中亚五国跨界水资源开发利用与合作及其问题分析

中亚五国跨界河流众多,水资源开发利用问题十分复杂,大规模无序的水土资源开发利用引发的生态问题相当突出,回顾其开发利用中的冲突与合作,对找寻中亚水资源问题的解决之道具有重要的理论意义和实践价值。简要介绍了中亚五国之间主要跨界河流流域河流水系、径流量,阐述主要跨界河流域水资源开发利用,重点分析了各跨界河流取用水量与农业灌溉的演变关系以及中亚五国跨界河流开发利用的水资源危机与生态危机、冲突与合作。在深入揭示中亚五国跨界河流危机主要原因的基础上,对中亚五国跨界河流水资源纠纷和生态危机未来发展趋势进行了分析,探析了中亚五国跨界河流开发利用主要对策。     

中亚各国在咸海流域水资源问题上的冲突与合作

咸海流域是中亚社会发展进程中水资源供需矛盾和生态环境问题表现最为突出的区域,已严重妨碍了经济发展和社会稳定,甚至严重影响到中亚国家间的关系. 在解决咸海问题上,中亚各国虽然都表现出了极度忧虑和希望合作解决共同问题的诚意,签订了一系列的多边和双边合作协议,付诸了较多的行动;发达国家和国际组织也多方介入,大力援助、积极斡旋,但仍未从根本上缓解咸海危机. 深入分析介绍了咸海流域的水资源及开发利用情况、中亚各国在咸海流域水资源问题上的冲突以及开展的一系列合作,探讨了咸海危机的潜在水冲突,提出了合理利用水资源,实现流域一体化管理,化解咸海危机的对策措施.     

中亚五国水资源及其开发利用评价

中亚五国地处欧亚大陆腹地,地理条件封闭,跨界河流众多,水资源形成区与消耗区严重不一致,水资源利用问题及矛盾十分突出,是全球跨界河流水资源开发利用与生态环境保护问题的典型代表,开展中亚水资源及其开发利用研究,对研究跨界河流及干旱区水资源可持续利用具有十分重要的借鉴意义。在介绍中亚五国及其主要河流概况,评价提出中亚五国地表、地下水资源量及其分布特点的基础上,阐述了中亚五国人口及城市化、经济发展与产业结构、耕地及其历史演变,分析了中亚五国的水资源开发利用现状,并对开发利用中存在的问题进行了综述总结。     

咸海和巴尔喀什湖水文变化与环境效应对比

以咸海和巴尔喀什湖流域为研究对象,采用定性和定量分析相结合的途径,对两个湖泊的水文特征、主要补给河流的入湖径流特征、流域人类活动情况、生态环境问题及未来趋势等进行对比,分析咸海和巴尔喀什湖流域各方面的异同。研究发现:咸海的水位变化呈现相对单一趋势,从1960年开始急剧下降并于2009年分裂成4个水体;巴尔喀什湖的水位变化呈现明显周期性波动,从1970年开始出现下降并于1987年降至历史最低水位;目前的咸海仍不容乐观并将面临最终干涸,巴尔喀什湖正值丰水期并将进入枯水周期。在咸海和巴尔喀什湖两个跨界河流-湖泊流域的水资源和生态环境保护中,流域各国均负有重要责任。     

1962—2019年锡尔河-咸海三角洲湿地时空变化及驱动因素

咸海周边环境变化对中亚干旱区生态稳定有重要影响,研究锡尔河-咸海三角洲湿地演变对认识流域生态环境变化、实施生态修复等具有重要意义。基于多源遥感数据采用面向对象分层提取法方法,分析1962—2019年锡尔河下游三角洲湿地的时空变化特征,并结合咸海变化、耕地变化、河流水量和水利工程建设等探讨近60a湿地变化的驱动因素。研究表明:①近60 a在咸海持续萎缩的情况下,锡尔河下游三角洲湿地呈现先减小后增加的变化趋势,其中1962—1980年、1981—1991年和1992—2019年3个阶段的变化率分别为-38.29 km2/a、193.35 km2/a和14.36 km2/a;②湿地变化有明显的空间差异,锡尔河南、北2个入湖口区的湿地自1980年以来向咸海湖区扩张明显,耕地混合区的湿地自1991年以来向河道两侧扩张;③ 1962年后在入三角洲径流量总体减少的趋势下,灌渠建设和生态用水配置是三角洲湿地面积增加的主要原因,间接导致咸海入湖水量减少,咸海快速萎缩。锡尔河三角洲湿地恢复与咸海干涸形成了明显的生态反差,不利于咸海周边生态的整体恢复。     

吉尔吉斯斯坦水资源及其开发利用

吉尔吉斯斯坦共和国地处中亚中心,山地众多,山脉纵横,冰川广泛发育,水资源十分丰富,是中亚五国的"水塔",控制着中亚五国的水资源命脉.吉尔吉斯斯坦经济社会发展潜力巨大且发展意愿十分强烈,研究其水资源及开发利用对找寻妥善的中亚水资源问题解决之道具有十分积极的意义.分析介绍了吉尔吉斯斯坦自然地理以及与水资源形成有关的气候、地形地貌和冰川融雪概况,评价了吉尔吉斯斯坦水资源总量.然后在阐述吉尔吉斯斯坦独立以来至今的社会经济发展概况的基础上,分析介绍了其主要水资源开发工程与水力发电、用水量变化,并对吉尔吉斯斯坦水资源开发利用中存在的主要问题进行了深入剖析.     

中亚干旱区咸海面积变化与人类活动及气候变化的关联研究

咸海是亚洲仅次于里海的第二大内陆咸水湖, 20世纪60年代以来湖泊面积急剧萎缩。基于1960 - 2018年咸海的面积数据、 CRU气温和降水数据以及咸海流域灌溉面积、 水库容量等资料, 定量分析了1960年以来咸海湖泊面积的变化情况, 并从气候变化与人类活动两方面探究了咸海面积变化的主要影响因素。结果表明： 1960 - 2018年咸海的面积由6.85×10⁴ km²持续萎缩至（8.32±0.19）×10³ km², 共减少了（6.02±0.02）×10⁴ km²（约87.85%）, 其中1960 - 2009年面积萎缩了（5.94±0.02）×10⁴ km²（约86.77%）, 而在2009 - 2018年其面积萎缩速率明显放缓, 减少了740.04 km²（约8.17%）。统计结果显示, 1960年以来强烈的人类活动（主要表现为灌溉用水和水库储水量的持续增加）是导致咸海面积急剧萎缩的主要因素, 其对咸海面积变化的影响远大于气候变化。在中亚地区气候继续向暖湿变化的背景下, 咸海流域应尽快调整以农业灌溉为主的用水结构, 否则在上游冰川融水达到峰值后, 咸海可能面临干涸的危险。     

气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响评估

中亚地区是我国天气的上游区,生态环境异常脆弱,必须要保证该地区生态环境和资源安全,水资源安全首当其冲.研究和评估气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响,具有重要的战略意义.近百年来中亚地区气候有暖湿化趋势,气温增温持续时间较长且增温幅度较大,近50a增暖更加明显(0.47℃·(10a)^-1),其中冬季增温最快,预估未来会延续变暖的态势;同时20世纪80年代之后降水量持续波动上升.气候变化对该地区水资源的时空分布及湖泊变迁造成了重大影响,人类活动加剧了水资源短缺,近50a来锡尔河和阿姆河入咸海径流量均呈减少的趋势,20世纪70年代之后拦水蓄水水库等水利工程的建设,加上灌溉用水的增加,导致两河入咸海水量骤减;而1987年之后两河入咸海水量回升,主要是气温回暖、降水增多,加速了常年积雪和冰川融化,使得进入河道的径流量增加.同时,湖泊水位下降,面积收缩,水质恶化.中亚水资源问题主要是跨国水资源分配和水环境恶化问题,要做好水资源评估和用水规划工作,建立覆盖全区域的水资源环境监测网络.中亚国家需要共同参与制定一套完整的、综合考虑人口、社会经济、生态环境等因素的水资源管理政治立法决策体系,构建中亚各国人水和谐、互利共存的水资源新秩序,以水资源可持续利用来支持经济与社会的可持续发展.     

基于生态流量阈值的河流水文健康演变定量归因

环境变化改变了河流水文情势,影响了河流的生态系统健康,亟需开展变化环境下河流水文健康演变定量归因方法研究。选取北方半干旱地区老哈河流域为研究区,依据流域内3个水文站、17个雨量站和6个气象站1964—2016年数据,基于可变下渗容量模型还原河流的天然流量序列;采用概率密度法计算河流生态流量,基于生态流量阈值推求河流水文健康等级;基于"观测-模拟"对比分析法,定量分离气候变化和人类活动对河流水文健康情势的影响。结果表明:人类活动是甸子和太平庄子流域自1980年以来河流水文健康情势退化的主要原因,其贡献率分别为86.9%和87.9%;大面积农业灌溉用水引起地表径流下降以及水利工程改变天然水文情势,影响了河流水文健康情势;90年代降水量较为充沛,研究流域受人类活动影响程度较小,河流水文健康等级维持在较高的水平。综合生态流量阈值和"观测-模拟"对比分析方法可定量识别河流水文健康情势演变原因,为适应环境变化的河流健康管理提供科学依据。     

西北地区某干旱河流设计情景下的年径流量预测分析

人类活动和气候变化对流域水文水资源的影响及由此所带来的社会、 经济和生态效应, 使得新疆精河流域出现了严重的水资源短缺和生态危机. 为此, 实施跨流域调水是解决艾比湖流域生态环境保护的必要措施, 精河上游支流是跨流域引入外水的唯一捷径河流. 根据前期研究计算的年径流量系列, 在经过论证的流域现状水平(C_v=0.12, C_s/C_v=2.00)的基础上, 采用水文频率分析方法, 设计并预测了流域规划的近期和远期目标情景下的年径流量情势. 结果显示: 为了使保证率p=75%, 近期目标要求流域的输水量为8.62×10⁸ m³, 远期目标为14.39×10⁸ m³. 跨流域调水可以满足流域多方面的实际用水需求.     

中亚五国水土资源开发及其安全性对比分析

由于气候变暖和人类活动的影响,随着人口增长和区域农业灌溉发展,再加上低效率水资源管理等已导致中亚区域水土生态系统的退化.主要针对前苏联解体后到2007年的时段,对中亚五国水土资源开发情况及其对安全状态指标进行对比分析.结果表明:在1988—2007年期间,哈萨克斯坦人口总数逐年减少,人均可更新水资源量和人均总取水量呈逐年增加的趋势;其它中亚4国(吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦和乌兹别克斯坦)人均水资源量出现逐年降低的趋势;乌兹别克斯坦是最大取水用户国家,次为土库曼斯坦;乌兹别克斯坦和土库曼斯坦是最大农业取水国,哈萨克斯坦是最大工业取水国,乌兹别克斯坦是最大生活取水国.到2005年,塔吉克斯坦和土库曼斯坦的淡水产量降到1989年的99%.在1992—2005年间,除了土库曼斯坦外其它中亚国家人均耕地面积逐年减少;同期,哈萨克斯坦的森林和草地面积有所减少,吉尔吉斯斯坦和乌兹别克斯坦有所扩大,塔吉克斯坦和土库曼斯坦的森林面积基本上保持不变,草地面积有所降低.乌兹别克斯坦是化肥施用和土壤盐渍化强度较严重的国家,土壤盐渍化面积占总灌溉面积从1994年50%扩大到2001年65.9%.     

国外水资源开发利用的经验教训

合理开发和利用水资源是西部大开发成功的关键。通过对美国水资源管理政策的演化及前苏联的“咸海生态灾难”的研究，总结其正反二方面的经验教训，以进一步提高水资源开发决策的科学性。     

Analysis of dynamic changes and influence factors of Lake Balkhash in the last twenty years

Lake Balkhash is the third largest inland lake in Central Asia after the Caspian Sea and the Aral Sea. The Ili River-Balkash Lake Basin resides in the southeastern part of the Republic of Kazakhstan and the western part of China's Ili Prefecture, which belongs to the arid and semi-arid region. In the middle to late 20th century, the Ili River-Balkash Lake Basin was affected by climate change and human activities, and the problems of water ecology and water resources became increasingly prominent, which became the focus of attention for China and Kazakhstan. In this study, the water level derived from radar altimeter data, the water surface area extracted from Landsat data, and the temperature and precipitation data in the basin were comprehensively utilised. Data analysis of the time course and correlation of hydrological, meteorological elements in the lake basin, water dynamic changes, and influencing factors of Lake Balkhash was studied. The results show that the cyclical change of regional climate is the main factor affecting the change of lake water, and human activities in the short term can regulate the change of water volume in Lake Balkhash. The research results in this paper can provide a scientific basis for the solution of water disputes in cross-border rivers between China and Kazakhstan.     

Analysis of dynamic changes and influence factors of Lake Balkhash in the last twenty years

Lake Balkhash is the third largest inland lake in Central Asia after the Caspian Sea and the Aral Sea.The Ili River-Balkash Lake Basin resides in the southeastern part of the Republic of Kazakhstan and the western part of China's Ili Prefecture,which belongs to the arid and semi-arid region.In the middle to late 20^thcentury,the Ili River-Balkash Lake Basin was affected by climate change and human activities,and the problems of water ecology and water resources became increasingly prominent,which became the focus of attention for China and Kazakhstan.In this study,the water level derived from radar altimeter data,the water surface area extracted from Landsat data,and the temperature and precipitation data in the basin were comprehensively utilised.Data analysis of the time course and correlation of hydrological,meteorological elements in the lake basin,water dynamic changes,and influencing factors of Lake Balkhash was studied.The results show that the cyclical change of regional climate is the main factor affecting the change of lake water,and human activities in the short term can regulate the change of water volume in Lake Balkhash.The research results in this paper can provide a scientific basis for the solution of water disputes in cross-border rivers between China and Kazakhstan.     

咸海演化的关键问题及其对经济、社会和生态价值的重要启示

本文回顾了Aral Sea(咸海)海平面变化的最新认识,以供社会和经济项目决策者使用。我们提出了咸海生态标准的新认识:由于1960年之前当时的人类活动已经引起了湖泊萎缩,咸海在1960年之前是小到中型湖泊,而不是大型湖泊。对咸海认识的改变可能会使许多基于极端情景的昂贵计划变得更加现实。同时,基于地质、考古、历史和水文研究中所获得的多重数据的综合分析,本次结果认为咸海在过去的2万年内经历了多次突然的海侵和海退。然而,除了现代的原因外,引起这些变化的原因的认识仍然不完整,需要进行专门的调查研究。在这篇论文中,我们针对水位变化、气候变化与咸海盆地来自锡尔河和阿姆河供水变化相结合的研究方法进行了讨论。     

An integrated methodology to assess future water resources under land use and climate change: an application to the Tahadart drainage basin (Morocco)

The assessment of freshwater resources in a drainage basin is not only dependent on its hydrologic parameters but also on the socio-economic system driving development in the watershed area; the socio-economic aspect, that is often neglected in hydrologic studies, is one of the novelties of this study. The aim of this paper is twofold: (1) presenting an integrated working methodology and (2) studying a local case of a North African watershed where scarce field data are available. Using this integrated methodology, the effects of climate and land use change on the water resources and the economic development of the Tahadart drainage basin in Northern Morocco have been evaluated. Water salinization, tourism, urbanization, and water withdrawals are a threat to water resources that will increase with future climate change. The Tahadart Basin (Morocco 1,145 km²) is characterized by rain-fed agriculture and by the presence of two water retention basins. Assessment of the effects of climate and land use change on this drainage basin was based on current and future land cover maps obtained from spatial interactions models, climate data (current and future; scenario A1b for the period 2080–2100), and hydrological models for water budget calculations. Land use suitability maps were designed assuming a A1b Special Report on Emissions Scenarios socio-economic development scenario. The most important conclusions for the period 2080–2100 are the following: (1) Freshwater availability within the watershed will likely be affected by a strong increase in evaporation from open water surface bodies due to increased temperature. This increase in evaporation will limit the amount of freshwater that can be stored in the surface reservoirs. (2) Sea level rise will cause flooding and salinization of the coastal area. (3) The risk for drought in winter is likely to increase. The methodology used in this paper is integrated into a decision support tool that is used to quantify change in land use and water resources.     

Le système régional d'action éolienne (SRAE) du bassin de l'Aral (Kazakhstan,Ouzbékistan et Turkménistan)The regional Aeolian action system of the Aral Basin

The endorheic basin of the Aral Sea, a tectonic depression resulting from two Tertiary fault bundles, NNE–SSW and east–west ones, represents the termination of a flow by closure of the Aral Basin opposite Central Asia and Siberia. The conditions of Quaternary climate and sediment deposition, especially aridity increased by coldness, a pedogenesis inhibitor, and absence of palaeosoils favour the activity of the Aralian Regional Aeolian Action System (RAAS), 700 km long. Such a system develops in a lowland topography where wind, in a progressive shift, reconstructs by deflation the sandy material resulting from Pleistocene accumulations, gives rise to thin and vulnerable ergs and explains at once the fertility of Khoresm and the dewatering of the Aral Sea, which is one of the most complex and severe ecological catastrophe in the 20th century. To cite this article: M. Mainguet et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 475–480.