新疆南疆水資源高效利用與重大水利工程布局

李 江，劉 江，謝 蕾

(新疆水利水電規劃設計管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 概述

新疆南疆屬典型內陸干旱區，具有水土資源極不匹配、時空分布極不均衡的特點。長期以來的發展局限于以農業為主，過大的農業灌溉造成生態用水被嚴重擠占，而生產布局不協調、用水方式粗放、效率極其低下、水資源調控措施不足是水資源利用的明顯“短板”。2016年新疆政府工作報告提出推進天山南坡石油石化產業帶、沿邊經濟帶發展以及交通沿線、沿邊開放經濟帶城鎮發展[1]。2019年又提出加快推進南疆四地州勞動密集型產業發展，按照區劃經濟和地理屬性，天山南坡經濟帶是新疆又一個具有潛力和優勢的重點發展地帶[2]。

根據《新疆主體功能區規劃(2017)》，新疆構建“天北和天南兩帶”為主體的農業戰略格局，同時構建“三屏兩環”為主體的生態安全戰略格局，培育天山南坡新的城鎮組團，形成多極化的網絡化城市格局，促使經濟增長在空間上全面擴展。南疆受歷史、自然特點、經濟因素的限制，發展緩慢，三產極不均衡，與北疆差距較大，隨著中央援疆工作的穩步推進，當前差距逐步減少，但三地州(喀什、和田、克州)經濟社會發展嚴重滯后，是新時期新疆脫貧致富的難點和重點。研究指出流域社會經濟發展滯后與水資源利用效率低有關。當前應實施“人口向北、產業向南”聚集的策略，創新推動“旅游+”的工作，加快南疆四地州片區基礎設施建設步伐。但水資源短缺是制約經濟與環境協調發展的重要因素[3- 10]。

由和田河、葉爾羌河、阿克蘇河、喀什噶爾河、開都河等九大水系組成的塔里木河流域幾乎涵蓋了整個南疆，因此南疆從水資源角度也泛指塔里木河流域。流域灌溉面積2016年達到4594萬畝，農業用水354億m3，占南疆水資源量430億m3的82%[11]。長期以來灌溉農業不斷發展，與生態爭水的后果是塔里木河一度斷流，但經過20年的近期綜合治理，塔里木河重見天日[12]，塔克拉瑪干、庫魯克塔格兩大沙漠合攏的趨勢得以遏制，干流區下游自然環境得到了顯著改善。

流域內灌溉農業面積過大、生態用水被擠嚴重占、用水效率極其低下、生產布局不協調、水資源調控措施不足是當前需要重點研究解決的問題，而要實現水資源高效利用，解決生活、生產、生態用水的矛盾，實現灌溉、供水、防洪、生態調度、發電的綜合效益，實現人水和諧則必須依托重大水利工程的調控。

2 南疆基本概況

2.1 社會經濟發展概況

2017年南疆五地州灌溉面積4325萬畝，已發展節水灌溉面積2322萬畝(其中高效節水面積2155萬畝)，占南疆總灌溉面積的54%。按照統計數據，目前能夠正常使用的高效節水面積為1158萬畝，高效節水灌溉率為48%。但據調查，由于缺乏有效管護，南疆尤其是喀什、和田、克州田間高效節水工程使用率低于上報統計數據。南疆各地州社會經濟發展情況見表1。

2.2 生態環境保護狀況

南疆分布的地州縣市、兵團團場等圍繞塔克拉瑪干大沙漠，干旱少雨，是全國自然環境最惡劣的區域之一。20世紀50年代以來，在氣候變化、人類經濟活動兩大因素的影響下，塔里木河源流向干流輸送的水量逐年減少，致使干流下游近400km河道斷流，生態環境急劇惡化。塔里木河歷史上有水力聯系的河流僅剩下阿克蘇河、葉爾羌河、和田河[13]，其他河流除克里雅河以外，都因過多的人類活動造成平水年都不再向干流泄水。人工綠洲不斷擴大，天然綠洲不斷縮小，造成圍繞九大河流的生態走廊功能退化，沙漠直逼綠洲。

2001年國務院批復實施《塔里木河流域近期綜合治理規劃》[14]，要求采取各項綜合治理措施，使干流阿拉爾斷面多年平均來水達到46.5億m3。源流區的阿克蘇河、葉爾羌河、和田河和開都-孔雀河，多年平均下泄水量分別為34.2億、3.3億、9.0億、4.5億m3，并確保大西海子斷面下泄3.5億m3生態水，水流到達尾閭臺特瑪湖。項目實施以來，年均下泄生態水量4.05億m3，尾閭形成約500km2的水域，流域生態狀況改善效果顯著，尤其是干流2131萬畝天然林草植被和胡楊林中有1247萬畝得到保護和初步恢復。但這一切都基于南疆近20年來處于豐水期和平水期的現狀，即便如此，源流和塔河干流中上游河道兩岸胡楊林仍然出現衰敗的跡象，塔河流域整體呈現出生態環境退化由下游向上中游、由干流沿線向源流轉移的趨勢，生態環境保護修復情勢仍嚴峻。一旦流域轉入枯水期，近期治理效果將面臨嚴峻考驗。同時還要注意，規劃要求的四源流區下泄水量并不總能得到有效控制[15- 16]。客觀評價，目前水資源總體上利用超80%，仍然處于過度開發利用狀態，基于流域的整體生態環境保護仍重而道遠。

3 南疆水資源及利用現狀

3.1 水資源及其開發利用概況

南疆水資源總量為412.8億m3(1956—2000年，不含入境水量)，其中地表水391.4億m3，不重復地下水22.0億m3。2001—2012年期間，南疆屬豐水年段，年均水資源總量達464.8億m3，比1956—2000年系列多年平均值偏多52.0億m3，增幅12.6%。2017年，南疆地區供用水總量326.7億m3，占南疆水資源總量的81.3%(未計入入境水量和不可利用量)。根據用水總量控制要求，現狀2017年南疆實際用水量超出2030年紅線指標41.6億m,阿克蘇、喀什是超用大戶，見表2。南疆農業用水方式粗放，水資源利用效率較低，現狀畝均灌溉水量為637m3，高于全疆平均528m3，灌溉水利用系數僅為0.52，低于全疆平均0.55，主要原因是南疆輸水距離長、蒸發滲漏大、平原水庫損失大、灌溉管理水平較低等[17]。

3.2 重大水利工程建設情況

3.2.1山區控制性水利工程

截止2018年，南疆五地州已建成水庫176座(不含在建水庫)，水庫總庫容60.6億m3。其中，已建成山區控制性水利工程卡拉貝利、烏魯瓦提、下坂地、布侖口、吉音、察汗烏蘇、克孜爾7座山區水庫，總庫容30.2億m3。在建阿爾塔什、大石峽、大石門、奴爾、托帕等大中型水庫，玉龍喀什和庫爾干、莫莫克等水利樞紐工程正在開展前期工作，計劃近期開工建設[17]。

表1 2017年南疆主要經濟社會發展指標表

注：1.表中地州數據包括相應兵團，水庫座數統計包含已建、在建和近期擬建水庫(截止2018年)；2.水資源量數據不含入境水量，來源為新疆水資源綜合規劃。

表2 2017年南疆五地州供用水情況統計表 單位：億m3

3.2.2防洪工程

截止2018年，南疆已建設堤防4926km，達標堤防2456km，占現有堤防的50%，占需治理河道的31%。葉爾羌河自2015年開始在以往歷次治理已完成102km的基礎上進行了系統整體治理，挑選中下游760km河段中的險工、險灘、重點保護區進行集中整治，目前已完成堤防167.8km、護岸154.5km，合計322.3km。結合上游阿爾塔什水庫的建設將一般防護對象的防洪標準從不足2.5年一遇提高到20年一遇，將重要防護對象防洪標準從20年一遇提高到50年一遇，效果顯著。其他重要河流如喀什噶爾河、和田河等都在參照葉爾羌河治理模式開展前期工作。

3.2.3其他基礎設施

大中型灌區續建配套與節水改造工程進展較為順利，已經完成流量大于0.2m3/s的干支斗渠道長度11.3萬km(防滲長度為3.8萬km)，防滲率為33.8%；各類水閘19053座，其中過閘流量5m3/s以上的引水閘有544座，引水能力可達867億m3；建有城鎮自來水廠44座，農村集中式供水工程598處，其中千噸萬人以上農村集中式供水工程157處；各類泵站774座，機井36.6萬眼，規模以上4.56萬眼(農用4.34萬眼)。

4 水資源高效利用的突出問題

4.1 開發利用過度

塔里木河流域具有豐富的土地資源，而水資源則是制約塔里木河流域人口、經濟發展的劣勢資源[18]。據水資源公報數據統計，2010年灌溉面積3870萬畝，2016年灌溉面積為4594萬畝，自塔里木河流域開展治理以來，灌溉面積不降反增，在來水持續偏豐的氣候條件下，無序擴張一直沒有有效控制。2017年灌溉面積稍有下降為4325萬畝，經濟用水326.7億m3，占總量的81.5%，其中農業313.6億m3，占用水量的96%。由于農業灌溉面積過大，造成農業需水量較大，流域水資源供需矛盾突出，而且實際用水量已經嚴重超出水資源承載能力[19]。如開孔河流域灌溉面積現狀超載85.3%，渭干-庫車河流域灌溉面積現狀超載54.1%，部分區域地下水超采嚴重。現狀水資源開發利用程度南疆達到87.5%，遠大于北疆的48.4%。雖然全疆用水總量當前控制在總量的66%左右，但北疆用水少掩蓋了南疆用水大的事實，因此南疆水資源開發利用方式亟待優化調整。

4.2 用水效率低下

現狀(2018年)南疆五地州灌區干支斗渠防滲率相對偏低，畝均灌溉水量高達637m3，萬元工業增加值用水量62m3，水資源利用效率低下，水資源緊缺與用水浪費嚴重長期并存。2018年新疆供用水效率比較分析見表3。

表3 2018年新疆供用水效率指標比較分析表

促進用水效率提高的一個主要措施是新疆高效節水灌溉農業的發展。據統計，現狀2018年新疆節水灌溉面積已達到5654萬畝(含兵團)，占總灌溉面積的60.8%。其中，北疆和東疆地區超過70%，南疆地區約45%。但目前新疆畝均灌溉水量仍偏高，尤其是南疆地區高達637m3，新疆農業仍具有較大的節水潛力。

4.3 基礎設施薄弱

(1)山區控制性水庫。南疆地區分布著眾多獨立水系河流，已建山區水庫總量偏少。受建設難度、資金等多種因素影響，南疆山區控制性工程較少，主要河流都還未能形成“一河一庫”調控體系，已經建成的控制性山區水庫調控能力較低，不能完全滿足下游灌區防洪、供水和生態保護等各項任務的要求。

(2)大中型灌區改造與田間高效節水。南疆五地州灌區干支斗渠道防滲率不足40%，還需要下大力氣更新改造，減少輸送的無效損耗。目前南疆地區累計發展田間高效節水2155萬畝，已占灌溉面積的45%，但從實際利用效果分析，部分地州利用率不足五成，且在實施過程中受地塊零散、種植結構不一致、林糧間作、專業管護隊伍缺失等原因影響，進一步深入推進的困難非常大。

(3)堤防建設。南疆地區防洪工程基礎依然薄弱，抵御洪水能力不強。各地普遍存在河道防洪戰線長、治理點多、防洪工程標準低、抗洪能力弱等問題。興建山區水庫后結合河流堤防建設可以大大降低洪水風險。

(4)其他。目前南疆防病改水項目大多還比較分散，以鄉村為單位的供水工程占了絕大多數，這些工程水源簡易、供水保證率較低；灌區引水工程絕大多數還是通過河道引水設施引用，輸水干渠送至田間，用水浪費嚴重。山區水庫建成后由于距離下游城鎮、灌區相對較遠，管道直供還難以做到，水庫調蓄功能沒有充分發揮。

4.4 水價嚴重偏低

2016年全疆水管單位執行平均農業水價0.085元/m3，僅達到完全成本的60%，現行農業水價偏離成本嚴重。例如南疆喀什噶爾河流域水價是沿用1997年成本計算，僅能收繳0.01元/m3，僅夠滿足人員工資，無法遏制水利工程年久失修的老化問題，難以維持水管單位的正常運轉。

5 水資源高效利用與重大工程調控布局

5.1 水資源高效利用原則

南疆水資源開發利用的指導思想和原則是貫徹塔里木河流域生態保護和高質量發展的原則，強化用水總量控制，協調好經濟社會發展與生態環境用水關系，依托重大水利工程優化配置和高效利用水資源。到2035年按照南疆集中連片特困區和天山南坡產業帶的經濟社會發展目標，構建南疆水生態經濟協調發展的戰略格局。

5.1.1用水總量控制要求

按照新疆用水總量控制要求，2020年、2030年新疆用水總量控制指標分別為550.23億、526.74億m3；南疆分別為309.4億、285億m3，而農業用水總量分別為291.3億、259.8億m3，其占比分別為94%、91%。采取的主要措施包括：繼續發展高效節水，基本完成大中型灌區節水改造，強化工業和城鎮生活節水措施等。見表4。

5.1.2供水配置方案

依據實施最嚴格水資源管理制度對新疆用水總量的控制要求和有關規劃確定的水資源配置方案，2030年規劃水平年供水總量總體是減少的趨勢。新疆未來工業用水將呈快速增長趨勢，隨著城鎮化進程的推進和城鄉居民生活水平的提高，生活用水量和生態用水量均呈穩步增長的態勢，農業用水量將逐步壓減，在經濟社會總用水量中的比重逐年下降，用水結構進一步優化。

有關規劃要求：力爭2030年南疆灌溉水利用系數達到0.58、綜合毛灌溉定額達到640～670m3/畝，農業灌區現代化建設的用水需求為248～260億m3，農業用水占比降至80%以下。顯然2030年用水總量控制確定的指標(表4)與規劃要求還有很大差異。短期內大幅度降低農業用水既不現實、也無可能，這與南疆的發展模式有很大關系，也說明塔里木河流域灌溉農業綠洲經濟的基礎地位長期不會改變[20]。

5.1.3生態用水配置方案

新疆自產水資源總量832億m3，其中在人類活動區域自產水資源總量800億m3。規劃水平年2030年，人類活動區域可供經濟社會和生態環境消耗的水資源量為758.2億m3。近十幾年來南疆降水增多、來水偏豐，為提高灌溉保證率甚至間接擴大灌溉面積提供了水資源條件，但枯水期時降水和來水急劇減少可能對經濟社會發展及生態環境保護帶來風險，使塔里木河近期治理效果大打折扣。近10年來在各源流天然來水普遍偏豐的情況下，干流來水持續減少的勢頭仍未得到有效遏制。文獻[19]分析了不同頻率下塔里木河流域“九源一干”可承載最大灌溉面積，研究表明，50%來水頻率下生態用水勉強滿足要求，在枯水期喀什噶爾河、渭-庫河、克里雅河、葉爾羌河流域的生態用水保證率較低，小于50%，這極不利于流域經濟社會發展和生態環境保護，見表5。迄今近期綜合治理工程已近基本完成，“工程措施”已基本建成，“非工程措施”卻遠未發揮預期效能，從科學發展觀角度出發，需要“以水定地(綠洲)”，在維護天然綠洲植被現狀規模且不在惡化前提下，積極修復嚴重退化的生態環境，確保水量分配方案落實到位[21]。

表4 南疆供水水源配置及用水方案 單位：億m3

表5 塔里木河“九源一干”水資源量及用水情況分析

5.2 重大工程布局與規劃

塔里木河流域內縣以上管轄河流1268條(地區級以上河流125條)，當前實際開發建設水庫的僅53條，開發率僅4%(占地區級的42.4%)，重要河流如玉龍喀什河、托什干河、車爾臣河、若羌河、提孜那甫河、庫爾干河等都還正在謀劃建設和即將建設控制性水庫。已經建設水庫(含兵團)176座，庫容僅60.58億m3，在建和擬建水庫20座，庫容63.26億m3，合計水庫196座，庫容123.8億m3；其中山區水庫50座，總庫容91.24億m3，占總庫容的74%。按照規劃，南疆地區將立足于當地水資源的合理配置和高效利用，走內涵式、高效節水農業發展的道路，確保向塔里木河干流的下泄水量，實現塔里木河流域綠色走廊生態系統顯著改善。

規劃在塔里木河流域各源流區域，建成一批山區水庫，基本形成阿爾塔什、大石峽、下坂地、玉龍喀什、烏魯瓦提、奧孜、察汗烏蘇、卡拉貝利等水庫為控制的源流區骨干水庫水資源調配體系，其他河流也要建設山區控制性水庫，以滿足灌溉、供水、防洪、生態調度、發電等需要，穩定并改善塔里木盆地濕地系統基本功能。表6給出了塔里木流域“九源一干”控制性工程的主要指標參數。圖1給出了塔里木河流域重點控制性水利工程布局，2030年之前水資源利用控制性工程——“項鏈式”布置格局基本形成。

27座水庫個別為引水注入式水庫，如蘇庫恰克水庫[22]，是早期建設的，也具有一定的灌溉調控能力，但從水資源控制角度看，起主要作用的還是山區控制性水庫。塔里木河流域建設各類控制性水庫總庫容81.55億m3，河流調控能力大幅度提升。

5.3 工程調控作用分析

5.3.1農業灌溉

南疆現狀灌溉面積4325萬畝，是未來的主要經濟支柱，短時間內退減可能性不大。受河流來水年內分配極不均勻影響，農業春旱缺水現象較為嚴重，灌區灌溉保證率普遍偏低。按照確有需要、生態安全、可以持續的原則，以規劃論證為基礎，在南疆重要河流上中游建設控制性山區水庫工程，將南疆灌區農業灌溉保證率提高到75%～85%。表6中的27項控制性工程承擔灌溉面積達3350萬畝，占比77.5%，由此可見，做好這些控制性工程的調控，南疆大部分灌溉都可以保障供水。

表6 南疆五地州在建、已建、規劃重點控制性水利工程

注：下坂地水庫和阿爾塔什水庫控制灌溉面積有重疊。

圖1 塔里木河流域水系及重大水利工程布局簡圖

5.3.2城鄉供水

2030年天山南坡地區城鎮化率將達到65%～70%，南疆三地州城鎮化率達到55%～60%。流域內分布的水庫是城鄉用水優質水源，在下一輪城鄉一體化供水中應優先考慮水庫直供。新型工業化發展也是南疆城鄉融合的推動力之一，巴州、阿克蘇地區以能源礦產資源和特色農業資源為依托，著力打造天山南坡產業帶。規劃2030年南疆工業用水需求控制在13億m3左右，工業用水占比由現狀的1.4%提高到4.5%左右。這就要求積極調整用水結構，通過農業節水等措施降低農業用水來支撐工業發展用水需求。

5.3.3河道防洪

南疆除葉爾羌河進行過系統治理以外[23]，其他流域防洪治理缺口較大。按照規劃，多數流域均采用庫堤結合的防洪總體布局。如和田河上游玉龍喀什支流建設玉龍喀什水庫后可與喀拉喀什河上的烏魯瓦提水庫實現聯合調度，將干流防洪標準提高到50～100年一遇。幾乎所有的山區水庫均有防洪作用，其中卡拉貝利、阿爾塔什、吉音等水庫防洪功能是第一位的，可見山區水庫防洪功能的重要性。

5.3.4水力發電

規劃建設的水庫電站總裝機1971MW，年發電量52.33億kW·h，占全疆水電裝機容量的29%，發電量占水電的21%，作為清潔能源，具有極大的發展優勢。水電裝機的增加對，天山南坡產業帶發展，鞏固脫貧攻堅成果具有極大地促進作用。

5.3.5生態調度

南疆地區天然植被主要分布在環塔里木盆地的“九源一干”各河流沿岸、湖泊以及濕地周邊，為典型的荒漠河岸林。現狀南疆國民經濟用水量為326.7億m3，擠占了相當一部分生態用水。近十幾年南疆來水整體偏豐，天然生態所面臨的風險沒有凸現。從塔里木流域近期綜合治理確定的保護目標來分析，單靠流域自然調節存在很大風險，枯水年份生態用水將得不到足夠保障，必須依托重大水利工程進行組合調控。現有補水方式將水集中大西海子水庫并向下游尾閭方向集中放水，這種集中下泄的補水方式仍顯粗放，無法在河谷林草、胡楊林、尾閭湖泊等生態補水對象間實現協調平衡。鄧曉雅等研究提出了流域生態調度技術路線和源流區“集中同步組合”生態調度調控對策，值得關注。實際上就需要重點研究山區水庫調控能力，如三源流在多座水庫聯合調控下的生態調度。

6 結論

(1)南疆耕地資源豐富，具有適宜發展農業的水土光熱條件，受水資源稟賦的限制，引水灌溉對河流水資源依賴度極高，單位面積耗水量也極大。塔里木河流域近期治理取得了較好的效果，但流域內確定的退地減水目標當前受經濟社會發展、脫貧攻堅等因素限制，短期內難以實現，做好水資源高效利用迫使我們必須考慮興建足夠數量的控制性水庫來進行水量調節。2030年之前興建的山區水庫將達到50座，總庫容91.24億m3，對流域解決防洪、灌溉、供水、生態調度、發電都將起到積極地作用。

(2)水庫大壩的興建對于河流生態系統的脅迫是客觀事實，無法回避。尤其是高壩大庫的興建對流域水生生物的影響，河道水溫改變對植被的影響，發電調度與供水的矛盾，興利與排沙的矛盾等等，都需要我們予以足夠重視。

(3)喀什噶爾河流域的克孜河實際灌溉面積遠大于控制面積，用水總量控制存在很大問題，單靠已建的卡拉貝利水庫難以實現。結合喀什市城市發展對供水的迫切需求，需要進一步研究克孜河上游瑪爾坎恰提水庫，以增加調蓄能力，解決克孜河灌溉和供水問題。

(4)塔里木河近期治理目標確定的生態水下泄任務目前主要依靠源流區自身調節，仍然存在洪水季節浪費嚴重、源流區生態退化的問題，急需結合源流區控制性水庫的建設，開展“四源一干”基于大尺度、水庫群的生態聯合調度的專項研究。

(5)受各種因素影響，塔里木河流域重大水利工程歸屬塔里木河流域管理局、水電企業、地方水利局等管理，隸屬關系不同，調度原則不同，實踐過程中仍然存在“多龍治水”的問題，如用分水比來代替調度從流域治理層面就顯得過于簡單化。氣候變化條件下應綜合考慮流域尺度的生態用水，按豐、平、枯研究制定不同的生活、生產、生態用水量，科學制定調度原則，按“調度統一”的原則實現流域管理。