澜沧江-湄公河流域水资源状况分析
澜沧江-湄公河作为中国-东盟区域最重要的国际河流,其水资源利用和生态环境保护问题受到国际社会的高度关注。目前对该流域水资源随时间波动与变化趋势还缺乏足够的认知,开展流域地表径流和主要湖库水域变化监测及分析,对于推动澜沧江-湄公河流域和周边国家的生态环境保护具有重要意义。
流域水资源状况
澜沧江-湄公河发源于中国青海省玉树藏族自治州,在中国境内称为澜沧江,从云南西双版纳出境改称湄公河,流经缅甸、老挝、泰国、柬埔寨进入越南,在越南胡志明市西南注入南海。澜沧江-湄公河流域总面积81.1万km2,干流全长4880km,居世界第六位,各国占澜沧江-湄公河流域面积及多年平均径流比例差别较大。其中,中国境内干流长2130km,流域面积为16.5万km2,约占全流域面积的21%。
澜沧江-湄公河流域大部分属于热带季风气候,河流密集、降水丰沛,年平均径流总量约4750亿m3,是亚洲水资源最丰富的地区之一。1998~2004年的水文模拟结果显示,澜沧江流域出口控制断面径流占全流域径流比例为13.76%,与多年实测水文观测资料计算结果(13.5%)基本一致,略低于联合国环境署(UNEP)1997年发布的结果(16%)。径流来源以降水为主,地下水和融雪补给为辅。雨季径流量占全年的70%以上,11月至次年4月为旱季,4月的水量通常在最低点,5~10月为雨季,随着热带季风5月或6月从南部进入,流域内降水开始增加,上游河段的径流通常在8月或9月达到最大,而下游河段的水位则在10月以后才达到最高。
澜沧江-湄公河水系支流众多,澜沧江较大支流有沘江、漾濞江、威远江、补远江等,湄公河较大支流有巴塞河、蒙河、洞里萨河等。丰富的湖库水资源是流域社会经济发展的有利条件,流域内最大的淡水湖泊是洞里萨湖,重要水库包括南俄河水库、乌汶拉水库和诗琳通水库等(图3-21)。
图3-21 澜沧江-湄公河流域水系分布图
流域降水和径流变化过程
本报告对2013年6月~2014年5月澜沧江-湄公河流域径流进行模拟,定量分析了区域年内径流的变化过程。
(1)流域径流受降水影响显著,降水主要受季风控制
自北向南,在湄公河干流上的泰国清盛、老挝琅勃拉邦、泰国穆达汉和柬埔寨上丁选取了4个主要控制断面,进行逐日径流变化分析(图3-22)。4个断面的径流量主要集中在2013年6~10月的雨季,分别占其年径流量的73.4%、73.6%、81.3%和81.4%。上丁控制断面年总径流量为4330亿m3(代表全流域总径流量),与历史同期水平相当。
图3-22 2013年6月~2014年5月澜沧江-湄公河流域主要控制断面日径流变化
(2)流域径流时空分布差异大,雨季集中了70%以上的水量
澜沧江-湄公河流域的径流深与降水量空间分布特征基本一致(图3-23),流域径流和降水由东南向西北递减,径流的时空变化主要受降水控制。澜沧江河源为全流域径流深最小的地区,不足500mm,径流深大于1000mm的丰水区主要位于老挝和柬埔寨北部地区。澜沧江-湄公河流域跨纬度大,且受西南季风影响频繁,流域径流变化主要决定于老挝境内以及泰国和柬埔寨沿海地区的降水情况。流域径流模数(单位面积产水量)下游丰于上游,左岸丰于右岸,年径流深最大值为2564mm,年降水最大值为3803mm,均位于下游左岸。
(a) (b)
图3-23 2013年6月~2014年5月澜沧江-湄公河流域(a)径流深和(b)降水量分布
(a) (b)
图3-24 2013年6月~10月澜沧江-湄公河流域(a)径流深和(b)降水量分布
受径流补给因素影响,监测时段内整个流域都呈明显的干、湿两季的变化特征,70%以上的水量集中在雨季,其空间分布特征与降水一致(图3-24)。流域主要产流来自下游的河道左岸老挝境内,而河道右岸受泰国西部山脉阻挡,从印度洋过来的西南季风难以到达,致使年降水量小于1000mm,对流域产流贡献低。流域下游径流分布更为丰沛,主要集中在老挝首都万象东北部,雨季径流深最大值为2477mm。雨季最大降水量3484mm,出现在柬埔寨东部,该区域雨季降水量占全年的91%。
(3)澜沧江对流域径流贡献分析
基于遥感模拟径流结果,分析该时段内澜沧江出口控制断面径流对上丁站以上流域径流的贡献情况(表3-6)。在模拟时段内澜沧江流域对上丁站以上湄公河径流贡献为11%,与通过长系列实测资料分析的成果13.5%比较接近,佐证了遥感水文模拟方法的可靠性。其中,澜沧江流域径流在枯水期所占径流比例较大,约在18%左右,而在雨季所占比例较小,只有不到10%,是枯水期比例的一半。由此可以看出,澜沧江流域径流对湄公河流域贡献较小,在枯水期的影响比在洪水期的影响大。
表3-6 雨季、枯季和全年澜沧江流域占上丁站以上流域日均流量占比
典型湖库水域动态变化监测
利用HJ-1A /1B和GF-1卫星CCD数据,对澜沧江-湄公河流域内的典型湖库洞里萨湖(Tonle Sap Lake)、南俄河水库(Nam Ngum Reservoir)、乌汶拉水库(Ubol Ratana Reservoir)和诗琳通水库(Sirindhorn Reservoir)的水域面积及蓄水量变化进行了监测分析,对于可持续利用湖库水资源和制定湖库水资源保护政策具有重要意义。
(1)洞里萨湖水域季节性变化十分显著
洞里萨湖是澜沧江-湄公河水系重要组成部分(图3-25),位于中南半岛东南部,柬埔寨西部,是东南亚最大的淡水湖泊,通过洞里萨河同湄公河相连,是湄公河的天然蓄水池。洞里萨湖流域面积为8.5万km2,产流量占湄公河流域多年平均径流量的6%。洞里萨湖水域变化对于湄公河流域生态环境保护具有举足轻重的作用。
洞里萨湖是季节性吞吐湖,水域面积随季节变化显著(图3-26和图3-27),在2013年10月~2014年1月期间波动最为剧烈,变动幅度均在1500km2以上。雨季来临前,洞里萨湖处于最低水位,2013年6月的水域面积仅为2331km2。由于此时湄公河干流的水位更低,湖水经洞里萨河顺流入湄公河干流,补充了湄公河干流水量的不足。进入雨季后,湄公河干流水位上涨,河水开始经洞里萨河倒灌进入洞里萨湖中,不仅减轻了湄公河下游洪水的泛滥,同时也使洞里萨湖水域面积逐渐变大。
2013年11月后,湄公河流域进入干季,湄公河干流洪水开始回落,但其水位依然高于洞里萨湖,河水继续倒灌入洞里萨湖。至2013年12月,洞里萨湖区和洪泛平原积蓄了来自湄公河干流的大量洪水,水域面积达到最大值1.42万km2。随着湄公河干流洪水的逐步消退,其水位开始低于洞里萨湖,湖水再次顺流入河,水域面积迅速减小,至2014年1月仅剩2773km2,面积减小了80%。
图3-25 洞里萨湖HJ卫星遥感影像图
图3-26 2013年6月~2014年5月洞里萨湖水域范围月际变化图
图3-27 2013年6月~2014年5月洞里萨湖水域面积月际变化过程
通过洞里萨湖库容曲线计算2013年6月~2014年5月蓄水量的变化(表3-7),洞里萨湖的蓄水量随季节变化明显。2013年9~12月是洞里萨湖蓄水量增加最快阶段,蓄水量共增加了600多亿m3,使得12月份的蓄水量达到最大。2013年12月~2014年1月是蓄水量快速消退阶段,蓄水量急剧减少了619亿m3。4个月时间内,湖水从快速蓄满到迅速排空,体现了洞里萨湖在调节湄公河下游洪水方面的巨大功能。
表3-7 2013年6月~2014年5月洞里萨湖的蓄水量变化统计*
(2)典型水库水域面积的动态变化与调控能力有关
水库具有调节气候、改变河道水资源的时空分布、防洪抗旱、发电等重要作用,南俄河水库、乌汶拉水库和诗琳通水库是位于湄公河支流上的三座典型水库,其水库水域面积动态变化与其调控能力密切相关。
南俄河水库位于老挝湄公河主要支流南俄河(图3-28),距首都万象东北约96km,是东南亚水域面积最大的人工湖,库容为71亿m3,流域年均降水量2000mm,上下游水体落差较大,其主要功能为发电和灌溉,可为万象地区供电和为万象平原灌区提供灌溉用水,水电站装机容量148.7MW。
图3-28 南俄河水库HJ-1卫星遥感影像图
乌汶拉水库位于泰国东北部湄公河最大支流蒙河的支流锡河(图3-29),最大库容256万m3,功能包括发电、灌溉、防洪、航运和渔业等,电站装机容量25.2MW。
图3-29 乌汶拉水库HJ-1卫星遥感影像图
诗琳通水库位于泰国东北部湄公河的最大支流蒙河(图3-30),功能以防汛和发电为主,电站装机容量36万MW。
图3-30 诗琳通水库HJ-1卫星遥感影像图
利用HJ-1A /1B和GF-1CCD卫星数据,对三座典型水库2013年6月~2014年5月的水域面积和蓄水量变化进行了监测和分析(图3-31~图3-34和表A-3)。
图3-31 2013年6月~2014年5月南俄河水库水域范围月际变化图
图3-32 2013年6月~2014年5月乌汶拉水库水域范围月际变化图
图3-33 2013年6月~2014年5月诗琳通水库水域范围月际变化图
图3-34 2013年6月~2014年5月典型水库水域面积月际变化过程
受水库调蓄的影响,南俄河水库水域面积季节性变化趋势不明显,月际波动幅度在60km2以内。2014年5月水域面积最大,达到447km2;2013年6月的水域面积最小,为362km2。南俄河水库发电规模较大,蓄水量变化既与季节有关,也与水库发电调度有关。雨季来临后,在正常发电下泄一定水量的同时,水库也拦蓄上游来水,蓄水量总体不断增加,2013年7~10月水库蓄水量共增加了12.95亿m3。该水库调节能力很强,进入干季后仍在拦蓄发电之外多余的水量,到2014年5月,蓄水量累计增加了13.45亿m3。
乌汶拉水库的水域面积和蓄水量变化受防洪调度影响显著,7月和10月水域面积波动最大,变化幅度超过了100km2。为保证防洪安全,在降水量较为集中的7 ~9月,水域面积保持在较低水平,7月水面最小仅为151km2;雨季后期,防洪压力逐渐减小,同时为保证旱季发电和灌溉等需要,水库开始蓄积水量,10月份水域面积达到最大值318km2;11~12月水库蓄水量继续维持在较高水平,其中11月减少了28.31亿m3,12月增加了12.64亿m3;由于旱季上游来水减少,2014年1月后水库水面面积开始逐月减少。
诗琳通水库规模相对较小,水域面积季节性波动幅度不大,均小于30km2,且蓄水量最大值出现时间滞后2个月。2013年6~7月,为调节洪水而提前排空,水库水量维持在较低水平;8月以后,随着防洪压力的减轻开始蓄水,水域面积逐渐变大,至11月达到234km2;12月水域面积达到最大值244km2,蓄水量增加了6.47亿m3。2014年1月以后,水域面积逐月减小。