疏勒河流域敦煌生態(tài)輸水問題研究

王合創(chuàng)，徐寶山，南 洋，范 琳

(甘肅省疏勒河流域水資源局，甘肅 酒泉 735211)

疏勒河是敦煌的母親河。為了保護(hù)和恢復(fù)敦煌市境內(nèi)、疏勒河尾閭的西湖國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)，進(jìn)而保護(hù)擁有上萬年歷史的月牙泉、莫高窟壁畫等文化遺存，保護(hù)敦煌及其周邊縣市、河西走廊乃至整個西北地區(qū)的生態(tài)安全，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，自2011年以來，疏勒河流域?qū)嵤┝恕抖鼗退Y源合理利用與生態(tài)保護(hù)綜合規(guī)劃》(以下簡稱《敦煌規(guī)劃》)項(xiàng)目。目前，項(xiàng)目已經(jīng)基本完成。如何解決好流域水資源供需矛盾突出問題，科學(xué)輸送生態(tài)水，全面實(shí)現(xiàn)《敦煌規(guī)劃》確定的生態(tài)輸水目標(biāo)，是流域水資源管理工作面臨的一大課題。

1 疏勒河生態(tài)輸水概況

1.1 現(xiàn)狀疏勒河生態(tài)輸水情況

1.1.1《敦煌規(guī)劃》實(shí)施前疏勒河生態(tài)輸水情況

疏勒河發(fā)源于青海省境內(nèi)，流經(jīng)青海省天峻、甘肅省肅北、玉門、瓜州、敦煌等5縣市，最終流入敦煌西湖濕地，總長度約670km。據(jù)調(diào)查論證，在1962年雙塔水庫建成運(yùn)行以前，疏勒河水可流至敦煌市境內(nèi)玉門關(guān)以西灣窯墩以下。雙塔水庫建成運(yùn)行后，河水僅能到達(dá)玉門關(guān)以東的哈拉湖。隨著經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，流域水資源被過度開發(fā)利用，生態(tài)水被逐年擠占，西湖國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)退化、萎縮，敦煌綠洲天然屏障功能削弱，生態(tài)環(huán)境不斷惡化。《敦煌規(guī)劃》項(xiàng)目實(shí)施以前，疏勒河向敦煌西湖濕地輸送生態(tài)水處于“來水量多了多放、少了少放、有水就放、沒水不放”的無意識狀態(tài)，每年輸送的生態(tài)水量有限，且由于沒有實(shí)施河道疏浚工程等原因，水流不暢，少量的生態(tài)水基本無法到達(dá)敦煌西湖濕地。

1.1.2《敦煌規(guī)劃》實(shí)施后疏勒河生態(tài)輸水情況

2011年以來，通過實(shí)施《敦煌規(guī)劃》項(xiàng)目，在對疏勒河灌區(qū)實(shí)施大面積節(jié)水改造的同時，對疏勒河下游主河道進(jìn)行了疏浚與歸束，實(shí)行了昌馬、雙塔、赤金峽水庫三庫聯(lián)合調(diào)度，每年有計(jì)劃地通過雙塔水庫向下游河道及敦煌西湖自然保護(hù)區(qū)輸送生態(tài)水。項(xiàng)目初步實(shí)施完成后，2015—2018年4年累計(jì)向下游河道及敦煌西湖國家級自然保護(hù)區(qū)輸送生態(tài)水77499萬m3，年均19374萬m3。其中，2018年輸送生態(tài)水23524萬m3，到達(dá)雙墩子斷面水量8792萬m3，超過了《敦煌規(guī)劃》確定的2020水平年通過雙塔水庫“下泄生態(tài)水量7800萬m3，到達(dá)雙墩子斷面水量2200萬m3”的生態(tài)輸水目標(biāo)。項(xiàng)目實(shí)施后通過每年有計(jì)劃地輸送生態(tài)水，疏勒河下游河道及敦煌西湖自然保護(hù)區(qū)的天然植被得到了有效恢復(fù)，生態(tài)環(huán)境惡化趨勢得以有效緩解。

1.2 《敦煌規(guī)劃》生態(tài)輸水目標(biāo)

《敦煌規(guī)劃》明確提出，要通過“南護(hù)水源、中建綠洲、西拒風(fēng)沙、北通疏勒”措施，實(shí)現(xiàn)“內(nèi)節(jié)外調(diào)統(tǒng)籌、西拒北通并舉、水源綠洲穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)生態(tài)均衡”的目標(biāo)。同時，提出了下泄生態(tài)水量約束性指標(biāo)，即“到2015年，通過雙塔水庫下泄生態(tài)水量7800萬m3，到達(dá)瓜州敦煌邊界雙墩子斷面水量2700萬m3，進(jìn)入西湖玉門關(guān)斷面水量1300萬m3”。“到2020年，通過雙塔水庫下泄生態(tài)水量不低于7800萬m3，進(jìn)入瓜州敦煌邊界雙墩子斷面水量不低于3500萬m3，進(jìn)入西湖玉門關(guān)斷面水量不低于2200萬m3”。實(shí)現(xiàn)敦煌盆地土地沙化、綠洲邊緣天然(草地)生態(tài)惡化初步得到遏制，敦煌西湖國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)基本維持穩(wěn)定的最終目標(biāo)。

2 上游來水與疏勒河生態(tài)輸水量相關(guān)性分析

2.1 昌馬、雙塔水庫歷年徑流量分析

2.1.1昌馬水庫歷年徑流量分析

昌馬水庫始建于1997年，2003年建成運(yùn)行，是疏勒河干流上游的龍頭水庫，多年平均徑流量10.31億m3，總庫容1.94億m3，屬大(2)型年調(diào)節(jié)水庫。根據(jù)昌馬堡水文站多年實(shí)測資料，1954—1998年44年中，枯水年26次，平水年11次，豐水年7次，總體來說，平水年與豐水年個數(shù)之和小于枯水年個數(shù)，說明這44年疏勒河水資源比較緊缺，來水量總體處于枯水年階段。1998—2018年20年中，平水年3次，豐水年17次，其中有18年年徑流量大于多年平均徑流量，說明這20年疏勒河干流水資源較為充沛，來水量總體處于豐水年階段。同時，這也說明近年來疏勒河順利完成的生產(chǎn)生態(tài)輸供水服務(wù)，是在上游來水量較為充沛條件下完成的。今后還應(yīng)未雨綢繆，進(jìn)一步做好應(yīng)對枯水年、上游來水量不足情況下完成生產(chǎn)生態(tài)輸供水服務(wù)工作的思想準(zhǔn)備。

2.1.2雙塔水庫歷年徑流量分析

雙塔水庫位于疏勒河干流中游，始建于1958年，1962年建成運(yùn)行，多年平均徑流量2.96億m3，總庫容2.4億m3，屬大(2)型年調(diào)節(jié)水庫。雙塔水庫來水量主要包括兩部分，一部分來自昌馬水庫經(jīng)昌馬總干、西干渠從三道溝河的調(diào)水，另一部分為上游灌區(qū)灌溉回歸水形成的露頭泉水。自2001年昌馬水庫建成運(yùn)行調(diào)節(jié)后，水庫徑流量與昌馬水庫蓄排水具有一定的相關(guān)性。根據(jù)雙塔水庫上游潘家莊水文站多年徑流資料統(tǒng)計(jì)分析，1958—2018年61年中，枯水年27次，平水年11次，豐水年23次，平水年與豐水年個數(shù)之和大于枯水年個數(shù)，說明這61年疏勒河中下游水資源相對處于充足狀態(tài)。特別是自2004年以來，雙塔水庫來水量呈逐年增加趨勢，遠(yuǎn)高于多年平均徑流量，說明近15年雙塔水庫也是豐水年份。進(jìn)一步結(jié)合上游昌馬水庫來水量趨勢分析，疏勒河干流近15年來水資源量較為豐沛，上下游總體處于豐水年期間。

2.2 雙塔水庫來水量與供用水量分析

2.2.1雙塔水庫來水量分析

根據(jù)現(xiàn)有2003—2018年16年統(tǒng)計(jì)資料分析，2016年雙塔水庫入庫水量最高，為62803萬m3，2003年最低，為25227萬m3，多年平均入庫水量為40582萬m3。2014年昌馬水庫來水量101924萬m3，最為接近疏勒河干流多年平均徑流量10.31億m3，與此相對應(yīng)的雙塔水庫入庫水量為36463萬m3。

統(tǒng)計(jì)分析2003—2018年昌馬水庫向雙塔水庫調(diào)水量資料，16年平均調(diào)水量為20605萬m3，其中2018年最大，為27508萬m3，2004年最小，為14643萬m3。2014年昌馬水庫來水量最接近疏勒河干流年均徑流量，相對應(yīng)的昌馬水庫向雙塔水庫調(diào)水量為21454萬m3，見表1。

由表1可知，2018年回歸水量最大，為35295萬m3，2007年最小，為7541萬m3。2014年疏勒河年徑流量最接近疏勒河多年平均徑流量，雙塔水庫入庫水量中的回歸水量為15009萬m3。通過定量分析可以看出，在疏勒河年徑流量接近多年平均徑流量10.31億m3時，雙塔水庫入庫水量中的回歸水量，大體穩(wěn)定在15000萬m3左右，且隨上游來水量的豐枯和調(diào)水量的多少而上下波動。

根據(jù)2003—2018年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，昌馬渠首下泄水量、雙塔水庫入庫水量中的回歸水量、下泄生態(tài)水量，都在年際上呈逐年遞增趨勢，如圖1所示。隨著昌馬渠首下泄水量的增加，雙塔水庫入庫水量中的回歸水量也在增加，且回歸水量與昌馬渠首下泄水量變化規(guī)律基本一致，呈線性相關(guān)。

經(jīng)灌溉數(shù)據(jù)相關(guān)性分析，雙塔水庫入庫水量與回歸水呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9456。入庫水量與調(diào)水相關(guān)系數(shù)為0.6997，入庫水量與昌馬渠首下泄水量相關(guān)系數(shù)為0.8212，回歸水與昌馬渠首下泄水量相關(guān)系數(shù)為0.8288。雙塔水庫入庫水量在一定程度上主要取決于回歸水，而與調(diào)水密切程度不高。分析原因，可能與上游昌馬水庫調(diào)水的不連續(xù)性有關(guān)，如圖2所示。

2.2.2雙塔水庫供用水量分析

雙塔水庫主要承擔(dān)著瓜州縣6個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，2個國營農(nóng)場、4個農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)和17個個體農(nóng)、林、場(站)共46.43萬畝灌溉面積的農(nóng)業(yè)灌溉供水任務(wù)。從2003—2018年雙塔水庫向灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水統(tǒng)計(jì)資料分析看，2018年雙塔水庫的灌溉引水量最大，為37459萬m3，2003年最小，為27815萬m3，多年平均灌溉引水量為32944萬m3。2014—2018年疏勒河流域灌區(qū)供用水量見表2。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，疏勒河三大灌區(qū)灌溉引水量呈逐年平穩(wěn)趨勢，如圖3所示。

表1 雙塔水庫歷年來水量與供用水量統(tǒng)計(jì)表 單位：萬m3

圖1 雙塔水庫歷年年際來水量與下泄生態(tài)水量關(guān)系圖

圖2 雙塔水庫水量指標(biāo)相關(guān)性分析圖

表2 疏勒河流域灌區(qū)2014—2018年供用水量統(tǒng)計(jì)表

2.3 雙塔水庫向下游輸送生態(tài)水過程、水量滿足程度分析

2.3.1雙塔水庫向下游輸送生態(tài)水水量滿足程度分析

圖3 2014—2018年疏勒河三大灌區(qū)引水量分析圖

2011年實(shí)施《敦煌規(guī)劃》項(xiàng)目以來，疏勒河灌區(qū)累計(jì)完成田間節(jié)水改造面積102.78萬畝，改造骨干渠道401.13km，建筑物1190座，恢復(fù)與歸束河道82.94km。以疏勒河年徑流量最接近10.31億m3的2014年為基準(zhǔn)年分析，疏勒河每年需通過雙塔水庫向雙塔灌區(qū)供給農(nóng)業(yè)灌溉水量穩(wěn)定在34500萬m3左右(含灌區(qū)生態(tài)用水)，需向下游河道及敦煌濕地輸送生態(tài)水量不小于7800萬m3，合計(jì)42300萬m3左右。平水年雙塔水庫來水量中的回歸水量基本穩(wěn)定在15000萬m3左右，要保證雙塔水庫入庫水量在42300萬m3及以上，需昌馬水庫每年向雙塔水庫調(diào)水27300萬m3及以上，才能保證雙塔水庫實(shí)現(xiàn)上述供輸水任務(wù)目標(biāo)。豐水年可根據(jù)來水量具體情況，向下游增加生態(tài)輸水。在枯水年份來水量不足10.3億m3時，如何最大限度地滿足生活生態(tài)生產(chǎn)用水，則需政府根據(jù)來水量及灌區(qū)需水緊急程度具體情況確定。

圖4 2017—2018年雙塔水庫下泄生態(tài)水過程線圖

圖5 雙塔水庫下泄生態(tài)水量與雙墩子斷面流量過程線圖

2.3.2雙塔水庫向下游輸送生態(tài)水過程滿足程度分析

多年來，疏勒河堅(jiān)持每年通過雙塔水庫定期或不定期向下游河道及敦煌濕地輸送生態(tài)水，2003—2018年累計(jì)輸送生態(tài)水152042萬m3。其中，2016年輸送生態(tài)水量最高，達(dá)25562萬m3。有監(jiān)測計(jì)錄的2018年，雙塔水庫共向下游輸送生態(tài)水12270萬m3，監(jiān)測到達(dá)雙墩子斷面的水量為8792萬m3，超過了《敦煌規(guī)劃》提出的2020水平年生態(tài)輸水目標(biāo)。

根據(jù)多年生態(tài)輸水情況，并結(jié)合有輸水過程觀測記錄的2017、2018年下泄生態(tài)水過程分析，雙塔水庫能夠?qū)崿F(xiàn)向下游輸送生態(tài)水的時間，一般集中在每年的6—11月份，如圖4所示。

觀測數(shù)據(jù)表明，雙塔水庫輸送生態(tài)水量在年際變化和年內(nèi)變化上存在相同的規(guī)律，輸送生態(tài)水量與昌馬渠首調(diào)水水量、雙塔水庫入庫水量也存在相似的變化規(guī)律，雙塔水庫每年輸送生態(tài)水量主要集中在6—11月，且隨著流域進(jìn)入汛期上游來水量的增大而增大。2016年，疏勒河水資源局抓住上游來水量較為豐沛的有利時機(jī)，于5月22日—10月10日，連續(xù)集中大流量向下游輸送生態(tài)水62天，輸水流量在6～40m3/s之間，累計(jì)輸送生態(tài)水量25562萬m3，干涸60多年的敦煌玉門關(guān)以東的哈拉諾爾湖出現(xiàn)了季節(jié)性水量。

分析2017、2018年雙塔水庫向下游輸送生態(tài)水并到達(dá)敦煌濕地的具體過程，可以明顯看出，疏勒河只有在每年的6—11月份，根據(jù)上游來水具體情況，通過雙塔水庫集中大流量向下游輸送生態(tài)水量5886萬m3以上，且輸水流量在11～42m3/s之間，持續(xù)時間在1486～389h以上，才能滿足到達(dá)雙墩子斷面水量2200萬m3以上的生態(tài)輸水目標(biāo)，如圖5所示。受河流來水量年際變化、水庫蓄供水能力及灌區(qū)農(nóng)作物灌溉實(shí)際影響，疏勒河灌區(qū)在春灌及夏灌一、二輪期間，也即3—5月間，存在水量不足和程度不同的“卡脖子旱”問題，無法實(shí)現(xiàn)生態(tài)輸水，下游生態(tài)只能靠最低限度的生態(tài)基流來維持。同時，小流量、短時間零星輸送生態(tài)水，水量大部分滲漏、蒸發(fā)于雙塔水庫到雙墩子斷面近150km河道的河流沿線，基本無法到達(dá)雙墩子斷面。即使有少量水量到達(dá)，也無法滿足有效補(bǔ)給敦煌濕地生態(tài)水量的目標(biāo)要求。

3 疏勒河生態(tài)輸水問題與對策

3.1 針對流域用水矛盾突出問題，每年有計(jì)劃輸送生態(tài)水，保護(hù)敦煌生態(tài)

疏勒河流域地表水開發(fā)利用程度高，地下水嚴(yán)重超采，隨著經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，流域用水矛盾十分突出。因此，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)流域水資源消耗總量和強(qiáng)度“雙控”指標(biāo)體系，優(yōu)化三大庫聯(lián)合調(diào)度和用水計(jì)劃，在確保各水庫、電站閘壩按要求下泄生態(tài)基流的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持每年6—11月份，通過雙塔水庫有計(jì)劃地向下游河道及敦煌濕地集中較大流量輸送生態(tài)水，輸水流量保持在11～42m3/s之間，相應(yīng)輸水時間持續(xù)在1486～389h(62—16d)以上，確保全面實(shí)現(xiàn)敦煌生態(tài)輸水目標(biāo)。

3.2 針對管理體制機(jī)制不順問題，依法統(tǒng)一管理水資源，綜合推動流域生態(tài)建設(shè)

疏勒河流域地表水與地下分屬流域機(jī)構(gòu)和縣(市)水行政主管部門管理，不利于統(tǒng)一調(diào)配地表水和地下水資源，最大限度地向下游及敦煌濕地輸送生態(tài)水。同時，流域水資源管理和生態(tài)保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)尚未建立，不利于水資源管理和生態(tài)保護(hù)工作的依法開展。因此，應(yīng)積極推動流域立法，建立健全流域與區(qū)域管理相結(jié)合的流域水資源管理決策運(yùn)行機(jī)制，依法規(guī)范用水秩序，保證生態(tài)用水不被工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等擠占。

3.3 針對水利工程維護(hù)費(fèi)用短缺問題，建立健全生態(tài)用水補(bǔ)償機(jī)制，有效提高生態(tài)輸水保證率

多年來，疏勒河堅(jiān)持通過水利工程每年向玉門市、瓜州縣城市綠化區(qū)、人工湖、風(fēng)沙線、灌區(qū)防風(fēng)林帶等供水4000～6000萬m3，向下游敦煌、瓜州、玉門境內(nèi)各自然保護(hù)區(qū)輸送生態(tài)水8000萬m3以上。由于流域農(nóng)業(yè)灌溉水費(fèi)價格長期偏低，輸送生態(tài)水成本補(bǔ)償不落實(shí)，工程維修和折舊費(fèi)用長期無法按預(yù)算管理標(biāo)準(zhǔn)正常計(jì)提，水利工程運(yùn)行維護(hù)管理經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足，影響了生態(tài)輸水的保證率。因此，應(yīng)加快建立流域生態(tài)用水補(bǔ)償機(jī)制，明確生態(tài)用水補(bǔ)償?shù)姆绞健⒎秶?biāo)準(zhǔn)和主體，提高生態(tài)輸水的效率和效益，保障敦煌濕地及其河西走廊生態(tài)安全。