观法自然 顺时而谋

王开湘

(甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州730000)

观法自然是指科学的观察、总结河西走廊古地理环境演变的自然规律;顺时而谋是指顺应自然规律，筹划阻止民勤成为“第二个罗布泊”的措施。新中国成立后，民勤人民与干旱、风沙进行了顽强的斗争，到1970年曾取得了人进沙退、绿树成阴的生态环境，1970年以后，石羊河流域气候日趋干旱而中、上游地区人口猛增，加之大开荒和水利设施的齐备，红崖山水库入库流量大幅度减少，为了生存，民勤人民不得不大量开采地下水，致使红库灌区的地下水位以每年0.5～0.9 m的速度急剧下降(至今地下水位下降最大的泉山区达30～40 m)，大面积防沙林消亡，红库灌区荒漠化、沙漠化现象加剧，巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠合拢在即，但是干旱环境时段是地质时代中必然的结果，人类的活动无疑加速了生态环境恶化的进程，青藏高原的隆升使干旱气候的时段放大、延长并且在一定的地质时期内不可逆转，若不采取跨流域调水的措施来治理民勤的生态环境，民勤将会成为“第二个罗布泊”。

1 新仙女木事件的启示

2.1 新仙女木事件

新仙女木事件是指第四纪晚更新世末、全新世初，全球气候由温暖湿润快速转变为寒冷干旱的天气突变事件。是全球性气候降温突变事件。甘肃省地勘局水文地质勘察院曹兴山教授等人关于《河西走廊地质记录中的新仙女木事件及其前后古地理环境演变》的研究结果表明(下简称《环境演变》)［1］:“新仙女木事件使河西走廊晚更新世末转温暖湿润的气候在12.0～10.0 Ka·B·P之间发生间断。降温其间，突发性洪水、干旱、风暴、沙暴、尘暴极端事件和突发火灾频繁发生。降水减少，湖泊干涸，生态环境恶劣，沙漠化日益严重。……新仙女木事件的急剧降温和青藏高原的隆升及内蒙古高原的形成，对本区古地理环境和古水文环境的影响无疑起到了放大作用”。也就是说在新仙女木事件及其前后，河西走廊古地理环境经历了温暖湿润—干旱、沙漠化—温暖湿润—干旱、沙漠化的演变过程，青藏高原的隆升及内蒙古高原的形成放大了对环境的影响。

1.2 石羊河流域新仙女木事件前后的气候特征

1.2.1 新仙女木事件之前的气候特征

在《环境演变》［1］中对新仙女木降温事件之前的晚更新世晚期的气候特征进行了如下阐述:气温逐渐升高，青藏高原大冰盖完全解体。祁连山和阿尔金山地区雪线上升，冰川退缩。因气候转暖，空气湿润，降水普遍增加，山区雨水和融冰化雪水猛增。用比拟法推算出石羊河流域祁连山区降水量800～850 mm，河西走廊平原区降水量为300～400 mm，蒸发量约500 mm……山区汇入河西走廊平原区的河川径流量充足。其中石羊河流域为62亿 m3/a左右，是现状河川径流量15.4亿 m3/a的4倍……。

1.2.2 新仙女木事件期间(1.2～1.0万年之间)的气候特征

新仙女木降温事件影响范围广，降温幅度大，实际上应归属末次冰期中最后冰期极盛期。在《环境演变》［1］中用比拟方法确定和推算出该阶段的大气降水量为:石羊河流域祁连山区约100～150 mm，河西走廊平原区约20～40 mm，蒸发量约4 000 mm以上;依据降水量推算，石羊河流域出山口河川径流量为3.7～4.3亿 m3/a，是现代河川径流量的26%左右。

1.2.3 新仙女木事件之后的气候特征

寒冷干旱的新仙女木降温事件之后古水文环境转佳。河西走廊地区因降水量增多，蒸发量减少，空气湿润，植被繁茂;水流冲刷、搬运、堆积作用加强。新仙女木降温事件期间形成的茫茫沙海葬身湖底。

在《环境演变》［1］中用比拟法推算出:石羊河流域祁连山地区大气降水量为850～900 mm，河西走廊平原区大气降水量为300～350 mm，蒸发量约为500 mm左右;依据河西走廊平原区湖沼范围、蒸发量及祁连山区大气降水量，推算出祁连山地区地表水出山口径流量总计为266亿 m3/a，其中石羊河流域为65亿 m3/a，是现状河川径流量的4.2倍。

1.2.4 石羊河流域当下的气候特征

距今4－5千年起，石羊河流域又一次逐渐趋于干旱，当下的气候特征是:南部祁连山高寒半干旱半湿润区(海拔2 000～5 000 m)年降水量300～600 mm，年蒸发量700～1 200 mm;中部走廊平原温凉干旱区(海拔1 500～2 000 m)年降水量150～300 mm，年蒸发量1 300～2 000 mm;北部温暖干旱区(包括民勤全部、古浪北部、武威东北部、金昌市龙首山以北等地域，海拔1 300～1 500 m)年降水量小于150 mm，民勤北部接近腾格里沙漠边缘地带年降水量50 mm，年蒸发量2 000～2 600 mm。

石羊河流域八条河流出山口多年平均天然年径流量14.54亿 m3/a，11条独立小沟小河多年平均径流量和浅山区产水量，分别为0.48亿 m3/a和0.58亿 m3/a。流域地表水资源总量为15.60亿 m3/a。

2 人类活动对石羊河流域生态环境的影响

2.1 兰州地震研究所的研究结论［2］

石羊河发源于河西走廊东端冷龙岭向北流至民勤，在自然水系时代(主要史前)，它与金川河汇合入终端湖(后称猪野泽)，东西长曾达200 km。战国至西汉时期湖面缩小，沿岸产生了沼泽平原与绿洲。其后两河下游三角洲扩大，猪野泽被分隔成互不连通的东海和西海。隋唐以后，河流分支愈来愈多，大部分常年流水变为季节流水，每一叉流尾端在洪水期聚积成大小不等湖泊，其中最大为白亭海。至1840年到解放前夕，原来诸湖消失，变成湖滩荒地，石羊河下游分为东大河、新河、小西河及大西河四个叉道，以东大河为主流，大部分水流分别流入灌溉渠道，其它诸河已成干涸河床。

猪野泽的变化以至最终消失，除气候因素趋向干旱，人为原因—天然植被破坏及武威盆地农业用水外，晚第四纪以来青藏高原强烈隆升运动也是不容忽视的重要因素。

2.2 柳林湖的历史变迁［3］

柳林湖简称“湖区”，位于民勤东北部，石羊河流域最下游，系石羊河古终端湖的一部分。早在下更新世为第四纪的主要沉积湖，全新世晚期气候趋于干旱，湖泊缩小。

距今4千年前，民勤盆地从一个很大的内陆湖盆逐渐变成具有湖泊－沼泽－绿洲－戈壁草原的多类型地貌，民勤绿洲形成。随着汉王朝向河西走廊实行大规模移民开垦，石羊河流域的水源在上下游之间发生不平衡现象，民勤北部绿洲逐渐发生干涸危机。到晋隋之时，柳林湖变成了湖沼地。

明成化之后，民勤地方正式打起移民屯垦的大旗，柳林湖的生态环境急剧恶化，全区植被逐渐稀疏，不少地方盖上厚厚的盐渍硬被。

柳林湖较大规模开垦是清雍正年间之事，晚于县属其它地区约4百年。到清代中叶，民勤农业垦殖业进入全盛时期，人口猛增，开垦面积迅速扩大，导致北部绿洲缺水问题日益严重，尤其使地处绿洲北部末梢的柳林湖几近枯竭。至1924年，由于著名的“山南之冲”被治理，青土湖再无洪水汇入，因而成了无源死湖，50年代末，青土湖彻底枯竭干涸了。

3 楼兰古国的消亡和罗布泊的形成［4］

罗布泊在新疆若羌县境东北部，曾经是我国西北干旱地区最大的湖泊，海拔780 m，湖面达1.2万 km2，上世纪初仍达500 km2，但至1972年，最终干涸。

古罗布泊诞生于第三纪末、第四纪初，距今已有200万年，面积约2万 km2以上，在新构造运动影响下，湖盆地自南向北倾斜抬升，分割成几块洼地。现在罗布泊是盆地北部最低、最大的一个洼地，曾经是塔里木盆地的积水中心，古代发源于天山、昆仑山和阿尔金山的流域水源注入罗布洼地形成湖泊。

新石器时代人类便涉足这里，青铜器时代这里人口繁盛，这时恰值高温期，罗布泊湖面广阔，环境适宜，楼兰古国大约在此时形成，楼兰人在罗布泊边筑造了10多万m2的楼兰古城。但此后进入降温期后，河水减少，湖泊缩减，沙漠扩大。在距今约2千年左右干旱化加剧。在公元前后至四世纪(中原的汉朝到北魏时期)，楼兰古城消亡。

中科院罗布泊环境钻探科学考察队对罗布泊进行了全面系统的环境科学考察。考察队认为:据初步推断，随着青藏高原在距今7到8万年前的快速隆升，罗布泊由南向北迁移，干旱化逐步加剧，最后导致整个湖泊干涸。

中国科学院地质与地球物理研究所的周昆叔教授则认为，罗布泊干涸的原因很复杂。这里面既是全球性的问题，也是地域性的问题，除了自然方面的原因，还有人为方面的因素。即:全球气候旱化是大背景，青藏高原隆起是地域因素，人类过度开发加速罗布泊消亡。

楼兰古国的消亡和罗布泊的干涸再一次证明了新仙女木事件对我国西北地区气候的影响程度，证明了青藏高原的隆升使西北干旱气候和时段的放大和延长，证明了人类活动加速了沙漠化的进程。同时也告诉我们，青藏高原的隆升不仅放大而且使这个过程在一定的地质时段内不可逆的恶性结果，具体地说，西北内陆地区高强度的蒸发及大气循环带走了内陆地区的地表水资源，形成了青藏高原的雪山、冰川和降水，青藏高原的大部分冰雪融水和大气降水又由雅鲁藏布江、怒江、澜苍江、长江等河流汇入了大海，而太平洋和印度洋的暖湿气流几乎都很少到达西北内陆地区。证明了“大西线调水救中国”观点的正确性。

4 石羊河水量在近代的变化［5］

由甘肃省水文水资源勘测局已发布的水文年鉴，可计算得出石羊河流域上游5河(西营河、金塔河、扎木河、黄羊河、古浪河)1956－1997年42年间年平均流量为29.9 m3/s，可得出上游5河来水量与香家湾过水量(红库入库量)每5年平均值对比表(见表1)，由表1可以看出，同是接近平水年的1961－1965年和1981－1985年，区间耗水量增加了1.93亿 m3/a，占上游来水量20.6%，红库入库水量减少了1.84亿 m3/a，占上游来水量的19.6%。同是枯水年，1971－1975年和1991－1995年，区间耗水量增加了1.91亿 m3/a，占上游来水量的22.7%，红库入库水量减少了1.88亿 m3/a，占上游来水量的22.3%;1956－1995年40年间上游来水量减少了2.9亿 m3，红库入库量由5.23亿 m3/a减少至 1.65亿m3，减少了3.58亿 m3/a，红崖山水库入库流量由原来上游来水量的46.9%降至19.3%。

由表1还可看出，上游来水量呈递减趋势，减少量占平均来水量的30.8%(由11.16 亿 m3/a减至 8.26 亿 m3/a).红库入库量呈大幅减少趋势，减少量占平均来水量的38%(由5.23亿 m3/a减至1.65亿 m3/a)，尤其是1976－1980年，由1956－1960年的5.23亿 m3/a锐减至2.7亿 m3/a，减少量占平均来水量的26.8%。若不是民勤人民开采地下水灌溉农田、林草和治沙防沙，民勤人民就无法在这块土地上生存，民勤绿洲很可能在上个世纪末消亡。

表1 1956－1997年42 a间上游5河来水量与香家湾过水量对比

5 维护民勤绿洲的地表水缺口

经研究资料表明［6］:红库灌区地下水资源占有量0.337(0.687 ～0.35)亿 m3/a(其中，降水入渗补给量 0.047 亿m3/a，阿拉古山—红崖山大断面地下径流量0.130亿 m3/a，腾格里沙漠地下径流量0.510亿 m3/a(应除去0.35亿 m3/a的潜水蒸发量)，红库灌区占有水资源总量2.599亿 m3/a(其中香家湾地表水过水量1.652亿 m3/a，地下水资源占有量0.337亿 m3/a，景电二期民调水量0.61亿 m3/a)。据不完全统计，民勤县红库灌区绿洲面积13.126 6万 hm2(只含坝区、泉山区、湖区)，总灌溉面积6.667万 hm2(其中农作物灌溉面积4万 hm2，人均0.133 hm2(约2亩)，林草地灌溉面积2.667万 hm2)，生态林草地6.459 6 hm2(搬迁移民的荒地、治沙、防沙的林草地等)，随着地下水位的下降荒地趋于荒漠化、沙漠化，未灌溉的生态林草地大面积枯萎。若不保住生态林草地，农作物将被风沙掩埋，民勤人民将无法在恶劣的环境中生存下去。若想保住民勤绿洲，生态林草地亦需灌溉，若按田间耗水定额7 311 m3/hm2计，保住民勤绿洲的水资源需求量为:9.597亿 m3/a，除去红库灌区水资源总占有量2.599亿 m3/a，将有6.998亿 m3/a的水资源缺口，若要恢复到上世纪50年代末的绿洲面积，也有大于3.58亿 m3/a(5.23 ～1.65)的地表水资源缺口。

生态环境治理的制约瓶颈是水。《甘肃省“九五”水利计划和2010年水利战略规划纲要(初稿)》提出的黄河大柳树库区引水方案是从库区提水，穿越腾格里沙漠最后直接进入民勤总干渠。渠线长247 m，设计流量403/s，年引水量6.0亿m3/a。但该方案并未列入国家“十一五”规划，也就是说2020年以前，该方案无实施之可能。现已竣工景电二期引黄济勤工程、有待实施的黄河大柳树库区引水方案，除工程投资大，高昂的水费和管理费将使民勤人民不堪负重。

跨流域调水方案要附合国家整体规划，解决中国西部干旱地区和黄河流域的水资源短缺的最终方案是南水北调西线工程或大西线调水工程。从大同河(青海省门源县青石嘴向上游12 m附近)引水，穿越冷龙岭自流至永昌县境内的东大河再引水至红崖山水库，也许是一个可行的方案。其有利条件有:(1)符合国家整体规划;(2)可自流引水，水费和管理费用低;(3)落差大，可用引水发电降低工程造价;(4)引硫济金工程积累该地区长隧洞施工的经验。

但是跨流域调水无论哪一种调水方案都需要一个施工工期，在施工期内水资源的缺乏直接危及红库灌区人民的生存和民勤县生态环境的恶化。引硫济金工程引水流量4.5 m3/s，加大引水流量16.6 m3/s，若经国家和省政府协调加调10 m3/s的水量用于红库灌区农作物灌溉和生态环境治理，可解目前的燃眉之急。

6 结语

楼兰古国的消亡和罗布泊的干涸、新仙女木事件对我国西北地区气候的影响程度告诉我们:人类活动的时段和地质事件记录的时段是无法比拟的，若不解决水资源缺口，民勤成为第二个“罗布泊”只是时间的问题，若非上世纪70年代初－上世纪末民勤人民开采地下水维护民勤绿洲，民勤绿洲可能消亡了。楼兰古国的消亡还告诉我们:“人退沙退”是一个自欺欺人的谬谈。不让民勤成为第二个“罗布泊”，保住民勤绿洲，水是制约的瓶颈。在保证红库入库流量1.65亿m3/a的基础上，仍需从外流域调入6.998亿 m3/a以上的生态用水。

但是跨流域调水无论哪一种调水方案都需要一个较长的施工工期，在施工期内水资源的缺乏直接危及红库灌区人民的生存和民勤县的生态环境，加大引硫济金引水量是解决目前红库灌区水资源匮乏这燃眉之急的最佳方案。

［1］曹兴山，赫明林，曹炳媛.西走廊地质记录中的新仙女木事件及其前后古地理环境演变［J］.地质学报.2002，11(1).

［2］杨斌，周俊喜.黑河龙首水电站主要断层活动年代鉴定及构造稳定性评价［R］.兰州:国家地震局兰州地震研究所.1997.

［3］李玉寿，常厚春.柳林湖的历史变迁［N］.甘肃日报.1997－10－26(1).

［4］罗布泊.百度百科.http://baike.baidu.com/view/6978.htm.

［5］陈满祥.石羊河水量的时空变迁［J］.甘肃省水利水电技术.1999，35(1).

［6］曹相云.稳源节流保绿洲［J］.甘肃省水利水电技术.1999，35(1).