新疆“十四五”水资源优化科技规划探析

古丽孜巴·艾尼

(新疆维吾尔自治区水资源中心，新疆 乌鲁木齐 830000)

新疆远离海洋，“三山两盆”的地貌特征与极端干旱的气候条件，使水资源开发利用复杂。为了满足新疆“十四五”发展水资源需求，需对新疆“十四五”水资源进行规划分析，采用科技手段进行优化。

1 存在问题

受自然条件、经济社会发展及资金投入等影响，当前新疆水资源开发利用还存在一些突出问题，急需进行科学研究。

1.1 水资源优化配置格局尚未完全建立

新疆虽然建设了一批骨干水利工程，但对形成水资源优化配置格局起关键作用的艾比湖生态保护工程、北疆供水二期等重大工程目前尚未建成，在空间上难以实现全面的水资源有效配置[1]。

1.2 部分地区水资源过度开发，对生态环境造成危害

新疆水资源开发利用总体上处于过度状态，除两河水资源开发利用相对较低外，其他地区的水资源开发利用程度基本超过70%。北疆大部分中小河流的水资源利用率均超过了80%，造成生态基流无法保障，河流流程缩短甚至出山口后即断流，导致河流尾闾的湖泊萎缩甚至干涸。乌鲁木齐河水资源开发利用程度几乎接近100%，地下水持续超采，造成柴窝堡湖面积持续萎缩，最小时仅有0.24km2。南疆部分地区开荒和增加灌溉用水严重挤占了生态用水，引发了流域内的生态问题。

1.3 地下水开发利用严重过度

新疆地下水资源量为503亿m3[2]，全疆特别是北疆、东疆经济社会发展和农业灌溉用水大多依赖地下水，天山北坡、吐哈盆地、塔额盆地、焉耆盆地等9个地州市不同程度地存在地下水超采问题，年均超采量超过33亿m3。

1.4 用水方式粗放，效率不高

虽然近年来新疆水资源利用效率和效益较以往有较大程度提高，但用水方式依然偏于粗放，用水效率依然偏低[3]，水资源短缺和浪费的现象并存。全疆的农业灌溉仍以传统的地面灌为主，高效节水灌溉面积占总灌溉面积的比例不到38%，农业灌溉亩均用水量达744m3，用水定额明显偏高；单方水GDP产出量和农业单方水产出量分别为19.6、3元，远低于全国平均水平42.9、7.6元。

1.5 新疆水资源开发利用未来将面临更加严峻的挑战

对于地处干旱区、素有“灌溉农业，绿洲经济”“有水则为绿洲，无水则为荒漠”[4]的新疆而言，水利是新疆经济社会可持续发展的命脉。若不采取措施改变现状开发格局与用水规模，生态环境进一步恶化的风险日趋会加大。

2 总体思路与研究目标

2.1 指导思想

新疆水资源优化科技规划指导思想以新疆经济社会和生态环境协调发展为导向，紧密结合新疆水利重大科技需求，以全面提升自主创新能力为核心，以学科领域优化提升及人才团队建设为重点，以竞争性项目申报和条件平台建设为抓手，紧紧围绕水资源优化配置、生态水利、工程水利与民生水利等重大水问题及重大水利工程建设前期关键技术问题，构建学科布局优化、人才梯队合理、创新氛围浓厚的一流科研中心。

2.2 编制原则

坚持面向国家长远发展战略需求，面向流域管理需求，科研发展新趋势，以开展新疆水利科研为立足点，准确把握新时期新疆水利治理、开发、保护、管理中关键科学技术问题，科学合理开展科研发展规划，全面提升公益服务能力和治水治河科技引领驱动能力。在加强发展现有优势和重点学科领域基础上，优化学科领域结构，加强学科间的交叉融合，大力拓展新兴的学科领域，以适应和满足国家社会经济发展及新疆水利治理开发的需求，实现学科领域创新发展。

2.3 研究目标

基于新疆水资源紧缺、生态环境脆弱、水量有限的情况，通过新形势下新疆内陆干旱区水资源配置研究、生态水资源优化配置研究、跨界河流水资源投入产出模型研究、水资源经济效益优化研究、水资源科学调控与安全研究，以及重点河流塔里木河的水权配置、生态补偿、建设保护等研究，希望在新的历史条件下完善新疆水资源配置模式，分析生态水的时空平衡状态，提出相应的生态水时空调度及水权交易方案等，深入开展变化环境下寒旱区水资源演化趋势分析，为水资源管理部门制定用水对策、调整用水结构、实现水资源经济效益优化管理提供理论依据和科技支撑。

3 水资源优化研究内容规划

通过调查和意见收集，“未来新疆地区水资源优化研究规划主要涉及5个方面。

3.1 内陆干旱地区城市水资源保障关键技术研究

3.1.1气候变化对新疆水循环过程不确定性的影响

分析新疆水资源的年代际演变规律，利用多模式多尺度的分布式气候水文模型，预测新疆未来10～30年水资源供给和消耗变化趋势；综合分析历史气候及社会经济发展情景下，流域水资源区域脆弱性、暴露度、危害与风险存在的内在联系，结合未来气候变化情景，提出未来10～30年气候变化情景下的基于水循环过程改变的水资源优化模式，优化水资源空间匹配度[5]，从流域国民经济发展水平、水资源管理措施以及生态环境保护等方面提出适应性对策。

3.1.2基于生态需水时空过程的水资源配置优化

以新疆生态红线及生态功能区划等相应的法律法规为主要依据，分析森林、草地及河流等生态系统的演变规律，明确新疆不同区域自然生态系统的保护目标，以维持生态系统结构完整和功能稳定的角度出发，研究其生态需水的时空过程，结合不同区域水资源特点，制定相应的水资源时空配置方案。

3.1.3区域水资源供需平衡状态评估

结合多年地表水、地下水及降水等监测数据，分析新疆区域水资源时空变化，揭示水资源供给的变化规律；以新疆“三条红线”和退地还水方案等为基准，明确不同区域不同部门对水资源的水量需求，评价现行政策下区域水资源供需平衡状态，提出相应的区域水资源配置优化措施。

3.1.4极端气候事件预警及应对机制的构建

根据新疆历史时期洪涝及干旱历史记录资料，结合研究内容，明确极端气候事件的多发区并预测未来时期发生的频率，划定其极端气候事件的等级，并结合区域实际水资源、生态环境、经济发展水平等特点，平衡生态与经济两者之间的关系，提出基于不同极端等级的应对措施，构建完善的应对保障体系。

3.2 新疆地区生态基础水资源优化配置研究

新疆生态环境脆弱，其生态基础水资源优化主要包括4个方面。

3.2.1生态保护及恢复目标的确定

基于新疆生态红线划定、重点生态功能区划、水资源“三条红线”等基础资料，借助地理信息及实地调查等方法，分析典型自然景观的演替规律，明晰新疆生态系统现状条件，提出生态水文区划方案；结合生态系统结构和功能的评价结果，划定生态保护及恢复的优先级别，提出新疆生态保护及恢复的时空目标。

3.2.2多尺度协同的生态系统需水过程研究

依据长期、连续的野外监测资料，在明确生态保护与修复范围和目标的前提下，研究不同生态系统的个体-种群-群落-系统等不同尺度生态需(耗)水过程和驱动机制，明确生态系统生态需(耗)水的时空格局，并结合现状条件下生态水配置特点评估生态水配置的时空平衡状态。

3.2.3生态系统稳定性多尺度评价指标体系构建

分析变化环境要素下生态系统个体生长、群落演替等变化规律，结合生态系统本身固有的生态功能特点，以维持生态系统结构完整和功能稳定为基准，评价生态系统对变化生境的承压阈值；从个体、种群、群落及系统等角度，明确生态系统的可控变化范围，划定变化生境下的生态风险等级，完善生态系统评价指标体系。

3.3 水资源经济效益优化与演变研究

3.3.1新疆水资源经济效益优化分析研究

本项目应用投入产出分析法，以人均水资源量及用水水平为研究目标，研究水资源用量与国民生产总值之间的关系，给出评价用水效益高低的方法，并对新疆三个产业的用水经济效益进行研究比较，为水资源管理部门制定用水对策、调整用水结构、实现水资源经济效益优化管理提供理论依据。

3.3.2变化环境下寒旱区水资源及其演变机理

变化环境(气候变化、环流系统年代际变化、社会经济环境变化)下寒旱区水循环的时空演变分析、分布式模型研制、循环过程模拟，水资源动态评价与不同类型河流径流演化分析。开展寒旱区山区-绿洲-荒漠区之“自然-人工”二元水循环要素分析、过程机理、模型开发、分布式模拟，深入开展“贸易水循环”机理及模拟工作，结合水资源配置研究变化环境下的水循环调控对策方案。

3.4 水资源需求格局研究—以“四源一干”地区为例

塔里木河流域水资源需求格局研究，主要从流域社会经济需求和生态环境保护、生态文明建设方面进行规划。

3.4.1流域经济社会发展与水资源需求研究

遵循水资源天然和人工循环路径和过程，集成气候变化、蒸散发、土地利用和覆盖变化、生态系统演化、社会经济发展等方面有关驱动因素作用的模拟、统计等模型和方法，构建模型间信息传递渠道和响应反馈机制，重点关注流域水资源供给、社会经济发展要求与水资源管理制度、用水决策过程、用水时空格局间的影响、约束等作用，从而建立流域需水预测模型和方法体系。

3.4.2未来20年社会经济发展水资源需求

基于国家和流域重大工程建设、发展规划和方针政策，设计流域社会经济发展、气候变化、水源供给等方面的典型组合情景，对流域上下游不同区域进行个性化参数设置。在各情景下运用流域需水预测模型和方法体系，评估未来20年塔里木河流域的社会经济发展状况和水资源供给状况、需水总体趋势和水资源供需平衡状况、以及“四源一干”区域生活、生产用水需求格局。

3.5 基于健康社会水循环的塔里木河流域发展与生态保护格局战略研究

3.5.1社会水循环研究

收集古籍中和现代关于社会经济规模、贸易、不同行业用耗水方面的资料，分析流域社会水循环历史演变，测算流域典型行业水足迹、以及虚拟水的输入和输出量。在此基础上，利用流域和省的投入产出表等开展流域水资源投入产出分析，核算塔里木河流域现代社会水循环分量。

3.5.2面向健康社会水循环的发展路径研究

以绿色生态空间的稳定和持续扩大为发展为基本出发点，测算生态需水量及其对工农业的影响；以国家战略、市场前景和改革趋势为导向，分析流域产业规模和布局发展优先方向和相关生态环境要求，在不同生态保护力度下的可用水资源约束下，研究优化产业规模和布局，提出产业发展阶段和匹配的用水规模、效率指标，编制塔里木河流域发展战略与产业选择建议。

3.5.3面向“一带一路”与生态文明的流域生态保护格局

分析“一带一路”建设对流域生态文明建设的要求，明确流域在社会经济、国际国内贸易、水资源、生态、环境等方面建设的指示性指标和应实现的阶段性目标值。以各阶段性目标值为调控目标，优化塔河流域生态保护区规模和结构，制定生态保护区类型、等级、规模、位置、生态服务功能状况的发展路径。根据生态保护发展路径，设计工程建设备选方案，开展经济和生态效益对比分析，优选工程建设路径，提出流域生态环境保护近期工程。

4 结语

随着社会经济发展，新疆水资源布局与区域经济发展不相匹配的趋势越来越严重，占全疆经济总量42.2%的天山北坡经济带水资源仅占全疆7.4%，新兴工业化、城镇化用水与大规模农业低效用水矛盾日益尖锐，内陆河流域水资源开发利用不合理，流域下游与绿洲边缘由于缺水，生态环境问题日益突出，气候突变导致洪旱灾害频繁并呈现出新的特点，这些都需要通过水资源科技研究给予解决。文章通过分析调研探讨，提出未来水资源科技需求5个研究规划课题，并指明了研究内容和目标，为促进这些课题正常开展奠定了重要基础。