疏勒河干流生态供水存在问题与保障建议

刘建军

(甘肃省疏勒河流域水资源利用中心,甘肃 玉门 735211)

疏勒河是河西走廊三大内陆河流之一,干流全长约670km,流域总面积4.13万km2,干旱缺水[1]。2018年酒泉市水务局、酒泉市生态环境局印发《关于严格落实全市主要河流枯水期生态流量和水质目标(试行)的通知》(酒水发〔2018〕469号),下达了疏勒河干流各监测断面生态流量和水量目标,经过近五年试行后再次对疏勒河干流生态流量(水量)目标及下泄方式进行调查复评,针对存在的问题提出合理化建议。本次调查评价河段为疏勒河干流青羊沟水电站引水枢纽以下至河流末端,地理位置上处于河西走廊西部祁连山与北山—马鬃山之间,行政辖区属酒泉市下辖的肃北县、玉门市、瓜州县、敦煌市[2]。

1 疏勒河干流生态流量评价

1.1 水文分析

1.1.1 径流量计算

疏勒河干流历史上建有花儿地、昌马堡、潘家庄、双塔堡及双塔水库(渠道)等多个水文站,疏勒河干流昌马水库大坝断面为出山口处流量控制断面,多年平均年径流量为10.44亿m3[3]。本次调查评价采用昌马堡站(1953—2021年)、潘家庄站(1958—2021年)、双塔水库站(1963—2021年)的水文资料。经分析计算,昌马堡站年均流量为32.54m3/s,年均径流量为10.26亿m3,最大来水量发生在2017年,为17.43亿m3;最小水量发生在1956年,为4.13亿m3。潘家庄站年均流量为9.23m3/s,年均径流量为2.91亿m3。来水年内分配不均,以昌马堡站断面为例,汛期7月、8月的来水量占年来水总量的44.2%,12月、1月、2月、3月的来水量占13.8%, 4月来水量占5.1%,5月、6月来水量占17.3%,秋冬9月、10月、11月来水量占19.6%。

1.1.2 年径流频率分析

利用疏勒河昌马堡站1953—2021年径流系列资料和潘家庄站1958—2021年径流系列资料进行频率分析计算,结果见表1,年径流量频率曲线见图1和图2。

1.2 生态流量计算

维系水生态系统的结构和功能所需水量的计算方法有很多[4],结合疏勒河水文特征,本次评价采用Tennant法计算干流各控制断面生态流量和水量, 计算结果见表2。

表2 疏勒河干流不同河段最小生态流量及水量目标

1.3 最小生态流量分析评价

根据疏勒河实际情况,潘家庄水文站断面以上河段枯水期生态流量可达到最佳生态流量,双塔水库枯水期日出库流量不能满足最小日生态流量需求,枯水期河道断流。据调查,该河段自清末以来下游河段冬季均无水流,且沿河生态系统仅以耐旱植物为主,生态植被已经适应了季节性径流的水环境,继续维持冬季断流的现状,对生态环境应该不会造成新的不良影响。

双塔水库冬季小流量泄放生态流量易形成临近水库段河道结冰,远离水库段河道干涸,且消融的冰雪大部分被蒸发,补给地下水量极少[5]。冰冻期地下水渗透系数变小,无法补充地下水,对区域生态状况影响甚微。双塔水库在冬季下泄生态流量水量调度不可行。疏勒河干流全年平均生态流量可以满足需求,但在双塔水库蓄水期间,部分时段水库出库流量不能保证最小生态流量。

2 生态供水现状与问题

2.1 生态流量泄放现状

2018年6月,甘肃省整治祁连山地区水电站生态流量泄放工作,酒泉市水务局组织编制的《甘肃省酒泉市河道径流式水电站水资源论证复评报告》经甘肃省水利厅审批后予以执行,其中疏勒河青羊沟、黄土湾、月亮湾等水电站枯水期1—3月、11—12月生态流量和水量泄放不小于2.33m3/s和3040万m3,丰水期4月—10月不小于4.46m3/s和8246万m3,要求不间断泄放。三座水电站分别在引水枢纽设置泄放生态流量功能性构筑物,各自泄放,并建成生态流量泄放视频监控设施,由县级水行政主管部门24小时不间断长期监管泄放情况。

为全面落实主要河流生态流量保障目标,2018年9月,酒泉市水务局、酒泉市生态环境局印发《关于严格落实全市主要河流枯水期生态流量和水质目标(试行)的通知》,要求全市主要河流全面实施生态流量泄放保障工作,疏勒河流域同步实施生态流量泄放工作。该通知中确定的疏勒河流域生态流量泄放控制断面6个,其中疏勒河青羊沟水电站引水枢纽至昌马水库河段3座水电站的生态流量与甘肃省水利厅批复成果一致。昌马水库至潘家庄水文站河段枯水期1—3月、11—12月泄放流量不小于2.33m3/s,枯水期泄放总水量不小于3040万m3;丰水期4—10月泄放流量不小于4.46m3/s,泄放总水量不小于8246万m3。该部分水量由昌马水库管理单位执行泄放,运行良好。疏勒河潘家庄水文站至双塔水库河段枯水期1—3月、11—12月泄放流量不小于0.78m3/s,枯水期泄放总水量不小于1018万m3;丰水期4—10月泄放流量不小于3.00m3/s,泄放总水量不小于5545万m3。潘家庄水文站河段无调蓄设施,因此河道径流全部下泄。双塔水库以下河段枯水期1—3月、11—12月泄放流量不小于0.52m3/s,枯水期泄放总水量不小于678万m3;丰水期4—10月泄放流量不小于3.99m3/s,泄放总水量不小于7377万m3。双塔水库生态泄水由双塔水库管理处执行,泄放水量和泄流量按照相关文件要求执行。据调查,各个断面泄放生态流量均达到了目标要求,保障了河道实现生态功能的目标。

2.2 生态供水存在的问题

2.2.1 河道生态流量泄放方式与需补水河段全面补水存在矛盾

疏勒河双塔水库以下至古玉门关约180km河段均为生态补水河段[6],但因历史原因,该河段2018年以来才开始实施长时段生态补水,因河床覆盖较厚的风积沙层,河床以细沙等渗漏性较强河床质为主,小流量水流渗漏和蒸发损失量大,河水短距离即耗干,较远河道补水较为困难。从近期实施的生态流量泄放情况来看,小流量不间断泄放,双塔水库以下约40～50km河段能够补水,再向下游,河水逐渐干涸。水流到达河段较短,需补水河道长度较长,难以保障全河段生态补水,补水效果欠佳。为保障全河段生态补水,提高补水的均匀性和全河段的效率,维护更长河段生态,需改善生态流量泄放方式。

2.2.2 生态流量泄放方式与实际生态保障目标存在矛盾

疏勒河双塔水库以下河段河道上,主要的生态系统分布于下游敦煌西湖国家级自然保护区内,据国务院批复的《敦煌水资源合理利用与生态保护综合规划(2011—2020)》,西湖国家级自然保护区位于敦煌市最西端,总面积66万hm2,由16处湿地共同组成,原有湿地总面积11.35 万hm2。湿地水源疏勒河、党河水系补给减少,致使湿地面积萎缩、植被退化或者消失。西湖国家级自然保护区在控制土壤侵蚀、防止土地沙化、阻隔库姆塔格沙漠东侵、维护生物多样性等方面有着其他系统不可替代的作用,是甘肃、新疆、青海三省(自治区)交界处的珍稀濒危野生动物良好的栖息地,特别是由于罗布泊的干涸和周边生态环境的不断恶化,这里已成为当地野骆驼、鹅喉羚等野生动物的避难所。按照《敦煌水资源合理利用与生态保护综合规划(2011—2020)》,为达到敦煌西湖国家级自然保护区等生态保障需要,疏勒河双塔水库断面需泄放生态水量7800万m3,瓜州县和敦煌市交界双墩子断面需达到3500万m3,敦煌市以北古玉门关断面需达到2200万m3。

自2018年实施河道生态流量泄放以来,疏勒河双塔水库断面按照甘肃省水利厅批复的泄放标准,每年下泄水量不小于8056万m3,总泄水量大于《敦煌水资源合理利用与生态保护综合规划(2011—2020)》确定的7800万m3要求,满足总水量要求,但泄放方式存在较大矛盾,因双塔水库至瓜州县和敦煌市界河道约80km,至古玉门关河道约180km,河床以流沙等河床质为主,沿河下渗、蒸发损失较大,全年若按照丰水期、枯水期时段不间断小流量泄放生态流量,生态流量基本消耗于双塔水库以下约40km的河道上,难以保障双墩子断面和玉门关断面生态水量的需求。

据实际泄放水量情况统计和调查,2016年疏勒河来水量较大,其中双塔水库入库水量达到4.85亿m3,属水量极丰年份,水量充沛条件下双塔水库泄放流量为15.00～25.00m3/s,持续泄放37h以上,双墩子断面水量约有1.70m3/s,持续泄放51h左右,水流进入哈拉诺尔湖,大流量集中泄放方式效果明显,达到了预期效果。2017年水库泄放流量为15.00～25.00m3/s,实施大流量泄放33h,双墩子断面流量达到1.50m3/s;2020年水库泄放流量为15.00～25.00m3/s,实施大流量泄放29h,双墩子断面流量达到1.40m3/s。由此可见,丰水年份实施集中大流量泄放产生的补水效果显著,实施不间断小流量泄放效果欠佳,一般水流最远在瓜州县西湖一带消失。

分析认为:因历史原因,疏勒河2018年初才开始人工生态补水,河床易渗漏,河道处于极旱荒漠区,渗漏、蒸发、地下水补给、植物吸收、坑洼拦蓄等多种因素导致水流缓慢,直至瓜州县西湖一带损失耗尽,也是自然地理因素和气候因素所致。但疏勒河现阶段生态补水的重点区域处于敦煌市境内的西湖国家级自然保护区,由党河河水、引哈济党补水、疏勒河生态补水等多水源水量共同完成补水任务,因此,与上游其他断面小流量持续泄放生态用水不同,疏勒河双塔水库需采取大流量集中下泄生态水量方式,确保下游基本生态目标用水。

据实际泄放经验,采取大流量集中时段泄放是一种合理措施,能够实现大流量高流速集中向下游泄水,满足不同测控断面生态水量需要。

2.2.3 生态流量泄放与生产用水存在矛盾

疏勒河流域中下游气候干燥,降水量稀少,水资源紧缺,但生产用水、河道外生态用水与河道内生态用水的矛盾长期存在,水资源短缺导致用水矛盾突出。尤其是每年7—9月的用水高峰期,河道来水量小于用水量,河道内生态水量泄放保障与河道外生态用水、生产用水之争较为突出。

近年来,随着经济社会发展加快,各行业需水均大幅增加,但疏勒河径流量有限,虽然近年来处于相对丰水年,但丰平枯交替的径流状态和年内分配的不均匀性仍然是供用水矛盾的焦点,如何在保障基本生态补水的前提下,处理好生产生活供水,保障地方经济社会发展,仍需要采取更多措施加以解决。

3 生态供水评价结论与保障措施

3.1 评价结论

3.1.1 生态流量

经分析,疏勒河昌马堡水文站、潘家庄水文站断面实测多年平均年径流量和多年平均流量增幅均小于5%,增幅较小。水文站断面年径流量换算至昌马水库大坝断面和双塔水库大坝断面的年径流量和多年平均流量增幅也小于5%,增幅较小,因此生态流量和生态水量变化微小。

故仍采用现状执行的经批复的生态流量和生态水量为下限值,严格控制年泄放量不小于下限值。

3.1.2 生态流量泄放时段和方式

a.疏勒河干流昌马水库以上河段已建成的青羊沟水电站、黄土湾水电站、月亮湾水电站减水河段现状执行的泄放生态流量数量、泄放方式、监管要求保持不变。

b.昌马水库至双塔水库断面河段生态流量和灌区农业灌溉基本配水相结合,灌溉输水流量能够保证生态用水。

c.双塔水库断面要同时满足生态基流和《敦煌水资源合理利用与生态保护综合规划(2011—2020)》生态流量总水量要求,第一季度泄放1～2次,泄放水量约为1100万m3;第二季度泄放1～2次,泄放水量约为1886万m3;第三季度泄放2～3次,泄放水量约为2700万m3;第四季度泄放2～3次,泄放水量约为2370万m3;年总泄放生态水量不小于8056万m3,泄放流量约为15.00～25.00m3/s,集中大流量泄放。在泄放过程中,各季度总量仍可小幅度调整,但年泄放总量不得小于8056万m3。

3.2 保障措施建议

a.疏勒河水也是流域内地下水主要补给来源,河水直接或间接补充地下水,成为自然界长期储备的清洁水源,在保障流域内生产生活和基本生态方面发挥着不可替代的作用。进一步加强沿河生态流量泄放监管,加强地下水资源管理,压减地下水开采,修复地下水超采区,保持水位稳定,保障生态健康,是保障经济社会可持续发展的基础。

b.受自然气候条件影响,疏勒河流域冬季结冰,夏季用水高峰期水量不足,枯水期沿河渗漏蒸发量较大,输水短距离即消失耗干,难以保证全河段生态补水,生态流量难以达到较好效果。鉴于酒泉市党河下游河道近年来采取的集中大流量泄放生态水量与日常小流量泄放相结合的保障做法,生态补水效果较好,建议疏勒河流域生态流量泄放也采取集中时段大流量下泄和小流量不间断泄放相结合的办法,保持生态水量泄放的足量和泄放实际效果。

c.加强水生态流量管理,在泄放生态流量河段必要的分水口、引水口控制断面安装生态流量计量自动监测设备,明确控制断面下泄生态流量责任单位和责任人,落实生态水量泄放保障措施。确保生态水量全部用于生态补水,防止上游泄放、下游无序不当引水的发生。