塔里木河流域“三源一干”防洪短板及治理措施建议

王露阳，李 江，2，郑 刚，陈红川，张 叶

(1.新疆塔里木河流域管理局，新疆 库尔勒 841000；2.新疆水利学会，新疆 乌鲁木齐 830000)

0 引言

新疆地理位置特殊，地处亚欧大陆腹地，位于西北内陆干旱区，但随着全球气候极端性变化的大幅度增加，新疆气候特征也随之发生了显著变化。施雅风等认为西北内陆地区的气候条件正在由暖干化转向暖湿化[1]。冯思等指出，随着气温快速上升，致使空间水循环速度加快，进而引起了新疆部分地区的降水量呈现显著增加的趋势[2]。慈晖等多名学者以多种极端性降水指标系为参照，系统分析了新疆的极端降水过程，发现强降水过程较之以前，其变幅急剧增大，致使新疆洪旱灾害等极端性水文事件的发生频率呈现显著增加趋势[3]，而新疆降水过程的极端性变化致使近几十年内的洪涝灾害显著上升[4]。有学者研究表明：新疆洪水频次增加，洪峰流量增大[5]，“双峰型”洪水发生可能性上升，并且因洪灾导致的社会受灾面积、人数、经济损失也呈显著增加趋势[6]，所造成的社会经济损失越来越大，而“三山夹两盆”的独特地貌特征，把新疆分割成北疆、南疆和东疆，占据新疆地理面积2/3的南疆成为受气候变化等外界因素影响最大的区域。从水资源、流域面积等角度出发，由阿克苏河、和田河、叶尔羌河、喀什噶尔河、开都河、干流等九大水系组成的塔里木河流域几乎涵盖了整个南疆区域，因此南疆也可泛指塔里木河流域(以下简称塔河流域)[7]，如图1所示。历史上流域内的九大水系均有水从不同处汇入塔河干流，奔流而下，但受人类活动、区位地理、气候变化等因素的影响，渭干河、克里雅河、喀什噶尔河等逐渐与塔河干流失去地表水联系，目前仅有阿克苏河、和田河、叶尔羌河3条主要源流向干流供水[8]。在3条源流中，阿克苏河是塔河干流水量的主要源流区，其次是和田河，叶尔羌河所占的比重最小，但是叶尔羌河、和田河汛期时的突发性洪水有时也会影响塔河干流的洪水。据实测资料统计，从阿克苏河、和田河、叶尔羌河来的洪水分别占塔河干流阿拉尔断面洪峰流量的比重为62.2%、36.2%和1.6%，占3天洪量比重分别为54.3%、44.7%和1.0%[9]。受气候变化影响，尤其是近十年来的平水偏丰水情，洪涝已经成为塔河流域最主要、影响程度较大的一种自然灾害，对该流域内的社会经济、生产生活产生了极大的危害，因此综合分析塔河流域防洪短板，并提出相应对策措施，对于构建流域防洪保障体系具有积极意义。

图1 塔里木河流域地理位置

1 塔河流域“三源一干”防洪体系现状分析

1.1 现行防洪工程措施

(1)阿克苏河防洪主要在托什干河、库玛拉克河和阿克苏河干流，其中，新疆大石峡水利枢纽工程作为库玛拉克河上的山区控制性水库，总库容11.7亿m3，计划2025年10月下闸蓄水；托什干河山区控制性工程于2021年开工建设，总库容7.73亿m3，同时河道已建永久性防洪工程131km。

和田河防洪主要在玉龙喀什河和喀拉喀什河两支流，其中，玉龙喀什河在建山区控制性工程玉龙喀什水利枢纽于2020年开工建设，总库容5.36亿m3；喀拉喀什河已建的山区控制性工程乌鲁瓦提水利枢纽于2002年投入运行，总库容3.34亿m3，同时河道已建永久性防洪工程86km。

(2)叶尔羌河主防洪主要在干流、支流塔什库尔干河、提孜那甫河和乌鲁克河，其中，干流的阿尔塔什水利枢纽于2019年11月下闸蓄水，总库容22.49亿m3；支流塔什库尔干河的下坂地水利枢纽工程已发挥效益，总库容8.67亿m3；提孜那甫河在建山区控制性工程莫莫克水利枢纽，总库容0.92亿m3；同时河道已建永久性防洪工程381.8km。

塔河干流起于阿克苏河、叶尔羌河以及和田河交汇处的肖夹克，归宿于台特玛湖，全长1321km。于塔河近期综合治理工程实施后，在洪水漫溢频繁，跑水严重的河段两岸共修建输水堤649.45km。

1.2 现行防洪非工程措施

目前，占塔河干流3天洪量比重分别为54.3%、44.7%和1.0%的阿克苏河、和田河、叶尔羌河[9]管理机构已由塔河流域管理局实现了统一管理，但受限于现状信息化管理程度低，相关监控设施覆盖率仅有20%等情况，加之未能建立全流域统一调度管理机制，“电调服从水调”的运行模式尚在探索之中，现状流域防洪“非工程”体系仍存在不完善的问题。

2 塔河流域“三源一干”防洪短板分析

塔河流域“三源一干”范围内涉及水系较多，多发源于天山及昆仑山，向塔里木盆地汇集，出山口以下大多会形成不同程度的洪水灾害。随着流域经济社会的不断发展及人民生产力的不断提高，已逐步构建起相应防洪体系，但距科学式的“工程+非工程”措施相结合的现代化防洪工程总体布局还相距较远。

2.1 “库堤结合”总体布局尚未完全建立

近年来，随着水利事业的不断发展，为优化水资源配置，充分发挥山区控制性水库在防洪体系中的骨干龙头作用，以自治区人民政府已批准的规划为依据，阿尔塔什水利枢纽、大石峡水利枢纽、下坂地水利枢纽纷纷上马修建。其中，叶尔羌河干流阿尔塔什水利枢纽、塔什库尔干河下坂地水利枢纽，喀拉喀什河乌鲁瓦提水利枢纽均已发挥防洪调蓄作用，控制下泄流量，但尚有部分支流控制性山区水库处于在建之中，未能发挥作用，如托什干河山区控制性工程、玉龙喀什河玉龙喀什水利枢纽等。河流防洪战线长，河道防洪主要针对重点防洪保护对象修建可较高等级的防洪工程，针对分布广泛的一般农防保护河段工程建设滞后且标准低，见表1。由表1可知，“三源一干”虽然修建了大量堤防工程，但修建标准较低，阿克苏河无2级堤防，3级堤防占比15.81%，4级堤防占比22.57%，5级堤防占比59.02%，5级以下堤防占比2.59%；和田河2级堤防占比17.24%，3级堤防占比5.16%，4级堤防占比15.34%，5级堤防占比62.36%，无5级以下堤防；叶尔羌河无2级堤防，3级堤防占比0.79%，4级堤防占比0.91%，5级堤防占比53.77%，5级以下堤防占比45.21%；塔河干流无2级、3级、4级和5级以下堤防，均为5级堤防。据统计，因受2022年特丰水情影响，和田河流域出现洪水险情，部分堤防存在跑水现象，塔河干流出现连续超警戒洪水，30余处堤防决口跑水。

表1 塔河流域“三源一干”堤防长度

2.2 堤防工程结构型式存在不足

塔河流域“三源一干”堤防长度2041.04km，其中输水堤长度632.05km，河道防护长度1408.99km。叶尔羌河干流段共实施了79段河道防洪工程，该工程以堤防和护岸为主，98%以上为5级及5级以下防洪标准。阿克苏河3级、4级、5级、5级以下堤防占比分别为15.81%、22.57%、59.02%、2.59%。吴煜[10]系统分析了现状浆砌石结构坡面防护堤、格宾石笼护脚+下浆砌石结构+上现浇板衬砌防护堤、格宾石笼防冲+带排水孔混凝土衬砌护坡防护堤的优劣性；马苏文[11]从经济性等方面系统对比了全堤防模式下的防洪工程布局；彭兆轩、翟超[12-13]等学者明确指出和田河防洪主要问题之一便是已建堤防建设质量差，防洪标准低，并就相应防洪形式进行了探索。虽然大量学者多角度对比了“三源一干”堤防形式的优劣性，但截至目前，尚未构建一套较为科学的流域堤防评价体系。

2.3 “四预”体系不完善

(1)针对“四预”体系——算据，流域内的水利部门信息资源整合化严重滞后，水利基础设施信息不全，基础数据及其标准存在差异性，在不同层级、机构之间存在“重采集、重存储，轻整理、轻分析”的现象；以流域、地方等分散性建设的信息基础设施条块分割、相互封闭，制约了水利统合性算据效益的良性发挥。水利行业之外的相关部门资源共享程度不足，尤其是在防洪、抗旱等极端性灾害现象是，其气象数据、空间数据等，还未能实现实时共享。

(2)针对“四预”体系——算力，以当前构建流域数字孪生系统，现有数据系统目前仍采用物理部署的方法架设，购入大量的算力设备，而非使用云算力软架构[14]，未能形成流域内相互调用算力的“水利云”软架构。面对当前推进的数字孪生流域建设，计算能力存在两极分化现象，一方面是云计算能力严重不足，大量影像信息和空间信息分析、大数据挖掘、基于高精度分布式水文模型的洪水预报等缺乏足够“算力”；另一方面存在过度算力冗余现象，在满足提高系统可靠性、可利用性和效率基础上，大量物理型算力设备因网络隔离造成算力浪费。

(3)针对“四预”体系——算法，流域内各水利单位虽然在水文、洪水预测预报等方面开发了部分模型，但就模型嵌入系统运行而言，与实际情况有较大差距，在当前气候边界条件复杂多变情况下，模型优化性难以持续，同时也缺乏专人维护，流域内自然环境和社会环境变化较快，尤其是针对南疆多变的地理环境，加之塔河摆荡式河流的特点，单一的模型很难满足流域水资源管理需求。流域整体性、系统性的模型尚未统一构建，许多开发的模型从针对性、功能性而言较为单一，对现有结构化数据建模还刚刚开始，对视频数据分析、互联网的大数据分析等智慧化技术还未展开。

2.4 流域防洪规划尚未完全获批且内容亟需修改

防洪规划是江河、湖泊治理和防洪工程设施建设的基本依据。重视编制防洪规划，全面考虑防洪工作，严格执行防洪规划，方能保证防洪工作的有序进行，减少重复建设，避免人力、财力和物力的浪费，使各项防洪措施发挥最佳的防洪效益。截至目前，塔河流域“三源一干”防洪规划中，叶尔羌河流域防洪规划于2003年获自治区人民政府批复；和田河流域防洪规划于2003年获和田地区行署批复；阿克苏河流域防洪规划于2000年由自治区人民政府报送水利部；塔里木河干流防洪规划于2012年编制完成。目前防洪规划所面临批复年限过长，内容无法满足先行防洪需要和未来防洪要求等问题。

2.5 流域蓄滞洪区建设滞后

蓄滞洪区是我国流域防洪减灾体系的重要组成部分，是保障重点防洪安全，减轻灾害的有效措施，基本保障了江河中下游重要城市和重要防洪地区的安全。根据《蓄滞洪区修订名录》(2010)，1950—2021年国家蓄滞洪区有98处，主要分布在长江、黄河、淮河和海河四大河流两岸的中下游平原，其中的66处蓄滞洪区共启用424次[15]，累计蓄滞洪量1400多亿m3，其中长江流域的荆江分洪区1954年3次开闸分洪，蓄滞洪水122.6亿m3，足见蓄滞洪区的作用，但据调查，塔河流域“三源一干”未建立相应的蓄滞洪区，尤其是在暖湿气候影响下，面对丰水年，尤其2022年为特丰水年，“三源”来水量为291.62亿m3，较多年平均多85.59亿m3，受限于当前水利工程，造成分洪引洪能力不足，同时流域(尤其是塔河干流)蓄滞洪区规划、建设与管理滞后，既不利于洪水资源化利用，也成为流域防洪体系的薄弱环节，一旦发生流域性洪水，难以利用蓄滞洪区分蓄洪水，不利于流域防洪能力提升。

2.6 流域洪水灾害风险评估工作开展较晚

加强自然灾害防治，建立高效科学的自然灾害防治体系，提高全社会自然灾害防治能力，关系国计民生，关乎社会稳定。大量学者就流域洪水灾害风险评估方面做了大量研究。王天久[16]开展了黄河内蒙古段冰凌洪水灾害风险评估工作，田玉刚[17]等对洞庭湖地区洪水灾害风险开展了评估工作。塔河流域管理局于2022年8月委托设计单位开展了洪水淹没图、洪水风险区划图和防治区划图的编制工作，目前已取得相应成果，但仍反映出流域洪水灾害风险评估区划工作开展时间较晚，工作滞后，不利于流域防洪体系的构建。

3 新形势下流域“三源一干”防洪保障体系构建

针对塔河流域面临新形势，按照“补短板、提标准、消隐患、强监管”的要求，在已有防洪工程体系的基础上，形成针对已有“堤库结合”总体布局补齐防汛短板为重点，以提质升级和标准提升为核心，以消除薄弱环节和风险隐患为关键，完善防洪减灾工程体系，即形成“山区库蓄+堤防建设+蓄滞洪区”的防洪工程体系布局；以强化监测预警为基础，防洪风险控制为保障，构建防洪减灾非工程体系，即形成“四预建设+数字孪生流域+风险评估+水库联合调度”的防洪工程体系布局；着力打造塔河流域安全型、智慧型、生态型流域，构建“工程措施+非工程措施”相结合的防洪减灾安全保障体系，全面提升流域防洪减灾能力。防洪保障体系如图2所示。

图2 塔里木河流域“三源一干”防洪保障体系

4 对策与建议

构建“工程措施+非工程措施”相结合的流域防洪减灾安全保障体系，相关措施在相应政策、资金、管理措施等有效保障下，均可实现，并发挥相应效益。

(1)加快山区控制性水库建设。基于塔河流域洪水河流洪水类型多，洪灾发生频繁特点，尤其是近10年来丰水年趋势，仅以当前已建成的乌鲁瓦提水利枢纽、阿尔塔什水利枢纽及下坂地水利枢纽，难以满足防洪调度需求，需加快推进大石峡水利枢纽、玉龙喀什水利枢纽建设，同时加快推进阿合奇水利枢纽前期工作，以便尽早发挥防洪效益。

(2)与时俱进开展防洪规划修编工作。防洪规划在实施大规模江河防洪治理、提升洪涝灾害防御能力、抵御洪涝灾害风险等方面发挥了重要作用，施取得了显著的防洪减灾效益。当下，流域防洪减灾工作面临新形势、新要求、新挑战，按照水利部印发的《关于开展七大流域防洪规划修编工作的通知》及任务书要求，在综合评价叶尔羌河流域防洪规划基础上，重启该流域防洪规划修编工作，并加快阿克苏河、和田河、塔河干流的防洪规划报送、审批工作。同时结合流域洪水灾害风险评估区划所划定的洪水淹没图、洪水风险区划图和防治区划图，重新规划河道岸线保护范围，进一步明确河道堤防整治范围，为优化“库堤结合”模式奠定基础。

(3)尽快开展水库群模拟调度研究。水库群联合调度可以捕捉径流入库时的时空差异，充分发挥多水库的库容补偿与水文补偿作用，最大限度的削减洪峰流量，充分发挥水库滞洪库容作用，提升水库削峰滞洪能力，进一步提高流域对水资源在时空上的优化配置能力。建议研究流域的防洪现状，分析下坂地水利枢纽、阿尔塔什水利枢纽电力生产情况，以历史典型洪水为基础，分析不同来水情况的梯级水库防洪调度策略，形成防洪调度策略集，从而在洪水不成灾前提下，抓稳防洪、蓄水两个效益。

(4)开展数字孪生流域的试点工作。数字孪生流域要以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化为主线、智能化模拟、精准化决策为路径，从而构建物理流域时空数据为底座，实现与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化、支撑“四预”，要优化顶层设计谋划，切忌一哄而上，借助七大流域已构建的数字孪生平台，尽快开展塔河流域开都-孔雀河数字孪生流域试点工作，为日后构建塔河流域数字孪生奠定基础，为新阶段塔河流域高质量发展提供有力支撑和强力驱动。