甘肅省鴛鴦池水庫群生物治沙護庫技術應用與發展

仲香梅

(金塔縣鴛鴦池水庫管理所，甘肅 酒泉 735300)

0 引 言

鴛鴦池水庫群位于甘肅省河西走廊中端北部、巴丹吉林沙漠邊緣的金塔縣，遭受風沙侵害嚴重，每年有大量的泥沙隨風入庫沉積，淤積日益增大，興利庫容減小，降低了水庫的調蓄功能，影響水庫綜合效益。金塔縣根據庫區的風沙災害特點和地形地貌特征，因地制宜，于1996年開始逐步推行滴灌節水生物治沙護庫技術[1]，在水庫群周圍由內到外形成“護、阻、固、封”的綜合生物防淤固沙隔離防護林帶[2]，減緩沙塵對水庫填埋淤積的危害。

20世紀30年代以來，很多國家開始關注生態建設，先后實施防沙治沙林業生態工程，例如，1934年美國實施的“大草原各州林業工程”(又稱“羅斯福工程”)，1948年前蘇聯實施的“斯大林改造大自然計劃”等生態建設工程，但因忽略當地的氣候、水溫、地質等生態因素和成效，按照既定規劃設想造林，客觀上不但沒有阻止沙漠擴展的勢頭，反而破壞了原有的植被[3]。自1949年以來，中國治沙科研人員積累了大量寶貴資料，在防風治沙，沙生植物選擇等方面取得了較好的成果，在防護鐵路、交通、農田沙害等方面提供了系統的治理經驗，但在水利行業，利用生物治沙進行防淤護庫，減緩沙塵對水庫的淤積危害，相關經驗還較少。

經過20多年的不懈努力，在鴛鴦池水庫群周邊種植滴灌林帶0.1萬多hm2(1.5萬多畝)，形成了集防風固沙、生態保護于一體的綠色屏障，改善了當地生態環境。本文主要對鴛鴦池水庫群周邊積沙帶生物治沙護庫技術進行介紹，總結取得的主要經驗和成就，為沙漠化地區水庫防沙治沙提供技術支撐。

1 水庫群工程與區域條件

1.1 水庫群工程

鴛鴦池水庫位于金塔縣城西南約12 km的夾山峽谷內，于1943年6月開工建設，1947年5月建成蓄水，是中國利用現代科學技術修筑最早的第一座黃土心墻土石壩水庫，主要攔蓄討賴河、洪水河、清水河等3條季節性河流的冬春余水和夏季洪水，經解放村水庫調蓄后引入鴛鴦灌區綠洲。鴛鴦池水庫、解放村水庫、板灘水庫統稱鴛鴦池水庫群。水庫群總庫容1.278億m3，壩址以上流域面積12 439 km2，多年平均徑流量3.508億m3，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發電、養殖、旅游等綜合效益為一體的大(2)型水利樞紐工程，保灌著金塔縣3.62萬hm2(54.4萬畝)耕地和5.33多萬hm2(80多萬畝)林草地，惠及12.7萬人，是金塔縣人民賴以生存和經濟社會發展的重要水利設施，也是金塔縣重要的糧、棉、油、糖生產基地的生命之源。但由于受特殊氣候影響，庫區周邊流動沙丘多，移動速度快，進庫沙量多，水庫淤積日益增大，致使興利庫容減小，降低了水庫的調蓄功能，嚴重影響水庫的綜合效益和使用壽命。經2018年甘肅省水利水電勘察設計院測定，水庫建庫以來總淤積量已達5 919萬m3，年均淤積量為84.6萬m3，嚴重降低了水庫的調蓄功能。

1.2 區域條件

1.2.1 地理位置

金塔縣地處甘肅河西走廊西端，東西長250 km，南北寬400 km，總面積1.88萬km2。地處蒙新荒漠和巴丹吉林沙漠邊緣[4]，三面環沙，境內地勢平坦。平均海拔1 260 m，以綠洲、沙漠、荒漠相間存在，其中沙漠化面積1.21萬km2，占64.4%，綠洲面積0.119萬km2，占6.3%。土地沙漠化嚴重，氣候干燥，干早缺水，植被稀疏，風大沙多，生態環境十分脆弱，易發生土壤侵蝕，風力作用是土壤侵蝕的主要外營力。尤其是鴛鴦池水庫群，三面被沙丘包圍，形成長達75 km的風沙線，風沙侵蝕嚴重，是甘肅受風沙危害(僅次于民勤縣)最嚴重的縣(市)之一。

1.2.2 氣候條件

鴛鴦池水庫群區域深居歐亞腹地，遠離海洋，水汽不易輸入，具有顯著大陸性氣候特點，夏季酷熱，雨量稀少，蒸發強盛，干旱多風，晝夜溫差大；冬季嚴寒，少雪多風，沙塵暴頻繁。鴛鴦池水庫多年平均水面蒸發量為1 523 mm，年降水量僅62.9 mm，主要以暴雨形式集中在5～9月，最大積雪深度 8 cm；多年平均氣溫 8.5 ℃，極端最高氣溫 40.5 ℃，極端最低氣溫-29.6 ℃；多年平均風速3.0 m/s，最大風速25.0 m/s。

1.2.3 土地利用概況

金塔縣的土地利用結構非常單一，轄區內大部分為戈壁荒漠沙丘，自然條件嚴酷，土地利用難度大，全縣70%以上的經濟資源，來源于鴛鴦池水庫群灌溉的鴛鴦灌區綠洲，以種植業為主，是河西走廊重要的糧、棉生產基地，農業資源豐富。農業種植主要是小麥、啤酒大麥、棉花、油料、甜菜、瓜類、香料、制種等。林果業種植主要是葡萄、枸杞、桃、杏、梨、甘草、蓯蓉、樹莓、紅棗等。而每年頻繁的大風和強沙塵暴天氣，使大量的沙塵長驅直入，沉積庫區，水庫群庫存水量遠遠不能滿足設計的灌溉任務，嚴重制約了當地社會經濟的協調發展。

2 生物治沙護庫的思路與措施

由于特定的地理位置及特殊氣候的影響，鴛鴦池水庫群遭受周邊風沙填蝕侵害十分嚴重，每年有大量的泥沙隨風入庫沉積。根據西北多風沙災害的氣候特點和金塔縣地形地貌特征，以因地制宜、因害設防、突出重點、綜合治理為原則，采取“政府主導、項目支撐、義務投工投勞、全社會參與”的多渠道籌資辦法推廣利用高新節水生物治沙技術，在鴛鴦池水庫群西、北岸重點風沙口，形成滴灌生物防風固沙隔離林帶，從而大幅度減少減緩沙塵對鴛鴦池水庫泥沙填埋淤積的危害，改善鴛鴦池水庫周邊沙漠生態環境，護庫治沙。

2.1 供水系統

鴛鴦池水庫群的西側是戈壁荒灘，地表裸露，其上有風積細沙，僅有零星旱生植被分布，土壤物理黏粒少、透水性強、持水力低，有機質及養分貧乏，若無水源保證，植物很難成活。鴛鴦池水庫群生物治沙護庫采用高新滴灌供水系統，主要有水泵、蓄水池、壓力罐、輸水管道等4部分組成。利用泵站提取水源至壓力灌，再用輸水管道將水通過毛管上的滴頭直接送到灌木根部進行局部灌溉，使水分的滲漏和損失降到最低限度，具有均勻、定量且持續的特點，不會破壞地表土壤結構，不會發生地表徑流，做到只灌作物而不灌土壤，而且可長時間使作物根區的水分處于最優狀態，具有節水、省工、成活率高等優點。

目前在鴛鴦池水庫群西北邊共投資345萬元，架設高低壓線路3.14 km，打井3眼，修建管護站150 m2，開挖積沙溝1萬m，埋壓草方格8.16 hm2(122.4畝)，安裝四級滴灌供水管線27條103.31萬m，營造防風固沙林帶近200 hm2(3 000畝)。林木成活率達到95%以上[2]，長勢良好，單株平均高度達到1.86 m，單株灌木叢固沙量達0.58 m3，每年可減少進庫沙量20萬m3，累計積沙量達180萬m3。

2.2 樹種選擇及栽植技術

由于鴛鴦池水庫所在區域自然條件較差，很多樹種都無法正常的生長，樹種選擇不合理，不僅浪費大量的人力、財力和物力，而且難以成活，不能取得固沙成效。根據西北多風沙的氣候因素，在水庫周邊采取壓沙種草，增加植被，植樹造林，綠化荒山等形式進行治沙護庫，從根本上治理水庫的沙害。根據土壤及氣候條件，在危害區、流沙活動區和沙源控制區，分區域按照“適地適樹”的原則[5]，采取前固后拉、控制流沙等方法，選擇具備抗寒、抗旱、耐瘠薄、耐風蝕、耐沙壓，分枝多、易繁殖、防風固沙能力強等特點，采用沙生喬木和灌木結合的混交造林方式，形成一條生物隔離林帶，阻止沙丘的移動，從而減輕沙塵暴對水庫填埋淤積的危害，改善鴛鴦池水庫周邊沙漠生態環境。在迎風坡，主要以喬灌木紅柳、梭梭、花棒、毛條等沙生植被為主覆蓋沙丘[2]；在背風坡，以耐干旱的胡楊、沙拐棗樹種為主，阻擋沙丘移動，從而實現兩個方向限制流動沙丘的移動[5]。目前已經選育特別耐旱的樹種有紅柳、梭梭、花棒、毛條、沙拐棗等樹種，值得在沙地造林上進行廣泛推廣。起苗木時應注意不傷根，不損苗，栽植前苗木根系先打漿，為防流沙危害根莖部位，栽植深度比苗木原床面深5 cm，栽植后填土踩實，以利保墑，當天栽植后，應及時用配套滴灌設施灌水，以保證苗木成活。

2.3 林帶設計

林帶走向與主害風向(西北方向)垂直，根據水庫與林帶的相對位置，林帶走向選為南北方向，通過合理的栽植林木實現對流動沙丘移動的限制。

林帶寬度及間距與滴灌管網布設相配套，考慮到防護效果與施工方便，林帶寬度為15 m，帶間距為10 m，防護林帶為5行一帶的多帶式。株行距為2×3 m，穴與穴之間呈“品”字型排列，栽植時，為保證成活率，每穴栽植2株。

2.4 播種及補水措施

春季是植樹造林的較好季節，此時選擇無病蟲害的苗木進行栽植，并做好灌溉、施肥等后期管理工作，一般可取得較理想的成活率。雨季來時沙質土壤墑情較好，種子播種后有相對充足的水分滿足其萌發需要，而且穴播存活的苗木有較強的適生能力，根系生長較其他造林方式更為強壯，更能適應在沙地的生長。為提高出苗率，應適當提高播種量以抵御流沙侵蝕，增強幼苗扎根的穩定性。另外，由于沙化地區土壤含水量極低，為提高苗木成活率實現對沙化土壤的治理，必須在旱情嚴重時進行補水。

3 治沙護庫工程效益

自鴛鴦池水庫群治沙護庫工程實施以來，選擇紅柳、梭梭、拐棗、胡楊等適宜樹種，實行“五行一帶”混交方式，應用高新滴灌節水技術在水庫周邊沙丘上營造防護林，苗木成活率、保存率均在95%以上，長勢良好，單株生長高度達1.86 m，單株積沙量達0.58 m3，有效遏制白水泉沙系對庫區的侵蝕。每年相應減少進庫沙量近20萬m3，整個林帶阻沙量已達180萬m3，相應增加水庫蓄水量100萬m3，起到顯著的防風固沙護庫作用，年創直接經濟效益20萬元，間接經濟效益100多萬元。發揮了明顯的防風固沙、降低風速、增加林木蓋度、改善庫區生態環境和保護水庫安全以實現調蓄度汛等作用。

金塔縣沙漠胡楊森林公園4A級景區，正是生物治沙護庫建設工程體系的一部分，也是金塔縣半個世紀防沙治沙的有力見證，每年吸引國內外游客300萬人次，實現收入500多萬元[6]。

4 結 語

在生物治沙護庫上，金塔縣先后投資3 000多萬元，在鴛鴦池水庫群周圍，栽植以胡楊、紅柳、梭梭為主防風固沙林933.3 hm2(14 000畝)，現已成為集防風固沙、生態保護為一體的天然綠色屏障。結果顯示，在有地表水補給的情況下，胡楊婆娑，紅柳搖曳，地表植被有了明顯的恢復，阻止了流沙前移，保護了水庫的生態。