李江 魏光辉 郑刚 王露阳 张叶
摘 要:受大规模水土开发影响,塔里木河尾闾湖泊干涸,河流下游胡杨林濒危。针对塔里木河流域存在的输水距离长、蒸发损失大,覆盖范围广、协调管理难,灌溉面积大、水资源需求量大,流域水资源不断减少等问题,水利部等先后编制了《塔里木河流域近期综合治理规划》《南疆水资源利用与水利工程建设规划》等,采取了土堤挡水与生态输水、山区水库拦蓄调控、闸渠联调引水入渗、库堤结合遏制洪水隐患等关键技术,结果表明:在流域来水偏丰的条件下,塔里木河流域水环境状况全面改善,水土流失面积和强度逐年下降,水资源利用效率逐步提高,促进了南疆重点流域及天山南坡产业带等重要经济区经济结构的调整和经济发展布局的优化。
关键词:水资源;水环境;生态输水;塔里木河
中图分类号:TV213.4 文献标志码:A doi:10.3969/ j.issn.1000-1379.2024.05.018
引用格式:李江,魏光辉,郑刚,等.塔里木河流域综合治理主要成效及关键对策分析[J].人民黄河,2024,46(5):111-116.
塔里木河位于新疆塔里木盆地北部,流域总面积102.22 万km2,是南疆人民的“母亲河”[1] 。自20 世纪50 年代以来,受大规模水土开发影响,塔里木河下游近400 km 河道断流,尾闾湖泊干涸,河流下游胡杨林濒危[2] 。为了加快塔里木河流域治理,抢救干流下游濒临毁灭的绿色走廊,流域内相继实施了《塔里木河流域近期综合治理规划》《南疆水资源利用与水利工程规划》等。这些规划旨在通过强化流域水资源统一调度和管理,实施城乡供水、灌区节水改造、水库建设、防洪、生态保护等骨干工程,改善流域水环境状况,减少水土流失,提高水资源利用率。
经过近20 a 的系统治理,塔里木河流域水利基础设施条件明显改善,重要河流防洪能力显著增强,促进了社会稳定和长治久安。在气候变化、管理体制改革和关键技术支撑的背景下,流域综合治理取得了显著成效。但是,当前流域治理还存在塔里木河源流向干流输水量的保障程度较低,干流上中游和各源流下游生态廊道失稳,流域水资源节约集约利用管控能力不足,局部河段防洪能力低下威胁群众生命财产安全等问题[3-6] 。鉴于此,本文系统梳理了近20 a 来塔里木河流域综合治理所取得的成效,总结了治理成效取得所依托的土堤挡水与生态输水、山区水库拦蓄调控、闸渠联调引水入渗、库堤结合遏制洪水隐患、联合调控优化配水及科学调研全面规划6 项关键对策,并对未来流域治理提出了几点建议。
1 塔里木河流域存在的主要问题
从地理角度来看, 塔里木盆地年降水量仅为17.4~42.8 mm,干旱指数为17~50。塔里木河是塔里木盆地唯一的水源,塔里木河由九大水系组成,包括开都—孔雀河、迪那河、渭干—库车河、阿克苏河、喀什噶尔河、叶尔羌河、和田河、克里雅河和车尔臣河。已有河流演化和研究[7-9] 表明,塔里木河流域有几个显著的特点使得其面临多种生态、环境、经济问题。
1)输水距离长,蒸发损失大。塔里木河是我国最长的内陆河,自最长的支流叶尔羌河算起全长2 486 km,干流长1 321 km。塔里木盆地气候干旱,降水量较小,加之高温和强烈的日照影响,地表和植被的蒸发速率较快。长距离输水与高蒸发损失的组合使得塔里木河流域水资源有效利用和管理具有一定挑战性。
2)覆盖范围广,协调管理难。流域面积102.22 万km2,涵盖5 个地州,约占新疆总面积的63%。由于流域面积较大,涉及行政区众多,且塔里木河流域内土地利用类型多样,因此流域协调管理难度大。
3)灌溉面积大,水资源需求量大。塔里木河流域灌溉面积381.27 万hm2,约占新疆的50%,是我国西部重要的农业区之一。由于塔里木河流域属于干旱和半干旱气候区,降水量少,因此大部分地区水资源短缺。农田灌溉是维持农业生产和保障粮食供给的重要手段,因此塔里木河流域农业用水需求量大。
4)河床变化快,河道淤积加剧。塔里木河源流区河段多为峡谷,中下游进入冲积扇和盆地,河流流经干旱地区时,河床多为风积沙、粉土,干旱的气候条件和强烈的日照,会加快水体的蒸发速度,河道为游荡型,容易出现水量减少、淤积加剧等情况。同时不规范的农业灌溉、城市建设、水库建设等人类活动会改变河流的径流路径,引发河床淤积、冲刷等问题。
5)水量时空变化大,旱涝灾害交替。塔里木河流域大部分地区为高原和山地,地势复杂。高山区域河流补给主要靠雪山和冰川融雪水,而低山区域河流补给主要依赖降水。由于地形起伏和流域自然条件空间差异大,因此河流水量在空间上存在明显差异。同时塔里木河流域降水量相对较少,洪水期(5—8 月)来水占全年的70% ~80%,流域九大水系具有春旱、夏洪、秋缺、冬枯的特点。
6)受人类活动影响,流域水资源不断减少。自20世纪70 年代以来,受流域人口增长、灌溉面积无序扩张、灌溉手段落后等因素影响,塔里木河大西海子水库下游近400 km 河道断流达30 a;20 世纪60 年代罗布泊干涸、70 年代大西海子水库建成后下游断流,源流区不断发生变化,到90 年代末,喀什噶尔河、渭干—库车河、迪那河、克里雅河、车尔臣河等水系都与塔里木河失去联系,塔里木河由过去的“九源一干” 演化为“四源一干”。
2 塔里木河流域综合治理相关规划及实施成效
2.1 塔里木河流域综合治理相关规划
国务院于2001 年6 月批复了《塔里木河流域近期综合治理规划》(简称《近期治理规划》),该规划以强化流域水资源统一调度和管理为核心,以源流灌区工程改造和干流河道治理为重点。通过规划的实施达到增大塔里木河干流阿拉尔来水量、大西海子断面下泄水量等目的,从而使塔里木河干流上中游林草植被得到有效保护和恢复,下游生态环境得到初步改善。治理范围包括与塔里木河干流来水有联系的和田河、叶尔羌河、阿克苏河和开都—孔雀河(即“四源一干”),治理项目包括灌区节水改造、平原水库节水改造、地下水开发、河道治理等,匡算投资107.4 亿元。
为贯彻落实第二次中央新疆工作座谈会精神,进一步支持南疆发展,加快解决南疆四地州(包括喀什、和田、阿克苏地区和克州)水利发展中的突出矛盾和问题,2014 年水利部、新疆维吾尔自治区水利厅组织编制了《南疆水资源利用和水利工程建设规划》(简称《南疆规划》)。与此同时,事关新疆农村饮水安全的《新疆农村安全饮水工程的工作方案》及造福叶尔羌河流域的《叶尔羌河整体防洪工程可行性研究报告》获得批复。《南疆规划》主要目标:到2020 年,南疆地区用水总量大幅降低,用水结构明显改善,水资源利用效率显著提高,水资源超载局面得到有效控制;基本解决农村饮水和城镇供水安全问题,系统进行南疆灌区节水改造,全面提高叶尔羌河等主要河流和城镇防洪能力;巩固提升塔里木河流域近期综合治理成果;建设一批控制性山区水库,增强山区河流调控能力;基本建成水资源监控和统一调度体系,强化用水计量考核,完善流域与区域水利管理体制与机制。治理项目包括城乡供水、现代灌区节水改造、山区水库、重点河流防洪、生态建设与保护、水资源监控系统、中小型水源工程等,匡算2014—2020 年工程总投资816.3 亿元。
2.2 实施效果评价
《近期治理规划》《南疆规划》等实施以来,规划提出的目标基本实现,取得了显著的经济、社会、生态效益,累计完成投资超过千亿元,受益人口超过1 000万[8] 。规划目标及实施成效见表1、表2。
1)生态恢复效果。通过流域综合治理项目的实施,阿拉尔断面多年(2005—2022 年)平均水量为50.0亿m3,阿克苏河、叶尔羌河、和田河多年平均水量分别为33.74 亿、3.36 亿、13.98 亿m3。与2005 年目标水量相比,2022 年阿克苏河、叶尔羌河、和田河流入干流水量显著提升,但阿克苏河2005—2022 年多年平均水量未达到2005 年目标值。在流域综合治理措施实施后,叶尔羌河建成了阿尔塔什水利枢纽、下坂地水利枢纽,和田河建成了位于其源流喀拉喀什河的乌鲁瓦提水利枢纽,这3 座水利枢纽均已发挥防洪调蓄作用。阿克苏河因缺乏控制性水利工程,多年平均流入干流水量未达到2005 年目标值。因此,可认为山区水库等控制性水利工程发挥调蓄作用是2005—2022 年阿拉尔断面水量增加不可或缺的因素。同时项目的实施实现了大西海子断面下泄生态水量的目标,项目实施期间累计向塔里木河下游输水达46.49 亿m3,大西海子断面每年平均下泄水量4.16 亿m3。截至2012 年底,塔里木河干流下游两岸(1 km 范围内)荒漠河岸林得到初步恢复,地下水埋深由治理前的8~12 m 恢复至2~4 m,地下水矿化度降至1.5~2.6 g/ L,天然林草植被和胡杨林面积增大、长势好转,生物多样性显著提高,沙化面积减少7 万hm2,水流到了台特玛湖(平均每年有3 ~ 5个月河道有水经过),结束了30 余a 干流下游河道和台特玛湖干涸现象。《南疆规划》实施后,在《近期治理规划》基础上进一步巩固了阿克苏河、叶尔羌河、和田河向干流输水的目标,阿克苏河、和田河、叶尔羌河下游各控制断面2009—2022 年实测下泄塔里木河水量见图1,规划目标基本实现。流域水环境状况全面改善,水土流失面积和强度逐年下降,2020 年累计新增水土流失治理面积3 512 km2,生态效果显著。
2)工程调蓄能力。规划实施后,开工建设大型水库5 座,总库容43.44 亿m3,调节库容29.8 亿m3,建成卡拉贝利、阿尔塔什、大石门3 座大型水库,在建大石峡、玉龙喀什水利枢纽2 座。建设中型水库10 座,总库容4.83 亿m3,其中建成吉音、苏巴什等水库9 座。通过大中型水库建设,南疆地区水资源调蓄能力明显增强,库容调节系数由过去的不足0.1 提升至2020 年底的0.14,水资源利用效率逐步提高,为水资源高效利用创造了基础支撑[10-12] 。
3)经济和社会效益。截至2020 年底,塔里木河流域新增田间高效节水灌溉面积104.07 万hm2,改造盐碱地面积18.55 万hm2,建成10 万hm2 自动化高效节水示范基地,完成骨干渠道防渗改建8 291 km;建设了巴楚县、柯坪县、伽师县、第一师阿拉尔市、第三师图木舒克市等19 处城乡饮水安全工程,建设输水管道3 549 km,解决了58.5 万人饮水安全问题。重点河流初步形成了库堤结合的防洪体系,险工段得到全面治理,防洪能力由过去的不足5 a 一遇提升至10 ~20 a一遇,有效保护南疆约1 200 万人的生命财产安全,保护约400 万hm2农田免遭防洪标准内洪涝灾害;南疆重要城镇防洪标准基本达到国家标准要求。规划的实施促进了南疆重点流域及天山南坡产业带等重要经济区经济发展方式的转变、经济结构的调整和经济发展布局的优化,为南疆经济可持续发展提供了水利保障[13-15] 。
4)工程管理能力。1990 年,为加强塔里木河流域管理工作,塔里木河流域管理局(简称塔管局)成立,赋予塔管局塔里木河干流水资源管理权和源流水量与水质监督职责,开启了对塔里木河干流的管理与治理。1998 年,塔里木河流域水利委员会(简称塔委会)成立,负责研究决策塔里木河流域综合治理、水资源统一管理、河湖管理保护等重大问题。2011 年3 月,为深化塔里木河流域水利体制改革,将原归属地州管理的阿克苏河、叶尔羌河、和田河和开都—孔雀河流域管理机构整建制移交塔管局,实现了流域“四源一干”的管理新模式。2022 年3 月,车尔臣河纳入塔里木河流域统一管理,流域统一管理逐步迈向“五源一干”,形成了水利厅、塔管局、地州水利局、发电公司等多家管理重大工程、水资源统一管理调度、“电调服从水调”的管理模式。
3 综合治理关键对策分析
经过《近期治理规划》《南疆规划》等的实施,塔里木河流域水资源利用及流域综合治理成效显著,实现了干流水流持续不断,生态用水得到保障,灌区供水达到规定指标,尾闾湖泊水面得以修复,生活用水品质明显提高等目标。流域综合治理成效可归结为以下6 项关键对策的实施。
1)土堤挡水与生态输水。塔里木河河道为游荡型河道,河床宽浅,沙洲、心滩较多,将河床分割为多股汊道,河床冲淤不定,主汊互换,流路经常变化。河道内洪水由阿克苏河、叶尔羌河和和田河山区暴雨及冰雪融水共同作用形成,洪水过程呈单峰型和连续多峰型,其特点是峰高、量大、历时长,且年内有多次洪峰,洪水期每年都要投入大量人力物力防洪,防洪已成为制约塔里木河流域经济社会发展最严重、最紧迫的问题。在流域综合治理过程中,通过建设生态输水堤,利用土堤挡水,使水流归顺河道主河槽,确保水流顺畅,提高了河道输水效率。部分土堤还兼做巡渠道路,增设了砂砾石简易路面,可满足日常巡河及应急抢险需求。同时,通过在河道两岸修建生态闸及部分输水渠,与输水堤联合调度,可在洪水期将河水引入两岸荒漠河岸林,用来灌溉生态植被,实现河道两岸生态植被的保护与修复。
2)闸渠联调引水入渗。结合干流胡杨林分布特点,沿线修建76 座生态闸,结合生态输水堤,将生态水输送到堤防两侧荒漠河岸林,以实现近河岸地区的生态保护与修复。塔里木河干流阿拉尔断面至尾闾台特玛湖之间修建的各类生态闸对于维系干流“绿色廊道”的安全发挥了重要作用。但是,对于远离河道的荒漠生态,则须通过闸渠联调引水入渗等方式将水及时输送到距离河道较远的胡杨林区。例如,柯坪县哈拉坤胡杨林区地处喀什噶尔河下游,上游河道没有来水,周边河流地表水只能到达林区边缘,这里的胡杨林仅靠雨水下渗维持生存,胡杨长势较差。要实现哈拉坤胡杨林区补水,只能通过叶尔羌河艾力克塔木引水枢纽引水至兵团第三师永安坝水库,之后通过水库放水闸引水至吐来买提河,通过该河道引水进入喀什噶尔河老河道,最终流入哈拉坤胡杨林区。2022 年8月,通过上述方式生态补水,淹灌胡杨林面积达2 333hm2,受影响面积达4 000 余hm2,胡杨林得到充足灌溉。该地区无论是植被覆盖,还是野生动植物数量均得到一定程度恢复。
3)山区水库拦蓄调控。为优化流域水资源配置,充分发挥山区控制性水库在防洪体系中的骨干作用,流域内相继开工建设了阿尔塔什水利枢纽、大石峡水利枢纽、下坂地水利枢纽等。其中,阿尔塔什水利枢纽、下坂地水利枢纽、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建设之中,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。通过山区水库的建设,改变了河川径流的时空分布,使河流水量存蓄在水库中,能够根据下游灌溉、供水(工业和城市)、防洪、发电、生态、景观等用水需求,适时适量供水,提高了水资源利用效率,为流域高质量发展提供了水利支撑。当前,流域内已建各类水库189 座,其中大中型水库74 座,总库容102.93 亿m3。
4)库堤结合遏制洪水隐患。通过修建水库,拦蓄河道洪水,结合平原区河道堤防建设,可以极大减少洪水对下游绿洲的危害。以叶尔羌河为例, 据统计1949—2013 年叶尔羌河共发生洪水灾害41 次,洪灾损失及频率在新疆居第一位,平均每年投入防洪人员达到1 000 万人次、防洪物资约1 亿元,给流域内各族群众造成了沉重的负担。阿尔塔什水利枢纽工程建成后,通过库堤结合的方式,可将叶尔羌河20 a 一遇洪水流量由5 590 m3 / s 削减至1 750 m3 / s,削减率达69%,100 a 一遇洪水流量由8 786 m3 / s 削减至4 932m3 / s,削减率达44%。通过阿尔塔什水库调蓄削峰作用并结合下游防洪工程建设,有效调控了山区洪水。此外,工程建设使得灌区农业灌溉保证率从工程建设前的不足50%提高到75%。近年来已建的大中型山区水库大部分是综合利用的水利枢纽,对于遏制洪水隐患、保障灌溉起到了极其显著的作用。
5)联合调控优化配水。通过修建水库,改造河道引水枢纽(拦河闸),建设平原区输水堤防、生态闸等,结合灌区节水改造工程建设,实现了流域河湖库闸的联合调度,为流域水资源优化配置与高效利用提供了工程保障[16] 。例如,通过阿尔塔什、乌鲁瓦提等水库的建设,结合拦河枢纽、输水堤防的联合运行,提高了塔里木河阿拉尔断面多年平均来水保障率,大西海子断面多年平均下泄水量不少于3.5 亿m3,台特玛湖每年有水流入。2009—2022 年叶尔羌河黑尼亚孜断面多年平均来水3.64 亿m3、和田河肖塔断面多年平均来水15.41 亿m3、塔里木河干流阿拉尔断面多年平均来水50.90 亿m3、干流下游大西海子断面多年平均下泄水量4.98 亿m3,实现了《近期治理规划》确定的目标,确保塔里木河生态逐步趋于好转。
6)科学调研全面规划。自2000 年以来,塔里木河流域先后开展了3 次重大规划编制,分别是《塔里木河流域近期综合治理规划》(2000 年)、《南疆水资源利用与水利工程建设规划》(2014 年)和《塔里木河流域近期综合治理二期工程总体方案》(2020 年),采取了现代灌区节水改造、山区水库、重点河流防洪、生态建设与保护、水资源监控系统、兵团中小型水源工程等工程与非工程措施。通过规划的实施,流域内水利基础设施建设取得显著成效,水资源配置更为合理,生态保护目标基本实现,关系民生的重要河流的防洪能力显著提升,有力促进了新疆社会稳定和长治久安。
4 对未来流域治理的建议
1) 面对未来风险与挑战,做好流域系统治理规划。塔里木河流域目前治理效果和生态现状的维持是以连续20 余a 来水偏丰为基础的,如遇平水年、枯水年或进入正常来水周期,近期综合治理成效将面临得而复失的危险,亟待对全流域开展以水资源为核心、以生态保护与修复为目标的系统规划与治理。按照“确有需要、生态安全、可以持续”的工程建设原则,推进一批对流域水资源合理配置具有重要作用的骨干水源工程建设,着力解决流域水资源调控能力不足的问题。加快建设玉龙喀什、大石峡、库尔干等大中型水利枢纽工程,加快推进玛尔坎恰提、庞纳子、枯木拔里等大中型水利枢纽工程前期工作,争取早日开工建设,以提升流域水资源调控能力,逐步形成合理配置和高效利用的水资源优化配置体系。
2)做好塔里木河流域综合治理二期工程总体方案编制。当前正在加快推进《塔里木河流域综合治理二期工程总体方案》审查审批,规划重点是继续提升流域生态系统质量和稳定性,建设生态塔河;进一步提高水资源管控能力,尤其是流域数字化管控,建设智慧塔河;促进水资源集约安全利用,建设安全塔河。坚持山水林田湖草沙综合治理、系统修复,通过灌区节水改造、河道整治、生态闸工程、水源工程、生态工程、信息化能力等工程与非工程措施,强化流域水资源的调配和管控能力,有效保障生态用水,修复源流区、干流上中游生态环境,提升流域生态系统质量和稳定性[17] 。
3) 启动塔里木河流域水网规划编制,构建具有“四预”功能的智慧水利体系。启动塔里木河流域水网规划编制,以重大引调水工程和骨干输配水通道为“纲”、以区域河湖水系连通工程和供水渠道为“目”、以控制性调蓄工程为“结”,加强互联互通,加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。开展塔里木河数字孪生试点工作,以时空数据为底座、以数学模型为核心、以水利知识为驱动,物理流域同步仿真运行、虚实交互和迭代,为推进塔里木河流域数字孪生奠定基础。
4)健全体制机制,全面加强塔里木河流域水资源统一管理。河湖长制与流域委员会制度相结合,推进水资源协调管理机制,形成全面治理、协调联动、整体推动的工作格局。开展克里雅河、渭干—库车河、喀什噶尔河与迪那河流域管理机构移交前期工作,进一步健全由“四源一干”到“九源一干”的流域水资源管理新体制。
5 结束语
塔里木河是我国最大的内陆河,也是南疆人民的母亲河。塔里木河流域具有自然资源丰富、生态环境脆弱等特点,因而流域综合治理更具有重要性、复杂性与长期性。深刻剖析流域在水资源、水生态、水灾害、水环境等方面存在的问题,科学编制流域综合治理规划,通过采取土堤挡水与生态输水、山区水库拦蓄调控、闸渠联调引水入渗、库堤结合遏制洪水隐患等关键技术,为塔里木河流域高质量发展提供了技术支撑与理论借鉴,也为西北内陆河类似流域治理提供了经验参考。
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