巴基斯坦主要水系及水文水资源

学术研究动态国内学者大多较为重视美日欧发达国家的研究，针对亚非拉发展中国家的研究，即便是对与中国国家利益息息相关的周边发展中国家的研究，也并不热门，而中国的巴基斯坦研究也长期处于一种边缘位置。如何促进中国的巴基斯坦研究，推动中巴关系向前发展，成为摆在中国学界面前的一个重要课题。中国的巴基斯坦研究大多数停留在政策研究领域，对于基础性、理论性投入时间较长、短期收益较少的领域则关注较少，国内对巴基斯坦国内情况分析尚不够深入。（2017，涂华忠，中国的巴基斯坦研究述评，）印度河巴基斯坦可分为三大地理区域，北部及西北部山区（241647km2）、西南部俾路支斯坦（Baluchistan）高原区（242683km2）、印度河流域平原区（311766km2）印度河位于南亚次大陆的西北部，全长3180公里，流域面积约45万平方英里、1165000km2，是世界最大的流域之一，包括印度河干流、右岸的2条主要支流和左岸的5条主要支流。发源于中国境内的冈底斯山西侧，流经中国、克什米尔，再流经巴基斯坦后注入阿拉伯海。对于巴基斯坦，这条河流是唯一给这片干旱土地带来生命的河流，对于印度来说，这条河流为已成为该国粮食基地的北方干旱省份的经济发展提供基础支撑。印度河下游区（主要为SINDH省）年均降水量低于100mm，当地农业灌溉系统对引用印度河水的依赖性极强，存在重灌轻排的缺陷。印度河水量的70%至80%是由喜马拉雅地区的冰川提供，是亚洲最依赖于冰川融水的河流（2007，郑宾.科学生活，印度河-全球气候变暖的危险范例）。印度河流域水土流失严重，年输沙量约为5.4至6.3亿t，平均含沙量为3kg/m3。印度河下游主流蜿蜒、摆动频繁，洪水带来的泥沙沉积在下游河道，形成新的淤积，加剧洪水威胁。印度河下游两岸建有堤防，但缺少控导工程，部分堤防工程直接受含沙水流的冲刷，容易产生横向破坏和侵蚀堤防，是导致决口或险情发生的原因之一。印度下游水文站缺少泥沙测量资料，主河道上建设了一系列拦河闸和引水口，但拦河闸上下游河床变化和渠系泥沙情况并不清楚。印度河流域各国分布流经国家河名河长km流域面积km2耕地km2中国狮泉河384696718阿富汗719162539巴基斯坦印度河2320561895168593印度印度河382315668114121合计30861019150285261主要国际支流杰赫勒姆河、拉维河、杰纳布河和萨特莱杰河均是印度河的重要支流，其中杰赫勒姆河、拉维河是杰纳布河的支流，杰纳布河汇入萨特莱杰河，并最终流入印度河。河流名称流经国家河长km流域面积km2耕地km2奇普恰普河（下游称希欧克河）中国、印度、巴基斯坦5093170153喀布尔河（Kabul）阿富汗、巴基斯坦471910827865古马勒河（Gumal）阿富汗、巴基斯坦30439239580杰赫勒姆河（Jhelum）印度、巴基斯坦7225676220854拉维河（Ravi）印度、巴基斯坦6383611324671杰纳布河（Chenab）印度、巴基斯坦1124173138（含各支流）88698（含各支流）萨特莱杰河（Sublej）中国、印度、巴基斯坦155314191658634水电站工程达苏水电站工程目前已开始了前期建设工作，是建在印度河上的一座径流式水电站，位于巴基斯坦KhyberPakhtunkhwa省达苏镇上游7km、伊斯兰堡以北345km处，，计划于2021年完成第1阶段工程（2160mW）。古马勒河源于阿富汗的昆布尔库莱(KhumburKhule)山脉，在多曼迪(Domandi)附近进入巴基斯坦境内，在多曼迪与贡德尔(Kundar)河会合。向下游再与瓦纳托伊(WanaToi)河以及佐布(Zhob)河交会，在德拉伊斯梅尔汗(DeraIsmailKhan)以南处流入印度河，1980年代在古马勒河与佐布河汇流处以下的米安努尔(MianNur)与卡朱里卡奇(KhajuriKach)兴建的水坝，乃是一项多目标计划的一部分。该计划包括洪水控制、德拉伊斯梅尔旱地区约66,400公顷(164,000)农田的灌溉，以及水力发电。塔贝拉（Tarbela）水库总是印度河（Indus）流域工程的主要控制性工程，坝址控制流域面积16.965万km2，多年平均径流量790亿m3，年平均输沙量3.16亿t，平均含沙率为4kg/m3。库容为143亿m3，有效库容120亿m3，最大坝高143m，工程设计中，未考虑排沙设施。1974年工程建成蓄水，水电站装机175万kW。门格拉（Mangla）水库位于杰鲁母河（Jhelum），水库总库容68.5亿m3，有效库容65.9亿m3，水电站装机80万kW。（1991，王家柱，巴基斯坦大规模夸流域引水的效益和问题）巴基斯坦位于南亚次大陆西北部，国土面积79.61万km2，880.254万km2（包括巴控克什米尔地区），地形地貌复杂，大致为，北部为高山地带，西部和西南部为高原，东南部为沙漠和半沙漠，中部为印度河平原。印度河纵贯南北，在巴基斯坦境内流域面积为56.1万km2，占国土总面积的70.5%，其中平原面积占国土面积的1/3，是巴基斯坦工农业发展的精华地区。印度河渠系控制总灌溉面积2.75亿亩，是世界上规模最大的灌溉系统（1991年，巴基斯坦大规模跨流域引水的效益和问题）；水资源不足是发展农业的制约因素，全国水资源总量为1858亿m3（其中地表水1780亿m3，地下水净补给量78亿m3），人均值低于世界平均值及我国，是世界上水资源最贫乏的国家之一。水文气象巴基斯坦全境基本属于亚热带草原和沙漠型气候，光、热资源充足，而雨量稀少。除北部印度河上游雨量尚丰沛外，大部分地区炎热而干燥，干、雨季分明，全国2/3地区年均雨量低于250mm，即使印度河平原区年降水量也仅约15至300mm，且季节性强，主要集中在7至9月。北部喜马拉雅区域年降雨量可达760mm至1270mm，72%的降雨量位于印度河流拉维河（Ravi）拉维河流经印度西北部和巴基斯坦东北部，发源于印度喜马偕尔(Himachal)邦古卢(Kulu)县喜马拉雅山脉，海拔5，000米以上的山区，向西北西流，于查谟和喀什米尔(JammuandKashmir)分界处转向西南，沿两国边界流80余公里进入巴基斯坦旁遮普省，於卡马利亚(Kamalia)附近转向西流，在艾哈迈德布尔锡亚尔(AhmadpurSial)之南注入杰纳布(Chenab)河，全长约725公里，流域面积11600平方公里。沙达拉站最大流量1540立方米/秒，最小流量34立方米/秒。河水灌溉沿岸大片土地。比亚斯河（Beas）比亚斯河（Beas）是印度河系中的重要支流，河长约460km，流域面积20303km2。（YixingYi,Chong-Yuxu.Trendandconcentrationcharacteristicsofprecipitationandrelatedclimaticteleconnectionsfrom1982to2010inthe北安市RiverbasinIndia）上游建有Pandoh大坝，大坝上游干流河长116km，对应流域面积约5000km2；Pandoh大坝下游约150km处，建有Pong大坝，汇流面积12561km2，有效库容7051Mm3，7至9月的雨季来水是其主要水源，上游永久冰川面积780km2，冰川融雪是其水源组成的一部分。萨特莱杰河（Sutlej）萨特莱杰河进入印度喜马偕尔邦流入旁遮普邦，称萨特莱杰河。在费罗兹普尔北面流入巴基斯坦巴基斯坦旁遮普省后，在潘季纳德与杰纳布河汇成潘季纳德河，注入印度河。长1450公里，流域面积39.5万平方公里。喜马偕尔邦戈温德湖是萨特莱杰河所流经的最大的湖泊。水力资源丰富，上游出喜马拉雅山口在巴克拉建大型水坝，用于发电。中游哈里克建拦河坝，引水渠灌溉旁遮普平原与拉贾斯坦平原。

巴基斯坦水资源降水大尺度范围巴基斯坦降水量明显受时间变化及空间分布影响，全年2/3的降水集中在7-9月3个月内完成，平均年降水量从不到100mm的印度河下游区至750mm的印度河上游山前区。巴基斯坦降水两个主要来源是季风雨和西部气候干扰，与其他两种灌溉水源，即运河水和地下水相比，降雨量相对运河区灌溉的贡献较低。几乎所有的运河灌区60%以上的雨季降水集中在7月份。七月初，季风来自孟加拉湾，经过印度后，通常可到达巴基斯坦，雨季一直持续到九月。印度河平原的大部分降雨来自季风期。巴基斯坦有两个雷暴期：（1）四月至六月（2）十月至十一月。这些时期是一年中最干燥的部分，特别是十月和十一月。在此期间，对流引起的雷暴带来零星和局部降雨。巴基斯坦地处干旱半干旱气候区，整个印度河平原（运河灌溉区）来自季风期平均降雨量为212mm（95%置信区间±28）和秋收和早春季节为53mm（95%置信区间±8）。降雨量自北部和东北部向南变化，并逐渐减少。这只是西北边境省（NWFP）和旁遮普北运河灌区在夏季降雨量与冬季相当，运河灌溉上游（即，在西北边境省）区测站监测显示，55%年降雨发生在雨季；在印度河上游和下游区则为75%和85-90%，随着向南移动，降雨量的年变率增加，Guddu和苏库尔（SukkurBarrages）运河灌区变异性最高。基于10年平均（1990-1999），从巴基斯坦气象部门获得的一些主要城市年降水量数据如下：经对比亚斯河（Beas）上游7个水文站（Manli站数据不全）1982年至2010年日降水数据统计，各站年均降水量如表所示。（YixingYin,Chong-YuXu,HaishanChen.Trendandconcentrationcharacteristicsofprecipitationandrelatedclimaticteleconnectionsfrom192to2010intheBeasRiverbasin,India.GlobalandPlanettaryChang[J]145(2016)116-129）测站系列经度维度高程年均降水mmBanjar1982-201031.6477.3110001304Bhuntar1982-201031.8877.1510801418.3Janjehli1990-201031.5277.2217841551.9Larji1982-201031.7377.229951426.7Manali1990-201032.2577.1819262133.4Pandoh1982-201031.6777.058991416.1Sainj1982-201031.7377.3113841647.3印度河上游区降水情况（ZakirHussainDahri,FulcoLudwig,EddyMoors.Anappraisalofprecipitationdistributioninthehigh-altitudecatchmentsoftheIndusbasin.SicenceoftheTotalEnvironment548-549(2016)289-306）冰川印度河流域拥有全球除极地外的几处最大冰川，其上游冰川面积大约为2250km2，夏季为河流提供大量径流。以融雪为主要水源的Kabul河发源于海拔（masl）3000mHindukush山脉南面UnaiPass，自阿富汗东部流入巴基斯坦KhyberPass北部。Jhelum河发源于克什米尔地区，大部分区域低于印度河源区，进入巴基斯坦境内后其流速亦比印度河较为舒缓。Chenab河发源于印度的HimachalPardesh，海拔在4900m（masl），流经印控克什米尔Jammu地区，在MaralaBarrage上游进入巴基斯坦境内。夏季，从印度河上游冰川来的融雪融冰水量占印度河总水量近80%，Kabul河年径流量不足印度河1/3，但是其水位开始上升要早于印度河干流近1个月，为late-labiearly-kharif运河3至5月灌溉需求提供水源。融雪水量占Jhelum河水量超过50%，然而，相比于印度河，Jhelum河更受季风产生的径流影响。Jhelum河Chenab河受季风影响具有同步性，由于Chenab河发源于更高海拔，融雪在其径流中占有相当大的比例。河流和大坝印度河水系为巴基斯坦主要地表水源，早期印度河系很可能是在5千万年前构造成，当时印度板块（Gondwanaland冈瓦纳大陆）与欧亚板块（Angaraland安加拉古陆）发生第一次碰撞，在两大陆之间是古地中海，中生代时期由浅沙滩隆起形成巨大的喜马拉雅山脉，这些暴露在外常年被雪覆盖的山脉，已经变成印度河系的主要水源。下表主要河流平均年径流量数据，在1922年至1961年的数据反映了印度河用水条约实施前的情况，1985年至1995年的数据反映了条约实施后的流量情况，2001年至2002年反映了干旱条件下的流量情况。由该数据可知，在条约实施后，上游区截留水量增加。RiverAverageAnnualFlow（MAF）IndusJhelumChenabRaviSutlejKabul合计1922年至1961年932326714261891985年至1995年62.726.627.553.623.4148.82001年至2002年4811.8512.381.470.0218.992.62巴基斯坦大坝建设历史相对较短，之前，印度河平原持续实施的灌溉及饮用水供应是通过利用巨大的地下水库；在巴基斯坦独立前，只有3座水库，且都不在主要河流上，其中两座水库在Balochistan缺水区，分别是1890年建成的KhushdilKhan大坝、1945年建成的SpinKaraiz大坝；另一座是位于Punjab的Mianwali区1913年建成的Namal大坝。独立后，1955年巴基斯坦开始建设大坝，当时面临严重的能源短缺，在Peshawar附近Kabul河Warsak大坝启动建设。之后，当印度停止向巴基斯坦运河网供水，建设大型水库并与运河连接变得不可缺少，由此，作为印度河水系工程重要组成部分，短时期内建成了两座大型水库，门格拉水库总库容5.88MAF（millionacrefoot,1acrefoot=1233.48183754752m3），Tarbela水库总库容11.62MAF；与此同时，大量小型灌溉及供水大坝建设同步开展。地表水印度河水系地表水资源计量基于沿岸流量站，在印度河流域灌溉系统，河流进入巴基斯坦境内或在Punjab及Sindh省印度河平原灌溉上游，控制性工程（如水库、拦河坝）观测站用于流量计量。印度河观测站在Kalabagh拦河坝（有时是Tarbela水库）用于干流计量，门格拉水库用于计量Jhelum河，Marala拦河坝用于Chenab河，Balloki拦河坝用于Ravi河，Sulemanki拦河坝用于Sutlej河。印度河及其支流年均流量为154MAF，包括来源于西部三条河（印巴用水条约）144.91MAF，来自东部三条河9.14MAF；该水量大部分用于灌溉，大概为104.73MAF，入海水量为39.4MAF，9.9MAF被系统蒸发、渗漏或洪水溢出消耗。印度河及其支流来水量在年季及年内变化很大，因这种来水的变化，导致年入海水量也有明显变化。印度河水系水量通过水库及拦河坝分配至主要运河，这些主要运河再通过支流运河网络分配至各灌溉需水区。印度河流域灌溉系统，包括3座大型水库、16座拦河坝、2座大型渠首工程、2座穿越主要河流虹吸工程，以及12条沟通河流的运河，44套运河系统（Punjab省23套，Sindh14套，NWFP省5套，Balochistan省2套），还有超过107000条输水渠道。运河的总长度约为56073km，此外，渠道、农场沟渠、田间河沟超过160万km。作为运河水源补充，该系统通过500000余管井泵取地下水，年利用地下水量超过41.6MAF。印度河流域之外，还有些较小的河流盆地。如在Balochistan省的Mekran海岸，有封闭的卡兰（Kharan）流域直接入海。这些河流年总径流量小于4MAF。地下水历史变化在拦水灌溉广泛推广前，印度河流域地下水埋深从Sindh省、Bahawalpur地区的大约40英尺至RechnaDoab的100英尺（Ravi河与Chenab河之间），拦水灌溉推广后，地下水开始抬升，由于灌溉管理落后、缺乏排水设施，从运河、支流、水渠及农田来水量大量增加，导致有些地下水位抬升至地表或接近地表，造成水渍和盐碱化，降低土地产能。在1950年后，政府启动盐碱控制与改造项目（SCARP项目，SalinityControlandReclamationProjects），许多大而深的管井被安装用于控制地下水位，经过30余年后，由政府安装用于降低地下水的管井达13500口，其中，在Punjab省大约有9800口。该项目启动初期，有效地降低了地下水位，但随着时间推移，该项目所建管井逐渐失效。这些大而深的管井逐渐被私人投资的浅管井替代，尤其是在上世纪80年代，私有管井发展得到鼓励，当地生产价格低廉的柴油机深受欢迎，涌现出大量为私人所有的浅管井。目前，有超过50万管井每年提供总灌溉水量达41.6MAF，且大部分时期是在低于地表水位下运行。这些管井弥补了失去功能的SCARP项目管井不足，在降低地下水方面起到很大帮助。地下水现状印度河流域由印度河及其支流冲积构成，地下含水层表面达1500万英亩，在Punjab省，占其面积79%，在Sindh省大约28%的面积为地下水淡水覆盖。这些地下水通过管井泵取，大部分用于灌溉。有些地下水含有盐份，从这些管井泵取的含盐地下水不能直接用于灌溉，在排入运河经淡水稀释后才能用于灌溉。在过去的25到30年里，地下水已成为运河供应的主要补充，尤其是在印度河上游平原，地下水水质良好。用于灌溉的大型机井抽水开始于60年代早期，在印度河流域的灌溉系统目前有超过500000的机井，在运河控制地区年开采量估计已经超过500亿立方米。据研究，巴基斯坦地下水开采总潜力是55MAF。用于灌溉的地下水抽取主要在运河区域或江河漫滩。然而，受地表水供应和地下水质量分布的不充分、不可靠影响，整个区域的抽取量不同。地下水的质量范围从主要河流附近的淡水（盐度小于1000毫克/L，为TDS量，以下类同，Totaldissolvedsolids）到高盐度水，盐度超过3000毫克/升。淡水和咸水地下水的总体分布是众所周知的并记载于地图，因为它影响灌溉和饮用水供应的选择。在总面积2931万英亩地下水层中，含盐量小于1000mg/L占49%，在1000至3000mg/L占15%，大于3000mg/L为36%。Punjab省旁遮普省（Punjab）大约有79%区域可获得地下淡水，约978万英亩区域有矿化度小于1000mg/L的地下水，300万亩盐度范围在1000至3000毫克/升之间，326万亩盐度超过3000毫克/升。咸水大多分布在Doab中部地区，在旁遮普南部的焦利斯坦（Cholistan）地区是众所周知的高度咸水区域，不可用于饮用。Kasur和Mianwali地区的咸水范围内发现高氟地下水，在Bahawalpur地区，从65到12mg/L的地下水也有高氟含量的报告。在杰赫勒姆地下水样中，Gujrat和Sargodha地区的砷浓度超过WHO指导值50ug/L（？）Sindh省在信德省（Sindh）大约28%的地区有适宜灌溉即水小于1000毫克/升的地下水。靠近灌溉土地，可以在20至25米深处找到地下淡水。全省大面积属于劣质地下水。不分青红皂白的抽水导致含水层的污染，导致许多地方机井水的盐度增加，包括Thar，Nara，Kohistan等，均为高度咸水的非饮用水的地区。在Tharparkar和Umarkot地区，由高氟地下水的发生导致这种情况是进一步复杂化。NWFP在西北边境省（NWFP），在某些地区，如卡拉克（Karak）、Kohat、Bannu和D.I.Khan，超量采取地下水补给，已经降低了水位，并受到底层咸水的污染。Balochistan马克兰海岸区和其他几个盆地的地下水含有高。因为没有替代品，当地社区使用饮用地下水总盐量高达3000mg/L。在Mastung流域，已发现地下水有高氟含量。马克兰（Makran）海岸和Kharan也被报道有高氟地下水。展望自独立以来，政府在水部门的支出随机波动较大，历年来该部门发展资金的分配并不是一致的增长模式。此外，在政府的各种制度中，水部门的相对优先权也存在变化。在政府5年发展计划中，水部门的支出按下图所示：93年至98年投入远大于前后两个5年计划。政府对水资源开发的目标体现在WAPDA的2025展望文件中，其中明确规定，至2025年需增加64MAF蓄水存储容量和大约27000兆瓦的电能，该电能主要通过水力发电的获得。远景2025的投资估计，在未来25年将达到500亿美元。典型灌区