9. 3. 1 黑河流域水资源
在一定的区域内，特别是在西北干旱内陆河地区，地表水和地下水经常频繁转化，而实际上它们是一种水源。如果忽视两者的转化关系，将会造成水资源量的重复计算，使得开发时采用错误信息，容易造成决策失误，诱发上下游之间的用水矛盾。如上游地下水的开发，截断了下游溢出的地表水补给源，使下游的工农业生产、人民生活以及生态环境遭受严重影响。因而，在估价一个区域水资源时，应当注意各种水资源的转化以及各个子区域的关系。
9. 3. 1. 1 黑河流域水资源系统构成
黑河流域水资源的类型主要有降水资源、冰川水资源、地表水资源、地下水资源等。
( 1) 降水资源
降水资源是基本水源，是水资源的总补给来源。它不仅决定着本区的水分布条件，还影响着高山地区冰川的发育和山区河川径流的形成、分布与变化规律。总体而言，南部祁连山区降水多，北部荒漠地区降水少，由南部冰川区的 500～700mm 递减到下游额济纳的 38mm。全流域年平均降水量 123. 6mm，折合降水量 158. 56×108m3。其中青海祁连山区年降水量在 353mm，折合降水总量34. 58×108m3; 甘肃河西走廊地区年降水量为 168mm，折合年降水总量 94. 57×108m3; 内蒙古额济纳旗降水量 47. 3mm，折合年降水总量 29. 41×108m3。
降水资源的年内分配也不均匀，绝大部分集中在 6～9 月份，祁连、托勒、野牛沟、甘州、肃州和额济纳各站 6 ～ 9 月份降水量占全年降水量比例分别是 78. 3%、78. 9%、80. 2%、74. 3%、69. 1%和 76. 5%。流域内 4 ～ 6 月为各项用水的高峰期，各站期间降水量占年降水量的比例均在35%以下。由此可见，年内降水资源与需求存在着时间差异。
( 2) 冰川水资源
黑河流域河流源头分布有大小冰川 400 多条，根据作者自己的量算，冰川覆盖面积 402km2。主要分布在甘肃省的肃南裕固族自治县和青海省的祁连县，两者的面积分别为 217. 92km2和157km2。据估计，冰川折合水储量约 136. 7×108m3，冰川融水径流量每年约 2. 98×108m3，占河川径流总量的 8%。
( 3) 地表水资源
地表水资源主要源于南部祁连山径流形成区，其主要补给来源为大气降水和冰雪融水。据分析，黑河流域河川径流以降水与地下水补给为主，约占补给总量的 90. 2%，冰川补给量占总量的 9. 8%。
据统计，黑河流域共有河流及支流 269 条，其中长度在 10km 以上的河流 150 条。其中黑河干流长 303km，北大河长 224km，梨园河长 107km。全流域河流总长度 4342. 28km，河网密度为0. 034km / km2，其中上游为 0. 073km/km2，中游为 0. 053km/km2，下游为 0. 006km/km2。
黑河河川径流可明显划分为径流形成、利用和消失区。祁连山出山口以上流域面积占总流域面积的 10%左右，是河川径流主要来源区; 占流域面积 90%的中下游地区几乎不产地表径流，其中中游地区和下游上部是利用径流的主要地区; 在最下游的尾闾附近是径流消失区。黑河流域水资源初步评价采用 1956～1998 年系列，初步评价黑河出山口多年平均天然径流量为 24. 75×108m3，其中黑河干流莺落峡站 15. 80×108m3，梨园河梨园堡站 2. 37×108m3，其他沿山支流 6. 58×108m3。黑河流域地下水资源主要由地表水补给，地下水资源与河川径流不重复量约 3. 33×108m3，天然水资源总量为 28. 08×108m3( 任建华等，2002) 。
河川径流年际变化不大，年径流最大最小倍比为 2. 1，年径流变差系数 0. 2 左右。河川内年内径流分配不均，以莺落峡站为例，6 ～ 9 月的径流量占全年的 68%，10 ～ 2 月占 17. 2%，3 ～ 5 月占 14. 8%。
黑河干流是黑河流域最大的河流，出口以上河长 303km，流域面积 10009km2，多年平均径流量 15. 98×108m3，占黑河流域多年平均径流量的 42. 9%，2000 年径流量 ( 莺落峡) 为 14. 63 ×108m3，平均流量 46. 3m3/ s。黑河干流出山后，进入张掖盆地，自产径流极少，大部分径流被引用，尾闾入居延海。
北大河是黑河流域的第二大河流，冰沟以上河长 224km，流域面积 6883km2，多年平均径流量6. 234×108m3，占黑河流域多年平均径流量的 16. 7%。出山后进入酒泉盆地，自产径流极少。
梨园河是黑河流域的第三大河流，梨园堡以上河长 107km，流域面积 2240km2，多年平均径流量 2. 502×108m3，占黑河流域多年平均径流量的 6. 7%，出山后经临泽灌区引用，后汇入黑河干流。
在地表水资源的区域分布格局上，祁连山为黑河流域地表水资源量的产流区，这里降水多，蒸发小，又有较为丰富的冰雪资源。在整个流域地表水资源中，东部祁连山地区所产径流占近70%，中部和西部山地占 30%，走廊平原及下游的高原区径流深均小于 5mm，属于不产流区。张掖地区主要河流水文特征详见表 9. 5。
( 4) 地下水资源
同西北其他内陆河一样，地表水与地下水之间存在着极为密切的大数量相互转化关系，构成了两者紧密耦合的相互转化系统，在不同区域多次转化。
表 9. 5 张掖地区主要河流 2000 年水文特征
前已述及，由于地质构造、自然条件垂直分带规律，黑河流域的河流由源头到尾闾流经了两个性质完全不同的径流区———径流形成区和径流消失区。从河流经过的地貌单元看，依次排布山地、丘陵、山前洪积—冲积倾斜平原、冲积或冲积湖积平原和沙漠等，从而使地下水的埋藏深度自山前向盆地中心逐渐由深变浅。山丘区河流多数是山区基岩裂隙水的排泄通道，地下水在河流出山之前几乎全部转化为地表水，经河道流出山外; 河流进到山前平原后，地表水大量渗漏转而补给地下水，然后地下水又在适当条件下以泉水形式溢出地面，变为地表水，成为平原河流的主要补给来源。
据计算，黑河流域多年平均地下水资源量为 15. 752 × 108m3，其 中 东 部 山 地为 6. 857 ×108m3，中部山地为 1. 486 × 108m3，西部水系为 4. 960 × 108m3; 走廊北部山地及下游山区为0. 625×108m3; 走廊 平 原 的地下水资源 量 ( 扣 除 地下水 之 间 的重 复 计算部分) 为 17. 221 ×108m3。如果将与地表水之间的重复计算以及上游的重复计算剔除，则整个平原区的地下水多年平均资源量为 2. 431×108m3。
9. 3. 1. 2 黑河流域水资源分布特征
( 1) 水资源空间分布不均匀
受自然条件的限制，水资源在流域内各区域空间分布不均匀。祁连县和肃南裕固族自治县两县位于祁连山地，降水丰富，自产水和过境水都比较多，水资源丰富。但山高水低，受地势、气候条件以及农业生产的限制，利用量甚微; 中游的山丹县水资源极为紧缺，全县可资利用的水资源量人均不足 700m3，地下水开采已过量，地下水水位下降较多，只能采取 “以水定地”的生产方式。下游的额济纳旗，自产水和入境水量很少，对当地生产生活的正常开展以及生态环境的改善起到极大的限制作用。
( 2) 水资源时间分布与农业用水时间不匹配
中游的张掖地区是全流域发达的农业种植业区，是重要的商品粮基地，流域 80%的水资源用于该区域的农业生产。但河流径流的时间分布与农业用水有一定的时间错位。每年 4～6 月农作物需水的重要时期，黑河、梨园河、北大河等主要河流来水量均在占全年径流量的 27%以下，农作物苗水不能适时灌溉，常发生 “卡脖子”旱，仅张掖地区，一般年份受旱面积就达 30 万亩之多。
9. 3. 1. 3 黑河流域水资源利用状况
用水量指分配给用户的包括输水损失在内的毛用水量，按农业、工业、生活三大用户统计。农业用水包括农田灌溉用水和林牧渔用水; 生活用水包括城镇居民、公共用水和农村居民、牲畜用水; 工业用水为取用的新鲜水量，不包括企业内部的重复利用量。
( 1) 黑河水资源利用的历史过程
黑河流域开发历史悠久，自汉代起就在河西地区开垦农田，大兴水利以及发展畜牧业。新中国建立以来，河西地区的水资源开发利用进入了一个新的阶段。大致分为三个阶段: 1949～1963年，属恢复和巩固阶段; 1964～1975 年为发展阶段; 1976 年以后，黑河流域水利开发进入调整阶段。以张掖地区为例，1956 年的灌溉面积由 1949 年的 102. 84 万亩，增至 165. 3 万亩，粮食产量由 10195×104kg 增至 29732×104kg。农村实行新的土地制度后，张掖地区的农业水资源利用呈现出先下降后上升的特点，从 1978～1989 年间，全地区新增有效灌溉面积 22. 32 万亩，新增保灌面积26. 51 万亩。截至 2001 年，张掖地区有效灌溉面积达到 305. 67 万亩，保灌面积达到 248. 35 万亩，林草灌溉面积达到 48. 66 万亩。
( 2) 黑河水资源利用状况
1995 年全流域用水量 33. 58×108m3，其中地表水 30. 39×108m3，地表水利用率达 87. 9%。按行业部门划分，农业用水 31. 75×108m3，占流域全部用水量的 94. 6%; 工业用水 1. 42×108m3，占4. 2%; 城镇生活用水 0. 17×108m3，占 0. 5%; 农村生活用水 0. 23×108m3，占 0. 7%。全流域现状用水耗水量 20. 00×108m3，耗水率为 59. 6%，其中地表水耗水量 18. 05×108m3，耗水率 59. 4%; 地下水耗水量 1. 95×108m3，耗水率 100% ( 潘启民等，2001) 。按照行政地域划分，在利用的水资源总量中，青海省用水量为 0. 1368×108m3，占全流域用水总量的 0. 4%; 甘肃省用水总量 32. 1087×108m3，占流域全部用水量的 95. 6%; 内蒙古自治区用水量 1. 3315×108m3，占流域全部用水量的 4. 0%。在2000 年实行全流域调水方案后，中游与下游的用水比例略有变化，但总体格局没有改变，中游的张掖地区仍然是用水大户。据统计，2001 年张掖地区国民经济各部门用水总量为 24. 50×108m3，其中，农业用水量 21. 48×108m3，占 89%; 工业用水 0. 68×108m3，占 2. 8%; 城镇生活用水 0. 13×108m3，占 0. 5%; 农村生活用水 0. 39×108m3，占 1. 6%; 生态用水 1. 81×108m3，占 7. 4%。经水资源供需分析，现状水平年时，水资源缺口 2. 29×108m3，缺水程度达到 8. 5%。
嘉峪关市城、近郊区面积 1298km2，人口 14. 56 万，工业产值 34. 5 亿元。1999 年供水量 1. 39×108m3，其中地表水 1. 02×108m3，占 73. 4%，地下水 0. 37×108m3，占 26. 6%; 1999 年用水量 1. 39×108m3，其中工业用水 0. 66×108m3，占 47. 5%，农业用水 0. 63×108m3，占 45. 3%，生活用水 0. 10×108m3，占 7. 2%。
下游额济纳旗地表水供水量就是狼心山水文断面的入境水量，1995 年狼心山断面水量为 2. 45×108m3，用于农田、天然草场和草库伦的春灌。灌溉总引水量 1. 18×108m3，其中农田用水量 0. 127×108m3，天然草场及草库伦用水量 1. 053×108m3。额济纳绿洲的工业、生活、牲畜及作物生育期的农田灌溉用水全部取用地下水，年地下水开采量为 0. 132×108m3( 钟华平等，2002) 。
( 3) 黑河流域水资源利用中存在的问题
在自然条件区域差异、经济发展水平、历史演进特征等因素的制约下，黑河流域水资源利用中也存在着一些问题。具体表现在:
1) 流域内上、中、下游水资源的使用量不平衡。上游的祁连山地产流而很少用水，中游的河西走廊是历史悠久的农灌区，加之分布有一些中小型城市和密度较大的人口格局，导致耗用大量水资源。据统计，中游走廊平原地区用水量占整个流域的 95%以上。根据钟华平等人的工作，近20 年黑河上、中游的莺落峡和正义峡分别以 190×104m3/ a 和 2210×104m3/ a 速率递减，同时中游河西走廊每年用水增加 2020×104m3。
由于黑河流域中上游水土资源的大规模开发利用和缺乏有效的水资源统筹规划与管理，以土地荒漠化、植被退化为代表的生态环境恶化已严重影响到下游荒漠绿洲的生存，制约流域经济与社会的可持续发展。额济纳的生态环境恶化，集中表现在河水断流、尾闾湖泊消失、地下水位下降、植被退化、天然绿洲萎缩、土地沙漠化发展迅速，并形成绿洲内部沙源，沙尘暴危害加剧。这不仅使得本区域环境恶化，生物物种减少，并已威胁到整个流域的生态安全和建设的环境保障。
2) 水资源利用率低，用水结构不合理。以张掖地区为例，全区现有干支渠完好率为 31%，渠系水利用率只有 50%。另外，引水口过多，工程配套差，用水方式粗放，农业灌溉定额偏高等。全区地表水总量 24. 75×108m3，人均 1250m3，是全国平均水平的一半; 另一方面，用水结构不合理，全区农业灌溉用水量占总用水量的 89. 7%，工业和农业万元 GDP 的用水量均远远高于全国平均水平。2000 年张掖地区生活、工业、农业、生态用水的比例为 2. 2 ∶ 2. 8 ∶ 87. 7 ∶ 7. 4，而全国同期平均水平为 10. 1 ∶ 20. 7 ∶ 63. 7 ∶ 5. 5。由此可见，农业用水比例过大，生态用水被大量占用，生态环境成持续恶化趋势。
9. 3. 2 黑河流域土地资源
9. 3. 2. 1 黑河流域土地资源基本情况
黑河流域土地总面积 13. 26 × 104km2。其中，上游地区土地占总面积的 22. 9%，中游占15. 9%，下游占 61. 2%。按行政区划，青海省占 6%，甘肃省和内蒙古自治区各占 47%。
根据土地详查资料，在整个流域中，耕地面积 37. 10×104hm2，占 2. 8%; 园地面积 1. 14 ×104hm2，占 0. 1%; 林地面积 82. 18×104hm2，占 6. 2%; 草地面积 274. 58×104hm2，占 20. 7%; 水域面积 14. 44×104hm2，占 1. 1%; 城镇、农村居民点及工矿用地面积 21. 76×104hm2，占 1. 6%; 交通用地面积 5. 96×104hm2，占 0. 4%; 未利用地面积 888. 52×104hm2，占 67. 0%。
各类用地与地形高程有一定的联系，表 9. 6 分列了不同土地利用类型的地形特征值。在各类用地中，未利用地海拔最低，这是因为大部分未利用地集中在海拔比较低的下游额济纳旗。其次是工业和交通用地，平均海拔为 1607m。城镇和农村居民点用地和耕地的海拔高度大致相近，分别为 1774m 和 1752m。
表 9. 6 黑河流域不同土地利用类型分布地形高程 单位: m
图 9. 1 黑河流域土地利用现状图
从图 9. 1 可以看出土地利用类型的空间分布格局。耕地和城镇居民工业用地主要集中在中游的河西走廊平原区，而草地和林地集中分布在上游的祁连县和肃南裕固族自治县。下游的额济纳旗主要的土地利用类型是未利用地。表 9. 7 是根据土地详查资料统计而得的各县市土地利用类型。
9. 3. 2. 2 黑河流域土地资源特征
( 1) 土地资源丰富
根据详查资料，黑河流域人均占有土地8.91hm2，人均耕地 3 亩余，远远高出全国人均耕地数量
( 2) 土地平坦，较易开发
据统计，黑河流域土地资源中，山地和丘陵所占比例为 22%，其余多为地势起伏不大的平原和高原。在中下游，土地坡度小，加之表层覆盖有疏松的洪积冲积物，因而只要有水源保证，其较易开发和管理。
表 9. 7 黑河流域分县市土地利用详查数据 单位: hm2
( 据张勃等，2000)
( 3) 土地资源类型复杂多样，土地质量相差悬殊
由于黑河流域地貌形态复杂多样，既有高达 5000 多米的山体，又有相对平坦的高原面，因而土地资源类型比较复杂。同时土地资源的质量也相差较多。因自然条件不同，各地土地资源的限制因素不尽相同。祁连山地虽然水分条件较好，但坡度大、土层瘠薄，耕地质量总体上较差。下游的额济纳旗虽地势平坦，但气候干燥，又缺乏地表径流，土地生产力也较低。中部的河西走廊平原土层较厚，加之又有较好的灌溉条件，所以土地质量较高。
9. 3. 2. 3 黑河流域土地生态系统脆弱性特征
从图 9. 1 可以看出黑河流域土地生态系统的脆弱性空间分布。祁连山区自然条件较为优越，降水较多，植被覆盖度高，生态系统稳定性较强，是轻微脆弱区域。这一区域主要的生态问题是由于不适当土地利用方式如过度放牧、樵柴、开垦等引发的水土流失。这一区域以自然生态系统为主，维持土地生态系统正常发育的水分条件较好，是中下游经济用水和生态用水的产出区。在中游走廊平原地带，多是长期的农业生态系统区。这里地势平坦，灌溉条件较好，土地生态系统脆弱性较低。这一区域主要的生态问题是在个别区域因长期灌溉引起的次生盐渍化等。在走廊平原和下游的额济纳旗，自然生态系统为荒漠或半荒漠，是这一地区的顶级群落，相对稳定。但在放牧和垦殖等人为扰动下，土地生态系统处于中度或中度脆弱状态。在走廊平原和祁连山交界地带以及下游的山丘和高原过渡带，由于不适当的土地利用方式 ( 人为垦殖后撂荒等) ，自然生态系统处于极度不稳定状态，是土地生态系统极度脆弱区。