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澜沧江-湄公河流域水资源利用现状与需求分析

2018-09-11孙周亮刘艳丽赵志轩王高旭金君良鲍振鑫刘翠善

水资源与水工程学报 2018年4期
关键词:澜沧江湄公河径流量

孙周亮, 刘艳丽, 刘 冀, 赵志轩, 王高旭, 金君良,2, 鲍振鑫,2, 刘翠善,2

(1.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏 南京 210098; 2.水利部应对气候变化研究心, 江苏 南京 210029; 3.三峡大学 水利与环境学院, 湖北 宜昌 443000)

澜沧江-湄公河连接中国及东南亚五国,既是一条重要的国际经济发展纽带,也是支撑国民生存发展的重要支柱[1-2]。流域面积广阔、地貌多样,水文、气候或环境问题是各国政府和研究人员的关注焦点[3-5],其在纬向上跨越了几个气候带,气候垂向差异大,复杂多变,是全球气候变化的敏感区。

近年来,各国持续加大对流域水资源不同水平的开发,由于水资源的跨境流动性,各方力量在水资源利用方面产生了一些矛盾与分歧[6-10]。虽然这些争端最终均以谈判或者协商方式解决,但由于解决方式只涉及到争端国,尚无完善的全流域水资源整体规划方案[11-14],因而并未从根本上消除水资源分配产生争端的问题。而实现流域整体规划的第一步就是摸清流域水资源状况和开发利用程度,掌握各方用水需求,科学预测气候变化对水资源系统供需平衡的影响[15]。因此,在湄公河区域合作不断强化和各国对水资源需求不断多元化的背景下[16-17],明确水资源开发利用现状和各方水资源需求,是提高水资源利用效率和合理分配水资源的前提,也是加强各国合作的必要条件。这对我国推进“一带一路”建设与互联互通、打造命运共同体、促进和保障水外交都具有重大的积极作用。

1 流域概况

澜沧江-湄公河发源于中国青藏高原唐古拉山脉,流域面积79.5×104km2,全长4 880 km,多年平均径流量约为4 750×108m3,平均流量为15 060 m3/s,依次途经我国西藏、云南后进入缅甸、老挝、泰国、柬埔寨,在越南胡志明市西南部汇入南海,在中国境内称为澜沧江,出境后称为湄公河。源头青藏高原至河口海拔落差达到5 060 m以上,平均比降1.04‰,由于澜沧江出口云南部分地势平缓,河床高度降低,平均海拔约为1 200 m,因此大部分落差位于中国境内。老挝和柬埔寨的领土几乎都位于湄公河流域内,因此澜沧江-湄公河是中国和东南亚最重要的国际河流,其水资源是支撑流域各国社会经济发展的重要血脉[18]。在中国境内的澜沧江河长为2 161 km,流域面积为16.5×104km2,占全流域面积的20.7%[19],平均海拔在3 000 m以上,境外部分的湄公河河道开阔,平均海拔为385 m。由于流域上游多河谷而下游多平原,因此,从流域形状上看澜沧江部分相对湄公河部分更狭长[3]。

澜沧江-湄公河流域气候主要受来自西南和东北两个方向的季风影响,西南季风出现在5月至9月,从海面携带大量水汽至沿岸国家,带来大量降雨;东北季风出现在11月至次年3月,主要来自相对干燥的大陆,因此降雨稀少。澜沧江流域大部分地区年降水量在1 000 mm以上,而下游湄公河流域年降水量波动较大,从泰国东北部的1 000 mm到西南沿岸山区的4 000 mm不等,全流域降雨季节分配不均匀,雨旱分明,近八成降雨出现在雨季。流域内气候差异明显,北部多为高寒天气,而南部则常年炎热,中游则是气候宜人,气温变幅较小,年均气温在25~27℃之间[20-21]。

2 水资源开发利用现状分析

2.1 水资源概况

大气降水是澜沧江-湄公河流域水资源主要补给来源,澜沧江上游的融雪径流也补充了部分来水量。其中澜沧江流域的径流量主要来自降水,地下水和冰雪融水所占比重较小,而地下水相对于冰雪融水又占有相当比重,有时上游部分年径流的50%以上来自地下水[21];湄公河水量补给则主要来自降水和上游澜沧江来水,降水量占径流量的1/2以上,因此降水量变化对湄公河的径流量影响较大[22]。从径流量上看,河源地区地表径流与地下径流所占比重相当,地下径流量呈现沿程减小的趋势。澜沧江河段水资源总量达到418.67×108m3[23],年平均径流量约为741×108m3,平均地下径流量约为160×108m3,占径流总量的21.5%,湄公河年平均径流量约为4 100×108m3。据我国水力资源复查成果的数据显示,澜沧江的平均功率理论蕴藏量为3 656×104kW,其中干流为2 545×104kW,支流为1 111×104kW,是我国西部地区水能资源最为丰富的河流之一[24]。

受季风和地形的影响,澜沧江-湄公河流域两岸水系发育不均,左岸水系较右岸更发育,左岸河道的补给量也大于右岸,左岸来水量约占流域总来水量的70%。据统计,流域面积超过5 000 km2的支流中,左、右岸分别为15条、7条,在流域面积超过10 000 km2的支流中,左、右岸各有7条、4条[20]。

2.2 水资源时空分配

由于澜沧江-湄公河流域在中国和东南亚各国面积分布以及降水量分布差异,流域各国产水量分布亦有差异,各国水资源分布见表 1[25]。

澜沧江-湄公河水资源量空间分布十分不均,总体上呈现水资源下游多于上游、左岸多于右岸、平原多于谷地的空间分布特征。从表1中径流贡献率来看,全流域35%的年径流量来自老挝,泰国和柬埔寨的径流贡献率各占18%,这3个国家的径流量构成了湄公河水量的主体部分。另有16%的径流量来自中国,11%的径流量来自越南,而来自缅甸的径流量仅为2%。

表1 澜沧江-湄公河流域各国水资源分布

区间产水量更能具体地反映水资源的空间分布情况,表 2列出了1960-2015年干流部分区间的年均径流特征,从表2中可知各区间多年平均产水量差异较大。从空间上看并无明显分布规律,总体上呈现下游比上游大的现象。径流模数最小的是穆达汉-巴色区间,仅有12.9×10-3m3/(km2·s),最大的是廊开-那空拍侬区间,为39.8×10-3m3/(km2·s),相差约2倍。

表2 澜沧江-湄公河部分区间的年均径流特征

澜沧江-湄公河流域的径流年内分配也很不均匀,如图 1所示。径流主要集中在6-11月份,最大径流发生在8-9月。在所示干流站点中,径流年内分配差异从上游到下游依次增大,同时径流量也从上游到下游依次增大。从图1还可明显看出,以那空拍侬站为界,其上下游部分径流量差异明显,从表1亦可得到印证,其原因可能是湄公河中下游受西南季风影响较大,导致降雨较多[21]。

图1 澜沧江-湄公河干流部分站点不同时期径流年内分配

对比唐海行[20]基于1992年以前的数据成果可知,干流大部分站点及区间年平均径流(1960-2015)相比1992年以前有所减小,其中下游减小幅度比上游大,从图1亦可看出2010-2015年平均径流比1960-2009年显著减小,年内分配差异也有所减小,可能是受到水资源开发等人类活动的影响[1]。

澜沧江-湄公河流域水能资源分布也存在不均匀分布的特征,如表 3[20]所示。澜沧江流域的水能蕴藏量约有3 656×104kW,可开发量约为2 737×104kW,分别占全流域的约40.6%和42.5%,可开发利用率约为74.9%,可见中国在澜沧江-湄公河流域各国家中水能资源占比最大,可开发利用率也高于全流域。

表3 澜沧江-湄公河流域水能资源分布概况

2.3 水资源开发利用现状

由于澜沧江-湄公河流经各国的经济发展水平和自然地理环境存在差异,各国对澜沧江-湄公河水资源的开发利用水平、方式等均有不同(见表4),以下分别对各国的水资源开发利用情况展开论述。

位于中国境内的澜沧江干流的水力资源丰富,地形、地质条件良好,水电蕴藏量以及可开发电量均相当可观,高达5 060 m的落差使得澜沧江水能资源可开发量高达2 737×104kW,水资源开发利用方式主要是水电开发和航运。在水电开发方面,现已在干流规划建设的大型水电站共有8座,但实际开发程度较低,平均水力资源开发利用率(定义为河道外供水量和多年平均水资源量的比值)仅为8.7%;中、老、缅、泰四国于2000年签署的《澜沧江-湄公河商船通航协议》使得湄公河正式通航在2001年6月得以实现,至2007年9月,澜沧江景洪以下河道通航标准已达到300 t级[25-26]。

表4 各国对澜沧江-湄公河流域的水资源开发利用及需求概况

缅甸境内部分的湄公河水资源可开发量极少,其仅有3%的流域面积以及2%的湄公河径流量贡献率,缅甸主要利用湄公河的航运和水电开发效益,近年来正在积极推进国际合作并加速水电开发进程,现仅有少量小型农业灌溉工程[25]。

老挝拥有湄公河大部分水力资源,水能储量十分丰富,97%的领土位于流域内,其对湄公河水资源的利用主要侧重于水电开发,但利用率不高,现状开发水平仅占据1.8×104MW蕴藏量的4%[1]。自澜沧江以下至万象为湄公河上游,这部分河段流速大、河床稳,是进行水力发电的优越地段,每年发电量预计可达400×108kW·h。已建的最大水电站是南俄河工程,装机容量为15×104kW,大部分发电量供给泰国使用。老挝虽有充足的地表水资源,但农业灌溉工程少,现有超过70×104hm2耕地,丰水期最大灌溉面积约为15×104hm2,枯水期则仅有4%的耕地能得到灌溉。

泰国现状开发利用方式主要为水电和灌溉,其水电站总装机容量超过20×104kW,最大的水电站是南鹏河工程,装机容量为4×104kW;现有灌溉面积约为50×104hm2,实际耕地灌溉率不足6%。根据湄公河委员会公布的计划,当地水资源利用水平将逐步提高,总有效库容达92×108m3 [27]。

柬埔寨对支流的开发程度大于干流,水电站总装机容量为20×104kW,列入湄公河委员会开发规划的主要是支流水电开发项目,预计有效库容可达136×108m3,装机容量为92×104kW,灌溉面积为58×104hm2。柬埔寨境内的洞里萨湖是东南亚最大淡水湖,具有良好的自然调节能力,其对支撑渔业发展具有不可替代的作用,对全国产鱼量贡献率在60%左右,这在不同程度上保障了超过百万居民的生活[16]。

越南境内湄公河流域水能蕴藏丰富,年平均径流量达4 750×108m3,可通航3 000 t级轮船。理论水能蕴藏量可达925×104kW,现状年发电量为34.23×108kW·h,总装机容量约为120×104kW,有效库容为38×108m3。流域内水资源开发利用条件较好,水流平稳、地势平缓,流域面积为6.5×104km2,约占湄公河总流域面积的8%,占越南国土面积的18%。一方面由于缺乏资金导致利用率低,另一方面,由于越南存在较为严重的海水入侵问题,需要消耗大量淡水资源,剩余可用水量较少,因此越南主要利用湄公河水资源进行农业灌溉,现有耕地约有240×104hm2,可灌溉面积仅有50×104hm2[28]。

由此可知,澜沧江-湄公河流域的水资源主要用于航运、水电开发、农业灌溉、渔业养殖等,但是不同的利用方式对水资源带来的影响各不相同,如航运属于非消耗性用水,水电开发改变了水资源的时空分配和水动力特征,农业灌溉对水资源消耗程度最大,渔业次之。

由于各国经济发展水平的差异,在水资源利用效率上存在较大差异,水资源时空分配不均匀也是阻碍水资源开发效率的重要原因。总体上,中国主要在水电、航运方面进行开发利用,对水资源质量消耗性影响较小。作为流域上游国家,中国也承担着对流域水生态系统的保护责任,在开发的同时充分考虑下游需求及其水环境问题,如中国在2016年采取的湄公河应急补水措施,增加了下游湄公河干流的流量,抬高了水位,并且缓解了湄公河三角洲的咸潮入侵,有效地支持了下游的水资源利用和水生态可持续发展。老挝和越南均拥有较多的水力资源,但水电开发水平均不高。灌溉也是两国主要利用方式,但在使用程度上大有不同,老挝灌溉用水量少,而越南则有大量水资源用于灌溉。泰国和柬埔寨的水资源占有量相当,水资源灌溉利用水平也较为类似,柬埔寨对支流进行渔业利用程度较高。缅甸水资源可开发量和现状开发程度均较小,主要用于航运和水电开发。

3 水资源需求分析

了解各方水资源需求是保障水资源科学调控和促进区域和谐发展的基础,各国在澜沧江-湄公河流域的水资源开发利用需求差异较大,见表 4。

中国境内的澜沧江流域干流主要用于航运和水电开发,支流主要用于灌溉和工业用水。流域内山地和峡谷居多,不适宜发展农耕,农用地资源较少,地区内居住人口数量也较少。流域内约有耕地57×104hm2,有效灌溉面积为18×104hm2,各类水利工程5万余座,规划建设水电站14座[29]。

老挝是东南亚唯一的内陆国,湄公河自北而南穿越老挝全境,长达1 877 km,是老挝交通的大动脉和经济交流的轴心,因此水位变化对其航运有直接影响。作为世界最不发达国家之一,老挝十分重视水电资源的开发利用,根据湄公河委员会数据显示,为了摆脱贫困,老挝政府计划将大力发展水电,在湄公河干支流上新建多个水电站,以满足现代化和工业化的需求。农、渔业方面也是老挝未来重点发展行业,农业产值占国民生产总值的26.7%,农用地占国土面积的10.11%,约6×104hm2土地需要引湄公河的水灌溉[30]。

泰国是东南亚渔业大国,其从事渔业的人口约有100万。捕鱼和水产养殖是泰国开发湄公河的重要产业部分,泰国平均每年从湄公河获得的鱼类近80×104t,从湄公河渔业资源中获得的收入是泰国东北部农民的主要收入之一,也是当地居民重要食物来源。同时,渔业的发展也带动了制造业、加工业、运输业等相关行业的发展。泰国东北部的呵叻高原是一个干旱缺水、水质盐碱化严重的地区,同时又是一个重要的农业产区。该地区收入水平低、生产力落后,其农业生产严重依赖高耗水的水稻,呵叻高原尚有850×104hm2的可耕地存在缺水,其中仅有6%得到灌溉。因此引湄公河的水进行灌溉至关重要,其农业(含渔业)年用水量约为93.52×108m3(见表 5),仅次于越南。泰国还是大湄公河次区域五国中经济最发达的国家,但由于电力匮乏,经济发展受到了制约,水电需求存在较大缺口。

表5 湄公河委员会成员国的全年农业用水量统计

数据来源:Mekong River Commission,“Multi-functionality of Paddy Fields over the Lower Mekong Basin”,2010。

柬埔寨内战和冲突之后,一度处于贫困之中,经济恢复十分依赖自然资源。全国60%左右的捕鱼量来自洞里萨湖,支撑了百余万居民的生存问题,而洞里萨湖补水依赖于湄公河,以此保证一定的蓄水量供枯季释放,并提高土壤肥力。此外,柬埔寨尚有巨大的水力资源有待开发,政府也已经将水电开发列入大力发展项目中,由中国投资的6个水电站项目于2015年前后建成投产,投产后年平均发电量共39.98×108kW·h[27]。

越南在湄公河的用水需求主要体现在生态安全和农业灌溉方面。越南三角洲是越南的大粮仓,种植着世界上的优质水稻,其产量占越南水稻总产量的一半以上,其水稻产值占国民生产总值的27%[31]。近年来越南下游频繁遭受严重海水倒灌,加之旱季时湄公河水量急剧下降,因此湄公河水量补给对该地区的农业生产和经济发展至关重要。

由于湄公河主要以老挝和缅甸界河的形式流经缅甸,且流程较短,因而缅甸水资源可利用量较少。缅甸主要在航运和水电方面存在用水需求,但均属于非消耗性用水。

根据世界粮农组织公布的数据[13],各国在充分利用本国水资源的基础上,对来自澜沧江-湄公河的外部水资源需求总量和依赖程度上差异均较大,如表6所示。其中对外部来水依赖程度最大的是柬埔寨,其次是越南、泰国、老挝,缅甸和中国则相对较小。从空间上看,对澜沧江-湄公河来水依赖较大的国家主要集中流域下游区域,一方面说明下游国家对澜沧江-湄公河流域水资源需求量较大(相对于本国总水资源需求量而言),另一方面也说明这些国家对水资源敏感性较大,更容易受到澜沧江-湄公河水资源变化的影响。

表6 澜沧江-湄公河流域国水资源占有和依赖状况

4 气候变化对水资源安全的影响

气候变化和人类活动同为影响全球水循环的两个重要因素,但气候变化带来的影响具有更大的不确定性和不可预知性,对水资源安全的影响更明显,与区域水资源需求冲突存在直接关联[32]。地区水资源供需平衡建立在稳定的供、需条件基础上,供、需任何一方面出现变化都会导致供需系统失衡。气候变化对水资源安全的影响已成为一个重要研究议题,其引发或加剧水资源短缺性危机、水环境破坏、极端气候状况频发现象,由此导致水资源利用争夺加剧、粮食安全受到威胁,可能引发国内、国际冲突已经成为共识。

在过去半个世纪中,澜沧江-湄公河流域地区受气候变化影响导致气温升高,汛期降雨增加而枯期降雨减少,旱涝灾害发生频率增加[33-34]。利用区域气候模式对澜沧江-湄公河流域上中游的水循环模拟研究结果表明,在未来各气候变化情景下,多年平均径流量均比没有人工干扰情景下的天然径流有减少趋势,且空间及年内分配更加不均匀[8]。IPCC研究报告表明未来东南亚的平均气温将会有所上升,这会使得干旱程度和范围加剧,水资源分配不均匀性增加,流域流经国家之间水资源供需矛盾加深[35]。在气候变化的影响下,未来10年海平面上升速度可能会加快,这将对湄公河三角洲地区的生产生活带来不利影响,增加农业淡水资源需求甚至洪水灾害程度加剧[36]。

以上研究结果均表明,在气温上升的大背景下,澜沧江-湄公河未来水资源量减少,时空分配不均匀程度增加,水灾害发生频率及其破坏力增加。而在社会经济发展和环境变化的影响下,人类对水资源的需求量却在增加,水资源供需矛盾会加剧,这将是对澜沧江-湄公河流域各国水资源安全的巨大考验。

5 结 论

(1)在水资源开发利用方面,中国对澜沧江-湄公河的开发水平最高,其次是越南和老挝,缅甸因水能资源蕴藏量极少而开发量也最少,目前各国主要在航运、水电、灌溉、水产养殖等方面对澜沧江-湄公河的水资源进行开发利用。从整体上看,开发利用量还未达到水资源可开发量,现有开发利用方式也存在明显的利用率低下的问题。一方面是流域内地形条件限制,由于水能资源丰富常伴随着地形复杂,因而开发难度大、开发进展缓慢;另一方面是各国科学技术水平参差不齐,无法合理利用当地水资源;再者,由于国际河流的特殊性,各国水资源合作开发规划尚未达到高度一致性,开发利用进程受到各种国际政治因素影响。

(2)由于行业发展和实际需求的差异,各国对澜沧江-湄公河水资源利用的需求差异较大。中国主要在航运和水电开发方面,老挝主要在水电开发和农(渔)业方面,泰国主要在进行水产养殖和灌溉以及水电开发,柬埔寨则依赖湄公河对洞里萨湖补水进而维持湖区居民的基本生活,越南主要重视湄公河在保障生态安全和农业生产方面的作用,缅甸仅在航运和水电开发方面存在用水需求。各国对湄公河水资源依赖程度不一,依赖程度最大的是柬埔寨,其次是越南、泰国、老挝、缅甸,中国依赖程度最小。

(3)在气候变化和人类活动的双重影响下,澜沧江-湄公河未来水资源安全将会受到更大的威胁。一方面是随着经济发展而不断复杂化的水资源需求,流域整体水资源供需矛盾愈演愈烈;另一方面是水资源时空分配不均匀程度加剧和水资源量不断减少,这加剧了水旱灾害和水资源供需矛盾。

(4)提高流域水资源综合开发利用效率和保障气候变化下的水安全等都需要全流域通力合作。因此,积极应对环境变化对水安全的挑战,发展和完善对话合作机制,实现流域统一开发和水利益共享,将是澜沧江-湄公河流域水资源合作的必经之路。

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