塔里木河干流生态保护输水成效分析

陈 瑞

（新疆塔里木河流域干流管理局吐皮塔西提管理站，新疆 库尔勒841000）

新疆南部的塔里木河全长2430km，干流全长1321km，是我国最长的内陆河，也被称为南疆人民的母亲河，同时塔里木河流域也是中国最为脆弱的生态区之一［1-3］。 20世纪50年代开始，由于大规模农业开发，水资源过度利用，致使整个流域水资源出现分配失调的现象，由于塔里木河下游断流，台特玛湖曾一度干涸，成为风沙的主要策源地。塔河下游大西海子水库以下360km 河道断流近30年，大量植被物种衰败，地下水位急剧下降，生态遭受破坏，严重影响当地居民生产和生活及经济社会发展［4-5］。

塔里木河近期综合治理工程作为一个以生态建设为核心的项目，经过多年来的各方共同努力，取得了令人瞩目的社会、经济、政治和生态效益，尤其是生态效益极为显著。 本文以塔里木河生态输水之后水量转化、水质变化、地下水埋深及植被面积及植被覆盖度变化等指标为研究对象，初步探讨了变化规律，为今后生态输水工作提供更为有效的数据参考。

1 研究区域概况

塔里木河下游属大陆干旱性气候，年均气温10.7 ℃，年积温4167.7 ℃，太阳总辐射量6180MJ/m2，年日照数3118.7h，无霜期220d，平均降水量33.6mm，年蒸发量2671.4mm，蒸发量为降水量的79倍，风沙危害严重。 由于多年断流，地下水位下降到5.85～10m，甚至以下，地下水含盐量及矿化度都很高［6］。 塔河下游段地处新疆巴州尉犁县与若羌县的境内，下游河道平均海拔高程825m。地势呈西北高东南低的趋势，地形大多平缓，下游河位于塔河下游的冲洪积平原区，东临库鲁克沙漠，西为塔克拉玛干沙漠。 台特玛湖湖盆区为流域的最低点，海拔高程801.5m。 土壤以细粒沙壤土为主。

2 生态输水成效分析

2.1 生态输水概况

为了拯救下游脆弱的“绿色走廊”，保护塔河沿线的生态环境，自2000年起，由国家投资107.39亿元启动了塔里木河流域近期综合治理工程，向下游生态输水工程是其中项目之一［7-8］。 截至2018年，累计完成19次生态输水，累计输送生态水超过75亿m3，平均每年下泄3.9亿m3，现在水头有16次注入尾闾台特玛湖，台特玛湖的湖面一度达611km2，达到了该湖湖面的历史最大值。 塔河综合治理极大改善了下游生态环境，生态输水结束了下游河道断流30年的历史，有效遏制了两边沙漠的合拢趋势，下游生态环境得到有效改善。

2.2 下游生态输水水量转化

生态输水后，补给河道沿岸地下水量22.84亿m3，占44.2%；补给包气带水量为25.23亿m3，占48.8%；河道水面蒸发为1.15亿m3，占2.2%； 入台特玛湖水量2.48亿m3，占4.8%。 因此，生态输水总量中扣除7%的水面蒸发和入湖水量，有93%的水量用于补给地下水及河道沿岸包气带，起到了恢复河岸地带地下水环境的作用。

在英苏和阿拉干（两河汇合处）断面，由于水量较大，地表水向地下水的转化比例分别达到47.9%和44.3%；其后是喀尔达依和依干不及麻断面，转化比例分别为43.7%和42.0%。 对于地表水向土壤水的转化，由于阿拉干河道较英苏窄10m，因此在水量较大的条件下阿拉干易形成大范围的漫溢，从而提高了该断面地表水转化为土壤水的比例。 受河宽和水量的双重影响，阿拉干地表水转化为土壤水的比例最高46.7%，其次是上断面英苏44.4%，最小值在下断面依干不及麻38.6%。 在下游，地表水转化为地下水和土壤水的比例分别为44.5%和42.6%； 结合水文监测资料和水量平衡原理，4.9%的地表水用于河道外漫溢的水面蒸发，8.0%用于河道内水面蒸发和流入尾闾台特玛湖。

2.3 水质变化特点

通过野外调查和资料收集，测定英苏、阿拉干及喀尔达依3个断面输水后水质变化情况。研究发现表明输水初期矿化度变幅较大，但随着时间的推移，其变幅逐渐减小并趋于稳定。 输水量与地下水矿化度密切相关，2007～2009年输水减少后，地下水矿化度有明显的上升趋势。 输水前，由于长期断流，表层土壤在潜水蒸发作用下不断积盐，地下水处于浓缩状态，矿化度初始值较高。 输水后，表层的积盐溶解于水并随之渗入地下，潜水的矿化度会随之上升，曲线出现一个峰值。经过几次输水后，地下水的盐分随着地下水的运移逐渐排向下游及河道两侧，因而矿化度的变幅逐渐减小。 截止到2017年，各断面近河道区域地下水矿化度由输水初期的5.3～7.8g/L降至1～3g/L，地下水质明显改善，淡化带影响范围1km。

2.4 地下水埋深

第2次～第4次平均生态输水水量2.03亿m3，下游地下水埋深减小了40.3%，呈下降趋势；但在第4次～第5次由于输水间隔时间较长，导致地下水埋深增幅50.3%，呈上升趋势。第5次～第8次平均生态输水水量2.64亿m3，地下水埋深呈明显下降趋势，其减少幅度27.9%。但在第8次～14次，受源流来水减少影响，下游平均生态输水水量仅0.89亿m3，地下水埋深增幅高达68.8%，呈明显上升趋势。第15次～第19次平均生态输水水量3.92亿m3，地下水埋深减少了43.6%；特别在第17次和18次，平均生态输水水量高达7.27亿m3，输水时间长达430d，地下水埋深在第18次输水后下降趋势最为显著。 英苏、阿拉干、库尔干和老英苏各断面河岸处的地下水位分别3.5，4.5，5.0，3.0m，地下水位均有了较明显地恢复。 据塔里木河流域管理局提供的2000～2017年监测数据显示，塔河干流下游距主河道1km处的地下水位，已由最初的9.8～10.1m升到2.1～5.3m。

2.5 植被面积及覆盖度变化

2.5.1 面积变化

2000～2016 年塔里木河上游林地面积增加了22.3%，草地面积增加了27.6%。塔里木河中游林地面积减增加了13.25%，草地面积增加了2.12%。 根据遥感调查统计，2013 年比输水前植被面积增加了56.1%，表明下游生态退化的趋势已得到遏止，生态环境恢复的景象已在一定区域内显现。

2.5.2 植被盖度变化

通过对塔里木河进行生态输水，下游地下水位伴随地下水位的抬升，水域面积的增加，土壤水分条件的好转，植被面积也不断扩大。 根据Mann-Kendall趋势检验，2000～2017年，塔里木河天然植被覆盖度的平均值呈极显著的增加趋势 （Z=3.11＞Z0.05=1.96），上中下游植被盖度呈增加趋势，增加比例分别为81.1%，63.77%，58.31%。 TVDI的平均值呈现显著的减小趋势（即土壤呈现湿润化）。生态输水前后，天然植被覆盖度的平均值增加了19.1%，而TVDI减少了16.6%。根据塔里木河天然植被覆盖度变化趋势的空间分布图得到65.4%面积的天然植被覆盖度呈增加趋势，其中33.7%面积的天然植被覆盖度呈显著的增加趋势，主要分布在距离河道较近、水分条件较好的区域。而据监测数据显示，塔河下游植被恢复和改善的面积达2285km2严重，其中，新增植被覆盖面积达362km2，沙地面积减少854km2。

2.6 植被物种多样性变化

对于上游沿岸植被，2017年植被多样性指数（Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielow均匀度指数）较2016年分别增加了57.7%，47.9%，28.5%；而2018年较2016年分别增加了36.1%，61.5%，38.0%。对于中游，2017年物种多样性指数较2016前分别增加16.7%，110.0%，229.4%；2018年较2016年分别增加了314.9%，192.7%，173.8%。 对于下游河段，生态输水后物种多样性指数较输水前分别增加了83.52%，87.50%，140.89%。 植物物种由17种增加到46种。

3 存在问题及建议

3.1 问题

（1）目前的生态输水客观上受制于源流区水文信息的不确定性及干流上、中游分水的影响，下游的水文要素难以准确预测，在一定程度上仍处于一种一般性的应对状态。

（2）输水虽然遏制了下游的生态退化，但下游生境依然脆弱。枯水年或断流对新生胡杨的危害最大，如果遭遇连续枯水年景，会将已经取得的生态恢复成果“得而复失”；来水量过大时，虽然采用人工漫溢的方式进行恢复，但缺乏科学调控导致水的利用效率低及种群的响应程度不高。

3.2 生态输水建议

（1）塔里木河干流现有150.44万hm2天然林草植被，多年平均来水情况下，塔里木河阿拉尔断面来水46.5亿m3，通过水量调度与分配，继续实现英巴扎断面全年不断流，满足干流天然植被需水量不小于22.92亿m3，大西海子水库应向下游多年平均下泄水量3.5亿m3。

（2）对塔里木河生态闸引水漫溢进行优化调控，通过漫溢维系河岸两次地下水位在2～6m；从天然植被恢复的角度，在7～9月份，保障对塔里木河天然植被进行1年2～3次、每次持续15～20d的漫溢；从天然植被保护的角度，3年内保证在7～9月份对天然植被进行至少1次15～20d的漫溢。

（3）塔河下游主要建群植物胡杨和柽柳的种子集中于每年8～9月份萌发。从塔里木河下游生态恢复的角度考虑，下游生态输水时段应与天然植物落种更新时间形成一种生态契合，因此每年9～11月份下泄生态水是较为适宜的。

（4）生态变化是一个长期而缓慢的过程，生态环境对输水工程的响应还需要长期监测，监测主要内容包括地表水监测、地下水监测、植被变化监测及生物多样性调查等。

4 结语

通过生态输水，约有93%的水量用于补给地下水及河道沿岸包气带，起到了恢复河岸地带地下水环境的作用。

塔河干流下游距主河道1km处的地下水位，已由最初的9.8～10.1m升到2.1～5.3m； 地下水矿化度由5.3～7.8g/L下降到1.1～3g/L。 塔河下游植被恢复和改善的面积达2285km2，其中，新增植被覆盖面积达362km2，沙地面积减少854km2，植物物种由17种增加到46种，物种多样性指数逐年增加。