塔里木河流域生態綜合治理水量變化研究

塔衣爾·艾爾肯

（新疆塔里木河流域干流管理局,新疆 庫爾勒 841000）

河流所具有的供水、航運、水力發電等資源利用功能以及泄洪、地下水補給、生物多樣性、植被供水、河流稀釋等生態環境功能均通過河道表現出來,河流所具有的資源利用功能長期以來受到關注并不加限制的利用,而其生態環境功能卻始終處于被忽略狀態,導致河道持續斷流、植被衰退、土壤沙化,生態環境不斷惡化。為此,必須加強對河流生態環境功能的重視,以利于維持河流健康。

1 塔里木河流域水文特性概述

塔里木河流域是我國最長的內陸河,其自身不產流,河道水量主要來自其上游阿克蘇河、葉爾羌河、和田河三大源流下泄,長期以來,塔河流域表現出較為穩定的水文特性：（1）年際來水穩定。塔里木河屬于典型的平原補給型內陸河流,且補給水源固定,其三大源流中的阿克蘇河為主要的補給水源,塔河流域每年來自阿克蘇河的水量補給量在塔河總水量中占比在70%以上。塔河年徑流變差系數取0.21,年徑流最大值和最小值之比為2.3,表明塔河上游年際來水穩定,且來水量在年際間分配均勻。（2）年內分配不均勻。塔里木河在每年的7 月～9 月便進入洪水期,且具有洪量大、洪峰高等特征,且洪水災害較為頻繁。洪水期內的河道來水量在全年河道總來水量中占比在70%,并與河道年來水量之間呈顯著相關性特征[1]。（3）河道水量持續遞減。塔里木河流域水量具有明顯的耗散型特征,因無區間入流的緣故,其上中下游水量依次遞減。上中下游年來水量均值分別為45.89 億m3、27.48 億m3、6.23 億m3,但20 世紀70 年代初期,河道下游來水量驟減至2.47 億m3。1972 年,大西海子水庫以下長度約501 km 的河道徹底斷流,下游植被也因缺水而大批量衰亡。

2 塔里木河流域生態綜合治理水量變化

2.1 下游河道水文情勢

結合筆者實地調研并借鑒相關研究成果發現,塔河下游河道自2001 年實施生態輸水及綜合治理戰略后水文情勢表現出明顯變化,下游河道來水量的穩定增加為生態環境恢復及改善提供了基礎條件。

（1）從河道斷流向有計劃輸水轉變。塔河在生態輸水前下游河道大西海子水庫至臺特瑪湖段長達360 km 處于長期斷流狀態,河道兩側的塔克拉瑪干沙漠和庫木塔格沙漠呈合攏趨勢,兩岸植被大規?？萁咚劳?尾閭湖臺特瑪湖也在1972 年干涸。從2000 年開始至今,先后向塔河下游實施21 次生態輸水,其中前9 次為應急輸水,主要以河道滲漏為主,水流以緩慢速度推進（見圖1）；在15 m3/s～25 m3/s 的同流量級下,輸水進程持續推進過程中輸水量逐漸增大,水流速度和進程也逐漸加快。其中,第1 次應急輸水過程中輸水距離僅為106 km,第3 次輸水距離達到363 km,并到達臺特瑪湖,第5 次輸水過程中水頭到達臺特瑪湖僅花費了20 d 時間。至今為止的21 次生態輸水總輸水量達到22.55 億m3；流域管理部門在持續推進流域下游河道生態輸水的同時,還啟動了向塔河全流域胡楊林區域的生態補水工作。

圖1 塔河下游生態輸水下泄水量比較

（2）雙河道輸水基本實現。從第3 次應急輸水開始,大西海子水庫的下泄水量就已經能夠到達臺特瑪湖；從第5 次應急輸水開始,基本實現了其文闊爾河與老塔河向下游雙河道輸水。在至今為止所進行的塔河下游生態輸水中,水流18 次到達臺特瑪湖,結束了塔河流域下游河道數十年的斷流歷史。

（3）下游地下水位呈升高趨勢。應急輸水前,塔河下游地下水平均埋深在9 m～12 m,通過對應急輸水及此后生態輸水過程中下游河道地下水埋深的觀測發現,在第8 次輸水后流域下游地下水平均埋深升高至4.21 m,且隨著輸水計劃的持續推進,下游地下水位升幅呈增大趨勢：從首次應急輸水開始到目前為止的第21 次生態輸水,流域下游地下水位升幅 分 別 為13%、24.8%、32.9%、40.7%、40.2%、44.3%、45.8%、50.7%、46.6%、52.1%、52.9%、58.7%、60.2%、64.3%、65.8%、60.7%、60.9%、74.3%、75.8%、70.7%、71.4%。該結果充分表明,地表輸水所引起的地下水埋深變化趨勢十分明顯。

2.2 河道來水量

相關調查資料表明,在塔河下游生態輸水戰略實施前,塔河上游葉爾羌河、阿克蘇河和和田河三源流向塔河輸入的年徑流量逐年遞減0.31 億m3。為具體分析塔河生態輸水期間上游源流向塔河輸入水量的變動情況,本文以塔河生態輸水戰略開始實施年度即2001 年為界,將研究時段劃分為1997 年～2001 年和2002 年～2020 年兩段,以進行塔河上游三源流向塔河輸入水量（即塔河河道來水量）變動趨勢的對比分析,具體見表1。

通過對表1 的分析可以看出,若塔里木河沒有實施下游河道生態輸水戰略,僅依靠其上游三源流向塔河每年輸入年徑流量進行補給,按照其向塔河輸入的年徑流量逐年遞減0.31 億m3的趨勢進行推演,2002 年～2020 年塔河來水量僅為42.67 億m3,比現狀46.19 億m3少3.52 億m3。上表數據還說明,在塔河下游河道生態輸水治理戰略實施前5 年和實施期間,上游三源流向塔河輸入水量均值合計為225.89 億m3和224.04 億m3,基本處于穩定狀態,這也說明,過去上游三源流向塔河輸水量逐年遞減的趨勢在塔河下游生態輸水戰略實施后,源流節水工程建成運行及流域水量統一調出管理持續加強情況下得到初步遏制。

然而,值得注意的是,這種上游三源流向塔河輸水量逐年遞減趨勢得到初步遏制的現象是在源流區持續處于豐水期且水文條件好轉的情況下才出現的,源流下泄塔河的水量未因源流來水量增大而顯著增加[2]。根據自治區政府所提出的塔河流域“四源一干”的水量分配方案,上游源流實際下泄塔河水量與規劃量仍存在一定差距,其中,阿克蘇河、葉爾羌河及和田河2002 年～2020 年下泄塔河水量年平均值分別為36.98 億m3、1.13 億m3和11.92 億m3,分別相當于相應設計頻率來水量分配方案所設計下泄水量的72.9%、19.8%和86.1%。

2.3 上中游向下游輸水量

塔河下游河道生態輸水戰略實施前,造成流域下游河道生態萎縮、惡化的主要原因在于源流來水量的減少以及塔河上中游無序漫溢蒸發損耗、無序墾荒而使耗水量增大。生態輸水戰略實施后,在下游河道陸續修建輸水堤、閘堰、攔河樞紐等水工建筑物,并加強對下游河道的疏浚治理,水量監控管理更加嚴格,塔河干流輸配水調控能力不斷增強,下游來水量增大趨勢十分顯著。根據調查資料,以恰拉站為起始斷面的塔河下游在生態輸水戰略實施前10 年來水量均值為2.35 億m3,生態輸水戰略實施后2002 年～2020 年間塔河下游河道來水量均值達到5.31 億m3,為生態輸水戰略實施前的2.26 倍。

塔河下游河道控制性攔蓄水水工建筑物的修建及流域水資源監控管理制度的不斷完善使河道輸水效率進一步提高,水流到達尾閭的時間大大縮短,中下游洪峰及洪量均顯著增加。生態輸水戰略實施前,塔河流域上游阿拉爾站來水輸送至下游恰拉站所需時間為19 d～25 d,而生態輸水戰略實施后的2002 年及第21 次生態輸水后的2021 年初,所需時間縮短為10 d～13 d 和5 d～8 d。從傳遞水量來看,生態輸水戰略實施前,上游阿拉爾站最大洪峰流量2410 m3/s 輸送至恰拉站僅剩余31.0 m3/s；而生態輸水戰略實施后的2002 年及第21 次生態輸水后的2021 年初上游阿拉爾站最大洪峰流量分別為1630 m3/s 和1600 m3/s, 輸送至恰拉站后剩余流量分別為96 m3/s 和189 m3/s。流域下游恰拉站斷面洪水過程變動表現最為突出,生態輸水戰略實施后的2002 年及第21 次生態輸水后的2020 年末其日流量均值超出50 m3/s 的時間分別達到38 d 和254 d,最大日流量均值分別達到98 m3/s 和211 m3/s。

2.4 各河段耗水量

在1997 年～2001 年和2002 年～2020 年兩個研究時段,以各河段實際耗水量占上游來水量的比即耗水率為主要指標,進行塔河上、中、下游河道耗水量情況變動的分析,具體結果見表2。

表2 生態輸水前后塔河河道各河段耗水量

由表2 可知,塔河上游河道段耗水率從生態輸水戰略實施前的44.93%提升至生態輸水戰略實施后的46.67%,增大了1.74%；而中游河道耗水率從生態輸水戰略實施前的90.11%降低至生態輸水戰略實施后的84.69%,降低了5.42%；下游河道耗水率從實施前的84.13%降低至實施后的81.75%,降低了2.38%。以上變化說明,生態輸水戰略推進過程中,塔河中下游河道耗水情況改善明顯,中游河段耗水量降低幅度最大。

根據綜合分析可知,塔河下游河道生態輸水戰略實施過程中,上中游總耗水量的控制基本符合水量分配方案的要求,且中游耗水量略小,上游耗水量略大,中游河道耗水量呈現出明顯的減少趨勢。塔河流域胡楊林完整河段位于流域中游,而這種中游河道耗水量減少的趨勢十分不利于胡楊林生長[3]。待流域河道治理工程全部建成運行后,可以借助生態閘在流域各河段調度水量,并嚴格按照“水量分配方案”進行水量調配。

3 結論

綜上所述,塔里木河下游河道生態輸水及生態綜合治理實施后,河道水量呈現出明顯變化,且上中下游表現出不同的水量變化特征：（1）下游水文情勢變動最為明顯。在上中游河道控制性水利工程建成運行的影響下,下游河道來水量和洪峰均呈增大趨勢；下游河道也因此從斷流局面轉變為間歇性受水,地下水受到地表水沿程耗散轉化補給后水位升高明顯。（2）上游耗水量增大,但中游耗水量表現出截然相反的變動趨勢,十分不利于流域中游河段天然胡楊林的生長；為此必須加強工程措施的應用及水量調度管理,嚴格按照流域水量分配方案的規定進行水量調度配置。（3）隨著生態輸水及生態綜合治理戰略的持續推進,塔河流域河道來水量減少趨勢已得到初步遏制,然而在其源流來水量較豐的情況下,下泄水量并無明顯增加,為此,必須進一步加強流域水資源統籌調度管理,嚴格用水限額,保證塔河流域水量指標的順利實現。