新疆渭干河流域水土资源分析

摘要：运用遥感手段对新疆渭干河流域的土地利用时空变化进行了研究，同时分析了渭干河流域土地利用变化对水资源的影响以及水资源对农业生产的影响。结果表明，对水土的平衡考虑不够，且急于求成，造成盲目开荒。用水管理部门和农户缺乏对水资源信息（来水量和来水时间）的了解，使得农户在灌溉时超计划灌水。监测手段落后，不能有效监测土地类型的变化。干旱半干旱地区生态环境的维持和演化直接受制于绿洲可用水资源量，一定量的水资源只能维持相应规模的绿洲。

关键词：渭干河流域；水资源；土地资源；水土平衡

中图分类号：TU94+1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）11-2532-04

我国人口众多，可利用的土地资源相对而言并不丰富，加之在我国建立社会主义公有制以后的30多年时间里，放松了土地管理工作，以致造成土地的数量不清、质量不明、权属紊乱的局面。这种状况不能适应国家经济建设的需要，直接影响着各项工作的正确决策。统计资料数据是制定水土资源开发政策的重要依据，由于我国实行的是村和农、林、牧、居民点以及工矿、部队等单位逐级汇总的统计制度，在各方利益的驱使下会出现统计数据的不真实性等问题，这对干旱区有限的水资源与土地资源的平衡提出了诸多问题，如塔里木河流域水土资源开发中所出现的流域环境问题与传统的统计分析是密不可分的。过去土地利用数据获取的主要技术方法为航空摄影测量技术，土地利用动态监测一般依靠人工野外调查发现变化信息，运用测量方法进行变化信息的空间测量。与传统监测方法相比，遥感监测技术手段和计算机具有速度快、精度高、范围广，并且能为国土资源管理工作提供基于事实影像、可精确测量、可作为基础信息的土地利用动态监测结果，是对土地利用的动态变化进行全面系统地反映和分析的科学方法。

土地利用现状调查是指为查清现状用地的数量及其分布而进行的土地资源调查。随着经济的快速发展，干旱区土地利用结构发生了明显的变化，森林、草地、湿地、水域等面积逐渐减少，农耕面积不断扩大，农业用水需求增大，水资源几乎被农业用尽，导致河流断流与干枯，致使生态环境恶化。因此，如何详细、快速地发现土地利用的变化并获得变化信息，科学有效地掌握土地信息和管理土地资源，进行遥感动态监测是十分必要的。遥感动态监测是快速提取地表信息的最有效手段，被广泛应用于各行各业，在农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域中发挥了巨大作用。遥感技术的特点是可获取大范围数据资料，获取信息的速度快、周期短。获取信息的手段多、信息量大，获取信息受条件限制少。本研究运用遥感监测手段对渭干河流域的土地利用时空变化进行分析，在此基础上验证传统的统计方法和统计数据的真实性，为国家计划、水利、统计、土地管理部门提供详细准确的基础资料数据。

1 材料与方法

1.1 自然概况

渭干河位于新疆维吾尔自治区的南部， 北起秋里塔格山，南接塔里木河北岸，东邻轮台县，西与温宿县接壤。由木扎提河、喀普斯浪河、喀拉苏河、克孜勒河4条支流汇流而成，全长172 km。流域内有新和县、库车县和沙雅县的大部分土地，流域面积3.79万km2，地势西北高东南低，坡度为1/400-1/4 000之间[1]，经劳动人民数千年的农业生产劳动，逐步形成了渭干河灌区和灌区绿洲经济。绿洲农业完全依赖于灌溉，没有灌溉就没有农业，解放前没有完整的灌溉排水系统，灌溉设施也十分简陋。解放后，在灌区各族人民的努力下，对灌区进行了大规模的改造，形成了当前的灌溉排水系统较完善的灌区规模。种植业（棉花、小麦、玉米）是灌区绿洲经济的主导产业，尤其是棉花生产占种植业的90%左右。

1.2 农业生产状况

渭干河灌区内有库车县、新和县和沙雅县的30个乡镇。人口从1949年的17.6万人增加到了2008年的60万人，其中农业人口占总人口的91%，达到了54.6万人[2]。主要产业是农业，农作物以棉花、小麦、玉米等为主。灌溉面积由1949年的6万hm2扩大到了2010年的20万hm2。表1[3-5]为渭干河流域各县作物播种面积与灌溉需水量。

1.3 水源及水利设施

渭干河灌区的地表水资源主要来源于天山山脉的冰雪融水和降雨。主要由木扎提河、喀普斯浪河、喀拉苏河和克孜勒河4条河流在黑孜尔汇流形成一条长172 km的渭干河。河流贯穿于渭干河流域中央，因为冰雪融水是主要水源，流量受季节影响较大，径流的年内分配不均。夏季（6～9月）径流量占全年径流量的65%以上，由于径流量的年内季节变化较大，特别是春季播种期径流量较少，不能满足春季播种期的需水量。为解决春季灌溉供需矛盾，于1980-1992年间在渭干河上游修建了蓄水量为6.4亿m3 的黑孜尔水库。而在黑孜尔水库下游出山口修建了一座龙口分水闸，根据3个县的用水协议（1918年），库车县、新和县和沙雅县分别得到流量的39.5%、28.0%、32.5%。灌区内渠道分总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠，90%为未做防渗措施的土渠，渗漏损失严重，总干渠到农田的水利用系数为0.4[6]。

2 结果与分析

2.1 耕地统计面积

土地利用与自然环境、社会、经济环境等密切相关，其中，社会、经济因子是土地利用变化最重要的驱动力之一。图1是根据统计资料绘制的渭干河流域1950-2011年的耕地面积变化图，从图上可以看出其耕地面积从1950年的8.35万hm2扩大到了2010年的16.11万hm2，60年间增加了7.76万hm2。因轮耕技术的废弃和复播技术的提高使得灌溉面积显著增加，灌溉面积从1950年的5.5万hm2增加到了2010年的21万hm2，增加了近3倍[7]。

2.2 耕地监测面积

土地利用变化数据的获取与更新是土地监测工作的重要内容，如果依靠常规方法不但不能获取土地利用变化的数量和性质，成图周期长，精度不高误差大，而且难以主动发现土地利用变化信息。如果依靠遥感影像处理与识别技术，可以主动快速地发现和提取变化信息，从而达到对耕地面积以及建设用地等土地利用变化情况进行及时、直接、客观地定期监测。本研究利用遥感土地利用分类方法与变化监测等技术，采用ENVI技术路线对渭干河流域1972、1992、2010年的TM影像进行影像融合、波段比值计算、主成分分析、监督分类等分类出了森林、草地、荒漠、盐渍地、农田、水域等6大类信息数据。遥感信息是地表各种地理要素的真实反映，能清晰地反映出各种土地利用类型的特征与分布。在土地利用动态监测中，遥感图像处理是保证监测精度的前提。其中土地利用分类方法与变化监测技术是评价监测方法准确性的重要依据。本研究分类时借助GPS测量手段进行数据叠加，结合GIS中的空间叠加分析与统计方法，通过影像提取分析获得了图2所示的渭干河流域1972、1992、2010年的土地利用变化信息数据。

表2为分析得出的不同时期渭干河流域的耕地面积变化情况。1972年的耕地面积是11.11万hm2，1992年的耕地面积是24.21万hm2，2010年耕地面积扩大到了41.97万hm2。从这些数据可以看出，耕地面积在成倍地增长。监测面积和同期统计数据相比有很大的出入。

2.3 水土平衡

灌溉方法还是沿袭古老的大水漫灌方法，灌溉效率比较低。1990年以后为了提高灌溉效率把大田改为小田，但是因灌溉管理等原因相邻农田间挖埂串灌现象较严重，灌溉效率较低。渭干河的年平均径流量为22.8亿m3， 渠道90%为未做防渗措施的土渠，渗漏损失严重，总干渠到农田的有效利用系数为0.4，计算得到的输水量为9.12亿m3，根据表1需水量为9.52亿m3，还有0.40亿m3的需水量不能满足。渭干河的水全部用到了灌溉农业上，严重影响了流域的生态环境。

为了了解农户的灌溉用水情况，2009-2010年对沙雅县努尔巴克乡一农户进行了农田计划灌水量、实际灌水量情况的调查（表3）。从表3中可以看出，2009年由于水量少和灌溉管理等原因实际上灌溉了3次，3次的灌水量为840 mm，比5次的计划灌水量超了300 mm； 2010年由于水量少和灌溉管理等原因实际上灌溉了2次，2次的灌水量为692 mm，比5次的计划灌水量超了152 mm。

从表3中可以看出，计划灌水量和实际灌水量有很大的出入，这是因为：第一，灌区仍然用落后的大田大水漫灌方式进行挖埂串灌；第二，灌溉时农户尽可能地让水在田里浸泡，目的是让农田吃透水，这不能简单地认为是无知的表现，而是农户得不到对水资源的信息，甚至水利局和水管站的工作人员都不知道下次灌溉的时间和来水量，在这种情况下会出现农户让农田吃透水的现象；第三，一个村有两名专门负责灌溉的水管员，因村里灌溉面积大，而且是日夜灌溉，对两名水管员来讲劳动强度非常大，所以会出现挖埂串灌等现象。

3 小结与讨论

人类对自然资源特别是对水土资源的不合理利用，加剧了脆弱生态环境的演变过程，影响了干旱地区的生态安全。对干旱区而言，生态环境比较脆弱，加上多年的人类活动，主要是不合理的水土资源开发影响了生态环境。究其原因有以下几种基本情况：①由于统计资料的不真实性等，不能准确掌握耕地面积，对水土的平衡考虑不够，而且急于求成，造成盲目开荒。②人口增长过快引发对耕地面积的需求扩大，同时引起对灌溉水量的需求增长，由此呈现出农田灌溉用水不足的现象，这种现象造成流域人口、耕地与水资源承载力相互关系的失调。③在经济利益驱使下向土地掠夺，促使农业不断扩张，近些年来，内地流入渭干河流域淘金的人群成为新的拓荒者，他们采取合股、独资等形式，购置、租用大批推土机等机械驶进渭干河流域，致使渭干河流域原始胡杨林和天然植被大面积遭受人为破坏。④因用水管理部门和农户缺乏对水资源信息（来水量和来水时间）的了解，使得农户在灌溉时超计划灌水。⑤农村地区增加农民收入的方法之一是扩大耕地面积来实现农民增收，它和别的方式相比风险小见效快。⑥因农村地区土地管理部门技术人员少，监测手段落后，不能有效地监测土地类型的变化。

干旱半干旱地区过多的耕地面积只能把有限的水资源用在灌溉农业上，甚至连农业用水都无法保证，由于灌溉水量和灌溉次数的减少，严重影响着农业生产。干旱半干旱地区生态环境的维持和演化直接受制于绿洲可用水资源量，一定量的水资源只能维持相应规模的绿洲。一旦耕地面积超过水源供应量，绿洲的系统平衡就会被打破，引起绿洲生态系统的退化。因此，准确地掌握土地利用数据（耕地数据）是解决干旱半干旱地区水土资源平衡问题的关键。

参考文献：

[1] 新疆维吾尔自治区统计局.新疆统计年鉴2010[M].北京：中国统计出版社，2010.83-85.

[2] 库车县志编纂委员会.库车县志[M]. 乌鲁木齐：新疆大学出版社，1991.90-91.

[3] 沙雅县史志编纂委员会·沙雅县志[M].乌鲁木齐：新疆人民出版社，1995.91-92.

[4] 新和县地方志编纂委员会·新和县志[M].乌鲁木齐：新疆人民出版社，1997.71-73.

[5] 满苏尔·提，阿布拉江·苏来曼，玉素甫江·如素力.渭干河灌区水资源利用研究[J].干旱区资源与环境，2005，19（5）：83-88.

[6] 安小敏，张宏科，高建伟，等.2009年度新疆渭干河灌区农业用水供需矛盾突出的成因分析及对策[J].水利建设与管理，2010（3）：64-65，67.

[7] 张雄文.渭干河流域径流变化特征分析[J].人民黄河，2008， 30（11）：36-37，39.