疏勒河干流生態(tài)用水評價與保障研究

劉 鑫

南昌市水利工程建設質量與安全監(jiān)督站，江西 南昌 330038

一、研究區(qū)域概況

（一）河流概況

疏勒河源頭與大通河、布哈河和黑河源頭相鄰，源頭海拔高程4737m，有456.46km2冰川分布，年融水量約2.77億m3，干流從源頭到哈拉湖河長約670.45km，流經(jīng)肅北縣、玉門市、瓜州縣、敦煌市[1]，流域面積4.13萬km2，是河西走廊三大內(nèi)陸河之一。疏勒河水系見圖1。

（二）政策背景

近年來，黨和國家高度重視河湖生態(tài)用水保障和水環(huán)境保護。2015年國務院印發(fā)《水污染防治行動計劃》和《關于加快推進生態(tài)文明建設的意見》，明確要求“切實加強水環(huán)境管理，全力保障水生態(tài)環(huán)境安全”，“到2020年，全國水環(huán)境質量得到階段性改善，污染嚴重水體較大幅度減少。到2030年，力爭全國水環(huán)境質量總體改善，水生態(tài)系統(tǒng)功能初步恢復。到21世紀中葉，生態(tài)環(huán)境質量全面改善，生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)良性循環(huán)”[2]。2020年4月水利部印發(fā)的《關于做好河湖生態(tài)流量確定和保障工作的指導意見》規(guī)定“到2020年底，重要河湖生態(tài)流量目標基本確定，生態(tài)流量監(jiān)管體系基本建立，到2025年，生態(tài)流量管理措施全面落實，重要湖泊生態(tài)水位得到有效維持”[3]。

（三）生態(tài)保護目標

疏勒河干流生態(tài)需水保障十分重要。上游部分河段在昌馬河省級自然保護區(qū)內(nèi)，下游部分河段在安西極旱荒漠國家級自然保護區(qū)，區(qū)內(nèi)分布的國家保護植物多達13種，現(xiàn)根據(jù)《國家重點保護野生植物名錄》（1999）文件，國家一級重點保護植物有裸果木，國家二級重點保護植物有中麻黃、胡楊、梭梭、白梭梭、沙拐棗、脹果甘草、甘草、烏蘇里狐尾藻、鎖陽、肉蓯蓉、蒙古冰草。除此以外，保護區(qū)內(nèi)分布有甘肅省二級保護植物蒙古蕕、河西菊。區(qū)內(nèi)列入國家重點保護野生動物名錄的種類有34種（I級8種，II級26種），其中國家Ⅰ級保護的物種有：黑鸛、金雕、胡兀鷲、小鴇、雪豹、普氏野馬、野驢、北山羊。國家Ⅱ保護物種有21種鳥類：白琵鷺、大天鵝、鶚、鳶、雀鷹、蒼鷹、白腹鷂、普通鵟、大鵟、毛腳鵟、草原雕、禿鷲、紅隼、燕隼、黃爪隼、灰鶴、高山雪雞、雕鸮、短耳鸮、縱紋腹小鸮、長耳鸮以及5種哺乳動物：草原斑貓、猞猁、鵝喉羚、盤羊、巖羊。雙塔水庫及其上游河部分道位于疏勒河特有魚類國家級水產(chǎn)種質資源保護區(qū)內(nèi)，保護對象有祁連山裸鯉、高背鯽等珍稀魚類及部分伴生生物。

二、評價目標與技術路線

（一）評價目標

本研究旨在研究疏勒河干流生態(tài)流量及水質變化規(guī)律，對河流現(xiàn)狀生態(tài)流量及枯水期生態(tài)流量進行綜合評估，從加強疏勒河流域水資源管理，保護生態(tài)環(huán)境，確保河流最小生態(tài)需水，尤其是枯水期生態(tài)需水的角度出發(fā)，調查分析現(xiàn)狀生態(tài)流量及最小生態(tài)流量，評價生態(tài)水水質和水量保障情況，提出河流生態(tài)流量保障措施，對未來疏勒河水資源合理配置、河流水量調度計劃、水生態(tài)環(huán)境保護以及流域灌區(qū)地下水資源可持續(xù)利用提供科學依據(jù)。

疏勒河干流生態(tài)水保障具體目標包括水量和水質兩項指標。一是水量目標，潘家莊以上河道常年有水不斷流，區(qū)域內(nèi)地下水位保持動態(tài)平衡，不下降，西湖自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境維持良好；二是水質目標，昌馬新渠首以上為II類，以下為III類[1]。

（二）技術路線

本次評價現(xiàn)狀年選取為2016年。在掌握河流水文特征前提下，調查河流現(xiàn)狀水生態(tài)狀況；在掌握河流現(xiàn)狀水生態(tài)狀況及水質的基礎上，評價河流水生態(tài)方面存在的問題；綜合評估河流現(xiàn)狀生態(tài)流量及枯水期生態(tài)流量，提出建議及生態(tài)流量保障措施。

技術路線可分為四個步驟：第一步，收集疏勒河主要水文站的水文資料、經(jīng)濟社會資料等，對數(shù)據(jù)進行初步的整理分析，對流域及徑流特點進行概括描述；第二步，分析疏勒河流域水資源現(xiàn)狀與存在的問題；第三步，選取重要控制斷面作為河流生態(tài)需水量的評價斷面，采用Tennant法、年模數(shù)法對河流生態(tài)環(huán)境需水進行定量分析和計算；第四步，在評價生態(tài)基流的基礎上，提出水量調度及生態(tài)流量保障措施。

三、水質現(xiàn)狀與徑流特征

（一）河流水質

疏勒河是流域內(nèi)唯一的地表水源，受地質構造控制，河流沿途地表水與地下水多次重復轉化，形成陸地水循環(huán)運動。根據(jù)1986-1988年疏勒河昌馬大壩、潘家莊、雙塔水庫等水質監(jiān)測斷面監(jiān)測成果，對照《地表水環(huán)境質量標準GB3838-2002》分析，疏勒河天然河道水質昌馬大壩以上河段達到Ⅰ類標準，昌馬大壩至潘家莊河段達到Ⅱ類，雙塔水庫達到Ⅲ類。河流出山口以后水質特征為礦化度沿流程顯著增加，昌馬堡0.44kg，潘家莊0.7kg，雙塔水庫0.8～0.9kg，到西湖礦化度增至1～2kg；昌馬堡離子總量437.9mg/L，到潘家莊增加到824.3mg/L；水化學類型昌馬堡為型，過渡到潘家莊HCO3--SO42--Mg2+-Ca2+型，雙塔水庫SO42--HCO3--CL-Mg2+-Ca2+型，西湖的Ca2+-SO42--Mg2+-Ca2+型。

（二）徑流特征

1.年內(nèi)變化。干流從上至下依次有花兒地、昌馬堡、潘家莊、雙塔水庫四個水文站，具體位置見圖1。干流出山徑流受人工控制，徑流資料按《甘肅省地表水資源》（甘肅省水文總站1984.10）、2000年甘肅省水資源評價結果和近期各水文站上游調查用水資料（取多年均值）進行了資料還原計算和缺測資料的插補延長。徑流年內(nèi)變化與氣候相關規(guī)律見圖2。

2.年際變化。流域干旱少雨，水源單一，水資源總量短缺，時空分配不均，年際變化大。多年平均降水量96.6mm，水面蒸發(fā)量為1668.9mm，疏勒河徑流量是該地區(qū)唯一的水源補給，疏勒河干流多年平均徑流量10.31億m3/a，Cv值0.24，枯水年1956-1957年年徑流量5.36億m3/a，豐水年1972-1973年年徑流量15.07億m3/a，年平均最大流量47.8m3/s，年平均最小流量17m3/s，多年平均流量32.8m3/s。

疏勒河流域各河流年徑流的豐枯變化周期具有相似性，徑流過程的年際變化分為3個階段，即1956-1981年，和1982-1998年期間總體趨勢為緩慢上升階段，1999-2013年期間總體趨勢為加速上升段。還可以看出，豐水年組出現(xiàn)周期在9年以上，而平枯水年很多，如1982-1998年17年中出現(xiàn)枯水10年次，1999-2013年里出現(xiàn)豐水13年次。盡管徑流的這種豐平枯年組出現(xiàn)的間隔周期不相等，數(shù)量等級也不相同，但徑流豐枯年組出現(xiàn)要間隔一定時間。經(jīng)統(tǒng)計1956-2016年間枯水年出現(xiàn)26次、平水年出現(xiàn)15次、豐水年出現(xiàn)20次。統(tǒng)計徑流變化過程3個階段的均值，1956-1981年年平均流量為32.4m3/s，1969-1989年年平均流量為34.1m3/s，1990-2002年年平均流量為48.0m3/s。將這3個均值分別點繪在圖3中，可以看出均值呈現(xiàn)出臺階式的變化，這種臺階式變化反映了徑流變化過程不同時段的均值具有的跳躍性。

昌馬水文站1956-2016多年平均流量31.4m3/s，多年平均徑流量9.91億m3，1998-2016年，多年平均流量41.3m3/s，均大于多年平均流量31.4m3/s，為豐水年，呈上升趨勢如圖3。由此看出，徑流過程的長期變化趨勢不論是階段性還是長期性，均表現(xiàn)出持續(xù)性上升的特點。

四、生態(tài)水評價結論與保障措施建議

（一）生態(tài)流量評價

根據(jù)2016年昌馬渠首及水庫進出庫流量統(tǒng)計，以河流水生態(tài)健康情況下的多年平均流量觀測值為基準，采用Tennant法和年模數(shù)法對比計算，對比分析生態(tài)基流與現(xiàn)狀年下泄生態(tài)流量，得出評價結論：

昌馬水庫-昌馬渠首河段汛期、非汛期生態(tài)流量均可以達到最佳生態(tài)流量；昌馬渠首-雙塔水庫河段流量汛期、非汛期生態(tài)流量均可以達到最佳生態(tài)流量；雙塔水庫—雙墩子河段汛期生態(tài)流量達到最佳生態(tài)，非汛期生態(tài)流量為極好；昌馬堡、潘家莊水文站無斷流情況發(fā)生；雙塔水庫站冬季有斷流發(fā)生[1]。

（二）生態(tài)水質評價

1.地表水評價。依據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2020），采用單指標評價法進行評價，得出結論。疏勒河在出山口以上為深山區(qū)，人類活動較弱，水質良好，一般為Ⅰ類；出山口以上淺山區(qū)人類活動相對頻繁的區(qū)域，水質略有降低，一般為Ⅱ類；疏勒河出山口以下至雙塔水庫為人口、城鎮(zhèn)及經(jīng)濟活動密集區(qū)域，由于區(qū)間沒有廢污水入河，雙塔水庫水質為Ⅲ類，水質良好。主要超標污染物為揮發(fā)酚（0.116mg/L，超標22.2倍）、氨氮（13.6mg/L，超標12.6倍）、COD（34.3mg/L，超標0.7倍）、陰離子（0.39mg/L，超標1倍）。地表水中氨氮含量較低，均小于0.5mg/L，大部分年份在0.2mg/L以下，屬于Ⅰ類或Ⅱ類水。CODmn的含量均小于2.0mg/L，屬于Ⅰ類水。總體而言，地表水是較好的淡水資源[1]，水質達標河長占比100%，適宜水生態(tài)用水。

2.地下水評價。以2016年7月水質監(jiān)測成果為例，從各取樣點水質Piper三線圖中可以看出，研究區(qū)地下水水質特點：堿土金屬離子超過堿金屬離子；圖中部分水樣點下移，弱酸超過強酸，碳酸硬度超過50%；其他水樣點強酸超過弱酸，非碳酸硬度超過50%[3]。總體而言，研究區(qū)地下水類型以硫酸-氯化物-重碳酸鈣型水為主，堿土金屬離子超過堿金屬離子。水質分析三線圖見圖4。

（三）保障措施

1.建立生態(tài)流量監(jiān)控保障體系。疏勒河干流沿線自上而下依次建有青羊溝水電站、黃土灣水電站、月亮灣水電站、昌馬水庫、中核404廠工業(yè)取水樞紐、宏源水電站、昌馬大壩農(nóng)業(yè)取水樞紐、雙塔水庫等攔河大壩，攔蓄水造成天然河道流態(tài)改變，對水生態(tài)影響較大，必須建立生態(tài)流量下泄監(jiān)控系統(tǒng)，采取行政強制措施，在河道各攔蓄水建筑物生態(tài)水無障礙排放設施，安裝生態(tài)流量下泄計量監(jiān)控設施，建立健全生態(tài)流量下泄臺賬和管理制度體系，保證疏勒河各控制斷面最小下泄生態(tài)流量，昌馬水庫以上枯水期不小于2.33m3/s，豐水期不小于4.46m3/s；潘家莊斷面枯水期不小于0.78m3/s，豐水期不小于3.0m3/s；雙塔水庫斷面枯水期不小于0.52m3/s，豐水期不小于3.99m3/s，確保河道內(nèi)生態(tài)用水安全。

2.落實最嚴格的水資源管理制度。河流水生態(tài)保障的關鍵是生態(tài)需水保障，枯水期生態(tài)流量和水質是衡量生態(tài)水安全的關鍵性指標。流域機構和各級河長要加強對生態(tài)需水規(guī)律的研究，落實最嚴格水資源管理制度，科學制定疏勒河干流水量分配方案，控制水資源開發(fā)利用、用水效率、水功能區(qū)限制納污“三條紅線”，統(tǒng)籌生活、生產(chǎn)與生態(tài)需水，嚴格控制經(jīng)濟社會系統(tǒng)用水總量在取水許可總量中預留生態(tài)用水量；以核定的水功能區(qū)納污能力為依據(jù)，嚴格控制入河排污總量，確保河道生態(tài)用水水質達標。

3.建立生態(tài)用水補償機制。疏勒河流域已建成調蓄水庫3座，總庫容4.72億m3，干支渠1100km，末級渠系4050km，干流昌馬大壩以下河段徑流量完全被水利工程控制，中下游生態(tài)用水完全依賴于水利工程調水，輸水距離長，沿程損失大，供水成本高。以疏勒河干流雙塔水庫斷面為例，年下泄生態(tài)用水不少于7800萬m3，按照現(xiàn)行農(nóng)業(yè)灌溉用水供水成本價0.179元/m3計算，年生態(tài)水供水成本在1396萬元以上，對水利工程管理單位是一項巨大的負擔，應當建立生態(tài)用水補償機制，解決生態(tài)供水經(jīng)費來源。