新疆阿合奇县水循环系统建设策略研究——以新疆乌什托什干河国家湿地公园为例

王冠琳

北方工业大学 北京 100144

1 阿合奇县湿地公园的研究背景与意义

1.1 阿合奇县湿地公园的研究背景

阿克苏河流域各干支流是以冰雪消融补给为主的河流，盛夏大规模的冰雪消融是河流洪水形成的最基本原因，此外，该流域又是新疆的集中降雨区之一，暴雨洪水发生的频次较高，其中，由于托什干河集水面积中所含中低山区的集水面积相对较大，暴雨洪水发生的频次高于支流库玛拉克河[1]。

阿合奇县和托什干河流域面临着严峻的环境挑战。首先，夏季冰雪融化时携带矿物质冲击土地，使土壤含盐量增加，形成盐碱地。这降低了土地的渗水率，限制了可耕地的面积。其次，随着城市化的进程，人类活动对水资源的污染日益严重，这直接威胁到了当地的生态环境。工厂排放的废水、河流的过度开发，以及农业上大规模使用的农药都对河流水质造成了严重污染。沿河城市直接将污水排入河流，进一步加剧了水质问题。然后，托什干河上游的水利工程，虽然在一定程度上解决了洪水频发的问题，但同时也对自然水过程、周边植被、湿地动物等产生了不可忽视的影响。加上大面积过度开垦农田，占用了河道，大量的用水需求使得托什干河的生态系统更加不稳定。此外，土地盐渍化和生物多样性破坏问题同样严重。盐渍化严重限制了农业生产，生物多样性的丧失则直接威胁到生态系统的稳定。自然环境的承载压力加大，人地矛盾也日益显现。

因此，为了解决上述问题，必须采取综合措施。包括优化用水管理，改善水质，恢复生态环境，降低人地矛盾，以实现人与自然的和谐共生。

1.2 阿合奇县湿地公园研究的意义

水污染问题严重影响了新疆的水生态系统，导致水生生物种类和数量严重下降，破坏了湿地生态系统的稳定性。因此，新疆的水生态文明建设工作主要以水资源的全面保护和合理利用为目标。湿地公园是国家湿地保护体系的重要组成部分，是落实国家湿地保护管理的一项具体措施。发展建设湿地公园对物种及其栖息地保护、生态环境教育以及改善区域生态状况、促进资源永续利用，具有重要意义[2]。

1.3 湿地公园的建设

湿地公园的建设需要从多个角度进行考虑和规划，首先是生态保护的角度，湿地公园通过恢复和保护湿地生态系统，可以提高自然环境的承载力，减少对水资源的过度开发和利用。通过科研和技术手段修复和保护湿地生态系统，重建其生态平衡，维护生物多样性。湿地公园可以增强水源地的净化能力，减少水源地的污染。其次是资源管理的角度。必须建立和完善湿地资源管理体系，以确保水资源的合理开发和利用，并防止其过度开发和污染。可以通过制定严格的规章制度和定期的监督检查来实现。另外，从公众教育的角度，湿地公园可以成为生态教育和环保宣传的重要场所，通过举办各种活动和教育项目来提高公众的环保意识和参与度。最后，从社会经济的角度，湿地公园的建设和运营可以产生经济效益，通过开发生态旅游、环保产业等项目，带动地方经济发展，提供就业机会，提高当地收入。

湿地公园的建设是实现物种保护、生态环境教育、区域生态改善和资源永续利用的有效手段，对于推动新疆的水生态文明建设具有十分重要的意义。以实现湿地资源的可持续利用，推动新疆的水生态文明建设。

2 阿合奇县湿地公园的状态及问题

2.1 托什干河流域现状

托什干河是新疆南疆第一大河阿克苏河的两大支流之一(阿克苏河两大支流分别为托什干河和库玛拉克河)，流经克孜勒苏柯尔克孜自治州的阿合奇县和阿克苏地区的乌什县。河道平均坡降5.5%，沙里桂兰克水文站以上集水面积19166km，多年平均年径流量28.35亿m3。随着新疆阿克苏地区人口的不断增长，用水需求也在不断增长，导致托什干河流域不合理开发资源增多，自然环境的压力越来越大，人地矛盾更加突出。湿地保护压力逐年增大。

2.2 阿合奇县湿地公园问题

阿克苏地区湿地公园面临的威胁进行了全面、深入的分析，涵盖了水利工程、农业生产、牧业活动和污水排放等多个方面。首先，水利工程对湿地公园生态的影响无疑是显著的。虽然托什干河上游修建的水利工程带来了灌溉的便利，但过度的水利开发也会破坏河道的自然水流，对周边植被和动物产生不良影响。其次，托什干河流域的农业生产和过度放牧也是湿地公园植物多样性下降的重要原因。随着人口增长和经济发展，对土地和水资源的需求逐渐增加。农田的开垦和牧业活动破坏了湿地生态，同时农业用水的增加也加剧了土地的盐渍化，进一步加剧了湿地公园的生态破坏。最后，乌什县的污水处理问题也是不容忽视的。生产、生活产生的污水未经处理直接排放，对湿地公园的水质产生严重影响。农田化肥和农药的使用，以及土地利用方式的不合理，会导致各种污染物通过地表径流或灌溉排水的方式进入河流，使河流水体受到不同程度的污染。

阿合奇县的水资源短缺和盐碱地问题是其经济发展的主要难题，同时，脆弱的生态环境也对其经济社会发展产生了制约。在新疆的宏观环境下，这种水资源短缺和盐碱地问题成为了经济社会系统和生态环境系统发展的核心矛盾。由于阿合奇县的特殊地理环境，积雪融水引发的洪水会冲刷出大量矿物质，这既导致土地盐碱化，同时也限制了可耕地的面积，从而使得食品安全问题变得日益突出，进一步影响了当地的经济发展。

城市发展过程中的水资源污染问题也不容忽视。大量工厂的排污、河流的过度开发以及农药的大规模使用等都对生态环境造成了威胁。特别是沿河发展的城市，其将未经处理的污水直接排入河流，进一步加剧了水体污染的情况。

3 阿合奇县湿地公园设计策略与系统搭建

3.1 阿合奇县湿地公园设计策略

针对湿地公园的地域特点，提出以下生物多样性保护与恢复措施：将河流分段，在每一段修建水坝、引水渠、污水处理厂、坎儿井形成该地域之中的单元循环，用小范围的单元循环带动阿合奇县托什干河流域的大循环，即用单元循环带动系统循环。

3.2 循环系统搭建

新疆水生态文明建设的核心是解决用水总量超标和水污染严重两大问题。用水总量超标导致河湖系统严重萎缩，水源周边天然植被的生态功能严重退化，引起绿洲区向荒漠区的逆向演替，且具有极强的不可逆特点。过量的灌溉水量引入灌区导致地下水位上升，导致地下水位迅速上升，加速了耕地的次生盐渍化[3]。

这个循环系统的运行模式如下：我们会在下游河流的部分区域设立节点，在这些节点区域建设水利设施，以形成不同区域之间的水循环。具体设施包括水坝、引水渠、污水处理厂和坎儿井，以解决当地居民的用水问题。在这个循环系统中，根据需求，节点设施可以设置在河流的不同阶段。首先设立大型水坝来储存大量水资源，然后设立污水处理厂来处理生活污水，在耕地和村庄内部开设引水渠进行灌溉，设立坎儿井供村庄内部居民和牲畜使用。此外，这个循环系统还可以带动经济发展，比如污水处理厂可以为当地提供就业岗位，过滤后的坎儿井水可以售卖，从而增加当地的收入。最后，整个循环阶段由小型水坝结束。这一完整的水循环系统既能解决水资源问题，又能创造经济价值，对当地的可持续发展具有重要的意义。

图1 循环系统搭建

3.2.1 循环系统设计步骤：储水

新疆阿合奇县的积雪融水量大，蒸发量大且水资源分布不均衡，使得水资源供需矛盾突出。随着人口的增加，生活和灌溉的用水需求也增加，上游来水量却在逐渐减少，农田排水量逐渐增加。这些都导致水中盐分集聚，再加上蒸发作用，水体矿化度高达数克/升。这不仅造成了可用水资源的缺乏，更严重的是加剧了土地盐碱化。为缓解这一问题，在循环的起始和结束阶段建设储水坝，以保证当地居民用水和农田灌溉的需求。同时，需要修复山上的坎儿井，这是一种传统的水源储备和净化设施，能有效地储存积雪融水，保证当地水源的稳定供应，减少能源消耗，并能自流灌溉，降低水资源的蒸发损失。坎儿井的施工技术要求不高，维护和修复成本也不高，当地居民可以自行完成。坎儿井的涝坝不仅可以提供居民用水，其水源也能满足周边植物和动物的生存需要，成为他们的重要水源。这种方式对恢复当地生态环境有积极的促进作用。

图2 坎儿井储水系统

3.2.2 循环系统设计步骤：防洪

阿克苏地区的托什干河在夏季，由于大量积雪融水和降雨，河流常常接近甚至超过警戒流量，形成洪水。阿合奇县为了防洪，已经对防洪堤坝进行了打桩加固。在这样的情况下，我们建议在循环系统的开始和结尾处设立防洪水坝。这样既可以储存大量水资源，又可以在洪水季节防止洪水泛滥。同时，我们在河道中设计了引水渠，可以将洪水平稳地引入下游河床。这样可以防止洪水任意漫流，淹没和冲刷下游的农田。这个循环系统的设计，不仅可以解决洪水的问题，还可以储存雨水和积雪融水，保证居民和农田的用水需求。同时，这也是对阿合奇县现有防洪措施的一种补充，可以进一步提高阿克苏地区对洪水的防控能力。

3.2.3 循环系统设计步骤：净水

由于土地盐碱化面积的扩大和两岸绿化带面积的减少，当地种植了大片沙棘林，用以防风固沙和保持水土。然而，由于区域水位的下降，引发泉水的流量衰减，水质也恶化。加上近年来水环境的污染，水体已经失去了原有的功能。因此，为了保护和恢复水资源，必须在循环系统中建立污水处理厂，处理自然和人类生活产生的污水。首先，需要沿着山脉开凿坎儿井，引用地下水供居民生活使用。然后，需要建立污水处理厂，随时将工业用水和居民生活用水进行净化。这样的循环系统不仅可以保证居民的用水安全，也能有效地净化和保护水资源，防止水污染进一步恶化。在这个过程中，我们还需要加大植树造林的力度，尤其是种植沙棘林，既可以固沙保土，又可以改良土壤，恢复生态环境。

3.2.4 循环系统可持续设计分析

这个设计的目的是通过构建地区间的大循环和区域内的小循环，形成一个完整的水资源循环系统。每一个循环单元都包含了净水、用水和蓄水的完整流程，可以在一个区域内单独运作，不受其他地区的影响。这样就既可以解决当地居民和工业的用水问题，又可以重视和保护当地的生态文明和生物多样性，为生物提供充足的水资源。坎儿井净化的水可以达到饮用标准，因此，可以考虑将此水作为矿泉水出售，以此促进当地的经济发展。同时，这个循环系统也可以为当地创造更多的就业机会，例如在污水处理厂、水坝和坎儿井的建设、维护和管理中。

4 结语

新疆的水资源保护和盐碱地问题对于新疆的长期发展和社会稳定具有重要的影响。针对这些问题，笔者进行了一系列的分析，并在不破坏当地环境的前提下，探讨了如何稳定并改善当地的环境。阿合奇县的水环境问题以及由此引发的自然灾害，制约了当地的发展。必须调整和优化托什干河的水资源结构，以保障当地的用水需求，保护生物多样性，防止由于水资源问题导致的生物种群减少和生态环境破坏。通过优化水资源管理，保护和恢复生态环境，从而促进阿合奇县的可持续发展。