塔河流域水资源利用效率及变动趋势分析

阿里木·阿布都克然木

(新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 库尔勒 841000)

1 流域概况

塔里木河流域包括阿克苏河、叶尔羌河、开都孔雀河、喀什噶尔河、渭干河、车尔臣河等9大水系144条河流，流域总面积达到102×104km2。结合相关研究成果，将阿拉尔断面到英巴扎断面间的河段划分为上游段，将英巴扎断面和恰拉断面之间划分为中游段，将恰拉断面和台特玛湖之间划分为下游段[1]。根据《塔里木河流域近期综合治理规划报告(2021)》，该流域三源流人口数量为474.79万人，其中包括352.82万人的农业人口，在总人口中占比74.31%；总灌溉面积达1.40×104km2，其中，农田灌溉和林草灌溉面积分别为0.98×104km2和0.42×104km2。新疆是我国重要的粮食、棉花生产基地，不合理的生产方式对地区水资源配置造成了不利影响，水文过程的完整性遭到一定程度的破坏，土壤盐渍化和荒漠化呈扩散态势[2]。

2 研究方法及数据

应用时间序列分析、DEA模型、Malmquist生产力指数法对该流域1965—2021年气象及水文资料展开分析，并以年径流为基础，绘制流域水文过程变化趋势线，计算流域源流及干流降水量、温度变化，据此分析流域水资源利用程度及变化趋势特征。和田河源流区的喀拉喀什河和玉龙喀什河两个流域代表性测站分别取乌鲁瓦提站和同古孜洛克站，高程分别为1880 m和1662 m；叶尔羌河源流区选择提孜那甫河和叶尔羌河，代表性测站为玉孜门勒克站、库鲁克栏杆站，高程分别为1650 m和2000 m；阿克苏河源流区选择库玛克拉河托什干河，代表性测站为协和拉站和沙里桂兰克站，高程分别为1481 m和2100 m。此外，在和田河、叶尔羌河和阿克苏河等源流流域选择皮山、和田、巴楚、塔什库尔干、阿克苏、阿合奇等气象站。

3 结果与分析

3.1 源流域水资源变化趋势

为展开塔里木河流域径流变化趋势规律的分析，以流域内和田河、叶尔羌河和阿克苏河三条源流为主要补给水源展开研究。针对所收集到的三条源流1965—2021年间实测径流系列数据，应用P-Ⅲ曲线分析年径流变化趋势。结果见表1。由表中变化趋势不难看出，塔里木河流域各源流在1965—2021年间，叶尔羌河、阿克苏河径流表现出微弱的增大趋势，且这种趋势从20世纪90年代开始就已经显现；而和田河径流则微弱下降。

表1 塔里木河源流年径流变化趋势

将三大源流年径流量相加后作为塔里木河总径流量(因为三大源流径流在塔里木河年总径流中的占比在90%以上，故这种处理切实合理)，并展开流域1965—2021年间总变动趋势的分析，结果见表2。表中数据显示，塔里木河三源流年总径流呈递增趋势。

表2 塔里木河流域年总径流变化趋势

3.2 干流域水资源变化趋势

借助本文对塔里木河干流的划分，依托1965—2021年间实测径流资料，分别对阿拉尔断面、英巴扎断面、恰拉断面径流系列变化趋势展开分析。结果见表3。根据表中数据，从20世纪70年代开始，塔里木河流域上中游径流均呈减小趋势；中游径流减小趋势更为明显，尤其是2000—2009年间，中游径流量比年平均径流量减小约30%。从20世纪70年代以来，塔河干流下游径流便开始递减；20世纪90年代时，下游径流量比年平均径流量减小约1.3倍。此后，随着塔里木河生态输水战略的稳步推进，下游径流量开始增大。

表3 塔里木河干流年径流变化趋势

通过以上分析可以看出，在1965—2021年间，塔河三源流径流量总体呈增大趋势，尤其是阿克苏河径流增大趋势十分显著，但塔河干流径流量总体呈减小趋势。

3.3 径流变化的原因分析

塔里木河三源流径流形成于上游山区，且形成区基本无人类活动，故其源流径流量增大的原因主要在于气候因素，如环境温度升高而引发冰川加速融化、降水增大使河流来水增多。流域干流不产流，故三源流是径流主要的补给源，且三源流径流量与干流径流量存在较好的正相关关系[3]。

气候因素既影响三源流径流变化，又对塔河干流径流存在较大影响。源流径流形成后，流入人类生产活动较为频繁的平原区河段，人们借助提水工程、蓄水工程、引水工程及拦河坝等水利工程设施引用地表水量，剩余水量才会对干流形成补给。这种人为活动与干流径流量呈负相关变化，随着人为引水量的增多，干流补给径流量越少。可见，除气候因素外，人为活动是塔河干流径流量变化的另一个主因。

在1965—2021年间，塔河三源流径流量增大，尤其是阿克苏河径流增速明显；与之相反，干流径流量则表现出降低趋势，尤其是干流中游降幅明显。气候变化及人为拦蓄是造成这种现象的主要原因，进而对干旱内陆区原本脆弱的生态环境及水资源的可持续利用具有显著影响。通过对塔河干流在1965—2021年来水资料及灌溉用水量的分析，可以得出在该流域2011年实施水资源统一管理后干流来水量及农业灌溉用水量变化的趋势特征。通过分析看出，塔河干流2011年以后的来水量明显增大，但农业灌溉用水量无明显变化；说明流域管理部门所实施的由塔河管理局统一分配源流用水、干流不合法耕地全部退出用水分配范围等管理措施后，来水量增大明显，在农业灌溉用水保持不变的情况下，下游泄水量增多。

3.4 水资源利用效率

应用DEAP2.1软件计算投入导向下塔河流域水资源利用效率，具体选取2011年和2020年流域内和田、喀什、克州、阿克苏和巴州等5个地州截面数据展开流域用水效率静态分析，并选取2011—2021年间塔河流域5个地州时间序列数据计算Malmquist指数[4]。其中，静态计算结果见表4。

表4 流域用水效率静态测算结果

根据表中流域水资源利用综合效率的取值情况，塔河流域的巴州地区在2011年和2020年的综合用水效率均为1.0，其水资源利用程度有效，技术效率和规模效率均处于前沿，水资源投入与产出均达到最优。阿克苏地区2011年水资源综合利用效率为1.0，处于技术前沿，但2020年综合用水效率不足1.0，未达到水资源最优配置。其余地州在2011年和2020年水资源利用效率均较低。综合考虑后看出，塔河流域整体用水效率处于较低水平。

从水资源利用的规模效益看，巴州、阿克苏在2011年规模效益为1.0，而只有巴州在2020年规模效益为1.0，说明巴州地区水资源配置已达到最优状态，其余地州随着农业生产方式和用水模式的改变，规模收益呈递增趋势。

为对各决策单元效率动态变化趋势展开更加深入的分析，应用DEAP2.1软件进行2011—2021年间塔河流域5地州序列数据Malmquist生产力指数的计算，所得到的各地州全要素生产力指数取值情况见表5。

表5 各地州水资源利用Malmquist生产力指数

从变化趋势来看，2011—2021年间塔河流域水资源利用的全要素生产率、技术效率、技术进步增长率均表现出较大波动，2011—2015年流域水资源全要素生产率指数从<1.0增大至1.0以上，主要原因在于技术进步增长率由负转正，技术有效性提升。2016—2021年间流域水资源全要素生产率指数则重又降至1.0以下，因为技术进步增长率由正变负，水资源开发利用相关技术退化。

从各地州来看，仅巴州水资源全要素生产率指数在1.0以上，表明该地区水资源开发利用技术优势凸显；其余地州全要素生产率指数取值均在1.0以下，主要是水资源开发技术退步所致，也表明此类地区水资源投入与产出比例并不匹配，尚未达到最佳的生产规模。

4 结 论

在1965—2021年间，叶尔羌河、阿克苏河等源流径流表现出微弱的增大趋势，在人类生产活动及拦河蓄水工程兴建等因素的影响下，干流径流呈减小趋势，中下游来水明显减少。自2000年以来，新疆先后向塔里木河实施21次生态输水，输水过程中主要将水资源集中在与恰拉水库相距100 km的大西海子水库，而后按照供水计划向下游尾闾放水，这种常态化的输水对塔河干流来水减少及缺水的困境有一定程度缓解。本文计算结果表明，塔河流域水资源整体利用效率并不高，典型地州水资源全要素生产率指数值在1.0以下，表明其水资源投入产出要素比并不合理，没有达到最佳的水资源利用效率。为逆转这种局面，必须改变农业生产方式及水资源开发利用方式，合理投入，优化利用，提升效率。