中国西北干旱区疏勒河流域用水紧张程度评估（2020）

对应目标：6.4 到2030年，所有行业大幅提高用水效率，确保可持续取用和供应淡水，以解决缺水问题，大幅减少缺水人数。

成果亮点

l 冰川融水对疏勒河流域来水量的贡献率将由当前的23%减少至2030年代的15%（RCP 2.6情景）。 l  2015~2020年淡水资源接近供需平衡；2021~2030年，用水紧张程度将增加。

 

1. 案例背景

冰川作为固态水体，对于全球干旱区绿洲水资源可持续利用具有极为重要的作用，高度依赖冰川水资源的干旱区人口近2亿。在气候变暖背景下，全球山地冰川正加速消融，部分干旱区水量在减少，已对下游生态-社会经济系统造成了连锁影响，如经济社会需水短缺，以及由此引发的荒漠化潜在风险增加（Allan et al., 2019; Immerzeel et al., 2019）。

用水紧张程度指标是对水资源压力测度的最直接方法，但目前缺乏含冰川径流的淡水紧缺度评估方法，而冰川径流的评估是含冰川流域干旱区淡水紧缺度评估正确与否的关键。

位于中国西北干旱区的疏勒河流域（行政区划隶属于青海省海北藏族自治州和甘肃省酒泉市）是全球含冰川径流干旱区的代表性区域（图3-2）。本案例计算并模拟了2000~2030年疏勒河流域上游出山口径流和冰川径流及其社会经济需水量，以及流域绿洲用水紧张程度，提出了水资源安全政策建议。

图3-2. 疏勒河流域冰川、径流、绿洲空间分布

2. 所用数据

•        两次中国冰川编目数据（1970~2004年；2006~2011年）

•        疏勒河流域昌马堡水文站出山口径流数据

•        2000~2018年流域统计年鉴、社会经济公报及其三产需水数据

3. 方法介绍

本案例系统分析了代表性温室气体排放路径（Representative Concentration Pathway, RCP）2.6气候变化情景下冰川径流对流域用水紧张程度的影响，新发展了一种耦合冰川模块的分布式水文模型的用水紧张程度评估方法，该方法可为全球含冰川干旱区用水紧张程度计算研究提供参考。方法如下：

其中，LWS为用水紧张程度；S为可用淡水资源量；D_se为社会经济需水量，含生产（D_p）、生活（D_d）、人工生态环境需水（D_ae）（用水定额法计算）；R_total为流域河川径流量；D_ne为生态基流（用水文指标法计算，把每年最枯月份平均流量从大到小进行排序，将序数为第“90%”观测年份的最枯月份平均流量作为生态基流）。在干旱区流域，冰川径流在枯水期的占比很高，对维持河流生态基流具有重要意义。选取Nash效率系数和R²指标评价了该模型对1991~2013年流域上游径流模拟效果。结果表明，Nash效率系数为0.89，R²为0.89，说明径流模拟效果相对较好（Zhang et al., 2019）。

4. 结果与分析

在全球变暖背景下，疏勒河流域上游降水和冰川融水径流量的增加使上游地表径流量呈现增加趋势。2000~2010年，疏勒河上游年平均径流量约为1.04×10⁹ m³，其中，冰川融水年平均径流量约为2.64×10⁸ m³。预测表明，2020~2030年平均径流量将比2000~2010年增加22.8%，2020~2030年平均冰川径流量比2000~2010年将减少11.0%。其中，冰川融水对疏勒河流域来水量的贡献率将由当前的23%减少至2030年代的15%（RCP 2.6情景）。

2000~2010年，流域年平均生态基流为4.20×10⁸ m³，占年平均地表径流量的40.6%。2020~2030年将降至3.84×10⁸ m³，占年平均地表径流量的30.2%。受冰川径流减少影响，疏勒河流域生态基流呈减少趋势。2000~2030年，流域可用淡水资源总量呈现增加趋势。2000~2010年，可用淡水资源总量达6.16×10⁸ m³。由于降水量的增加，2020~2030年平均可用淡水资源总量将增加至8.88×10⁸ m³，增幅达44.2%。

2000~2004年，流域淡水汲取量5.0×10⁸ m³左右。2005~2014年，因移民安置、耕地扩张，流域淡水汲取量快速增至9.89×10⁸ m³，用水紧张程度保持在1.45左右。2015~2020年期间，因用水配额限制，流域水资源基本处于供需平衡状态。若淡水汲取量保持当前变化趋势，2021~2030年期间，淡水汲取量将持续增加，流域用水紧张程度显现（图3-3）。冰川融水径流的存在使疏勒河流域用水紧张程度在2000~2030年平均降低了0.71个量级。

图3-3. 中国西北干旱区疏勒河流域用水紧张程度变化态势

5.讨论与展望

       冰川融水径流对于缓解全球一些干旱区用水压力，促使生态-经济系统可持续发展具有重要意义。冰川径流对地表径流的丰枯调节作用明显。未来，随着疏勒河流域冰川融水径流持续减少，其对该流域用水紧张程度的调节和缓解作用将大大减弱，在高温少雨的干旱年和取水量较大的年份，该流域用水紧张程度可能将大大增加。较高的农业灌溉用水量和较低的水资源利用效率是导致该流域存在一定用水紧张程度的主因。未来，严控耕地面积扩张、提高灌溉用水效率、发展高效节水农业是减少干旱区绿洲淡水汲取量、维持流域水资源可持续利用的关键。