塔里木河流域可調生態水量研究

王光焰，徐生武，謝志勇

( 新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木河是我國最長的內陸河，塔河流域也是我國最大的內陸河流域，面積達到了102萬km2[1]，養育著新疆超過一千萬的各族人民群眾，被譽為南疆人民的“母親河”，同時它還是我們國家新時代“絲綢之路經濟帶”的核心建設區，地理位置獨特，地緣優勢明顯[2- 3]。塔河流域具有生態資源豐富與生態環境敏感的雙重性特點，流域內依靠自然生態系統發展的綠色經濟和傳統農業和放牧業為主的發展模式對研究區生態環境的依賴度較高，干旱的自然環境與極敏感的生態條件決定了這一區域的經濟發展和脫貧攻堅工作離不開生態安全保障體系建設[4- 5]。過去幾十年，伴隨著大規模水土資源的開發，流域生態環境保護情況總體滯后于社會經濟發展，導致了種種生態環境問題，流域“四源一干”生態廊道整體的生態服務與保障支撐功能下降[6- 7]。這些生態問題已經成為南疆乃至整個新疆經濟社會發展的瓶頸制約和突出短板，阻礙了流域及南疆脫貧攻堅進程，也危及到國家重大戰略推進與實施的生態安全保障。自2001年始，國家投入大量資金用于塔河流域的綜合治理，歷經十余年的《塔里木河流域近期綜合治理》項目的實施，經過眾多專家學者評估，取得了極為明顯的生態與社會效益[8- 10]。塔河下游生態退化趨勢有所遏制，但是，塔河流域“九源一干”中尚有五源流因斷流與塔里木河干流支離，導致干支流水網系統破壞[11]。基于此，為加強流域的生態文明建設，我們需要明確塔河流域的可調生態水量是多少？為此我們開展了塔河流域可調生態水量的研究，旨在為流域水資源的合理調度提供科學依據和工作指導，更是塔河流域社會經濟穩定發展、脫貧攻堅和國家“絲綢之路經濟帶”重大戰略順利實施過程中生態安全保障的共同需要。

1 研究區概況

塔河流域由發源于塔里木盆地周邊天山山脈、喀喇昆侖山、阿爾金山等山脈的阿克蘇河、喀什噶爾河、葉爾羌河、和田河、開都-孔雀河、迪那河、渭干-庫車河、克里雅河和車爾臣河等九大水系的144條河流組成[1- 6]，其中阿克蘇河、葉爾羌河、喀什噶爾河為國際跨界河流。流域的幾大河流水系均發源于降水豐沛的山區，依靠冰雪融水和降雨徑流補給，國內水資源總量為367.62億m3，地表水資源量為347.23億m3，地下水資源量為261.97億m3。流域地表水在時間上徑流變化相對比較平穩，但是年內分配隨著季節的更替很不平衡，夏季較豐，冬季水量最??；空間分布上北多南少，西多東少，流域地表水資源主要形成于山區然后消耗于平原區。塔河干流不產生地表徑流，其水量主要依靠阿克蘇河、和田河和葉爾羌河三條源流來輸送[12- 13]。

2 材料與方法

2.1 數據來源

本研究氣象數據來源于塔里木河流域各氣象站1970—2018年逐日蒸發量數據，各斷面徑流數據來源于每條河流的水文站實測數據。

2.2 研究方法

本研究中可調生態水量是指能夠通過人為調度用于生態保護及修復的水量，包含河段在滿足國民經濟引水、自然耗散和下泄要求下的結余水量，以及漫溢水量和生態引水量3部分[14]。當前源流區基本無生態引水要求，因此源流區可調生態水量計算過程如下[15]：

W可調=W結余+W漫溢

(1)

W結余=W來水-W國民經濟-W河損-W下泄

(2)

W漫溢=W河損-W蒸發-W滲漏

(3)

式中，W可調—可調生態水量；W結余—完全滿足國民經濟引水、河道水量損失和下泄要求下的結余水量；W漫溢—河段中的漫溢水量；W來水—源流區來水量；W國民經濟—國民經濟引水量；W河損—河損水量；W下泄—源流向干流下泄水量；W蒸發—河道徑流水面蒸發；W滲漏—河道滲漏水量。單位均為億m3。

而干流有生態引水，因此干流可調生態水量的計算公式為：

W可調=W結余+W漫溢+W生態引水

(4)

式中，W生態引水—通過生態閘等生態引水量，億m3。

3 塔河流域“四源一干”水量平衡過程

3.1 “四源流”水量平衡過程

利用2001—2017年之間阿克蘇河出山口、西大橋、攔河閘和排冰渠等斷面徑流數據以及阿克蘇、阿拉爾等國家氣象站的蒸發等數據，定量分離出2001—2017年阿克蘇河各河段逐年各耗水項水量及占比，進而對比綜合治理前后各耗水項水量及占比，結果見表1。相比2001—2011年，2012—2017年之間來水量雖然減少了8.45億m3，但由于引水量及河損水量也分別減少了9.76億、4.62億m3，引水量及河損水量占來水量的比例出現下降，使得阿克蘇河向干流下泄水量增加了5.31億m3，下泄水量占來水量比例由33.52%增加至43.42%。

利用2006—2017年和田河烏魯瓦提出庫、吐直魯克、同古孜洛克、艾格利亞及肖塔的斷面徑流數據，定量分離出2006—2017年和田河各河段逐年各耗水項水量及占比，進而對比綜合治理前后各耗水項水量及占比，結果見表2。相比2006—2011年之間，2012—2017年和田河來水量平均增加了5.5億m3，而引水量減少了2.06億m3，河損增加了0.5億m3，下泄水量增加了6.95億m3。引水量占比由50.69%減少至41.84%，而下泄水量比例由18.53%增加至29.37%。

利用2001—2017年的葉爾羌河的喀群、喀群渠首下泄、48團渡口及黑尼亞孜與提孜那甫河江卡、江卡下泄及黑孜阿瓦提斷面徑流數據等，定量分離出2001—2017年葉爾羌河各河段逐年各耗水項水量及占比，進而對比綜合治理前后各耗水項水量及占比，結果見表3。相比2001—2011年之間，2012—2017年葉爾羌河來水量平均增加了9.93億m3，引水量增加了6.19億m3，河損增加了0.06億m3，下泄水量增加了5.13億m3。引水量占比由55.51%減少至52.99%，而下泄水量比例由0.66%增加至6.33%。

表1 阿克蘇河不同時段各耗水項水量及占比

表2 和田河不同時段各耗水項水量及占比

表3 葉爾羌河不同時段各耗水項水量及占比

利用2001—2017年的開孔河大山口、寶浪蘇木、他什店及阿恰樞紐的斷面徑流數據，以及2001—2013年博斯騰湖蓄變量數據、2014—2017年博斯騰湖年初年末水位數據、博斯騰湖庫容曲線等資料，定量分離出2001—2017年葉爾羌河各河段逐年各耗水項水量及占比，進而對比綜合治理前后各耗水項水量及占比，結果見表4。相比2001—2011年之間，2012—2017年開孔河來水量平均減少了5.16億m3，引水量減少了3.66億m3，河(湖)損減少了3.66億m3，博湖蓄變量由年均減少2.64億m3，變為年均增加2.9億m3。引水量占比由46.19%減少至42.57%。

3.2 塔河干流水量平衡過程

利用2005—2017年塔河干流阿拉爾、新渠滿、英巴扎、烏斯曼、阿其克、恰拉斷面的年徑流數據、各河段年農業引水及生態分洪數據、各生態閘的年引水、退水數據，定量分離出2005—2017年塔河干流各河段逐年各耗水項水量及占比，進而對比綜合治理前后各耗水項水量及占比，結果見表5。相比2005—2017年之間，2012—2017年干流平均來水量增加了5.92億m3，引水量增加了8.6億m3，河損水量減少了5.98億m3，恰拉及大西海子下泄水量分別增加了3.5億、3.07億m3。其中引水量以增加生態引水為主，生態引水及農業引水分別增加了5.88億、2.71億m3。

3.3 “四源一干”水量平衡過程

根據塔河流域“四源一干”各耗水項水量情況分析，最終得到其整體水量平衡過程及各耗水項占比情況，進而對比綜合治理前后各耗水項水量及占比，結果見表6。相比2006—2011年之間，2012—2017年源流平均來水量增加了4.01億m3，引水量減少了1.5億m3，河(湖)損水量減少了13.17億m3，恰拉及大西海子下泄水量分別增加了2.9億、2.52億m3。引水比例由58.3下降至57.98%，河(湖)損占比由38.34下降至32.72%。

表4 開孔河不同時段各耗水項水量及占比

表5 塔里木河干流不同時段各耗水項水量及占比

表6 塔里木河流域“四源一干”不同時段各耗水項水量及占比

4 塔河流域“三源一干”可調生態水量

4.1 “三源流”可調生態水量

當前孔雀河主要通過人為引博斯騰湖水下泄，引水水量及時段均可控，開都—孔雀河可調生態水量與博斯騰湖引水直接相關，因此，本文未對現狀及三條紅線下的開都—孔雀河流域可調生態水量進行分析。

根據前文分析結果，總結得到現狀引水條件和“三條紅線”條件下25%、50%和75%來水頻率下“三源流”可調生態水量，結果見表7。在25%、50%和75%來水頻率下，現狀引水條件下“三源流”可調生態水量分別為13.46億、11.43億、8.98億m3，“三條紅線”條件下“三源流”可調生態水量分別為18.06億、16.07億、11.77億m3。

表7 不同來水條件下“三源流”可調生態水量 單位：億m3

表8 不同來水條件下“三源一干”可調生態水量 單位：億m3

4.2 “三源一干”可調生態水量

根據前文分析結果，總結現狀引水條件和“三條紅線”條件下25%、50%和75%來水頻率下“三源一干”可調生態水量，結果見表8。在25%、50%和75%來水頻率下，現狀條件下“三源一干”可調生態水量分別為39.09億、27.63億、9.15億m3， “三條紅線”條件下，可調生態水量分別為43.52億、35.75億、10.31億m3。

5 結語

本文首先分析了塔里木河流域“四源一干”水量平衡過程，然后基于此計算出不同來水頻率下，現狀引水條件和“三條紅線”條件下的塔河流域“三源流”和“三源一干”的可調生態水量。本研究對于塔河流域水資源的開發與管理具有重要的理論指導意義，為流域下一步的綜合治理提供了參考方向，解決了流域生態水量的調度問題，對塔里木河流域生態文明建設具有一定的貢獻。