流域和印度河三角洲的生态环境。

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［10］ UN，Population Division of the Department of Economic and Social Affairs，World Population Prospects:The 2008 Revision，available at:http://esa.un.org/unpp，2011.

TV213.4

A

1006-0081(2011)09-0005-04

2011-06-07

李运辉，男，南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，译审.