疏勒河干流生態供水存在問題與保障建議

劉建軍

(甘肅省疏勒河流域水資源利用中心,甘肅 玉門 735211)

疏勒河是河西走廊三大內陸河流之一,干流全長約670km,流域總面積4.13萬km2,干旱缺水[1]。2018年酒泉市水務局、酒泉市生態環境局印發《關于嚴格落實全市主要河流枯水期生態流量和水質目標(試行)的通知》(酒水發〔2018〕469號),下達了疏勒河干流各監測斷面生態流量和水量目標,經過近五年試行后再次對疏勒河干流生態流量(水量)目標及下泄方式進行調查復評,針對存在的問題提出合理化建議。本次調查評價河段為疏勒河干流青羊溝水電站引水樞紐以下至河流末端,地理位置上處于河西走廊西部祁連山與北山—馬鬃山之間,行政轄區屬酒泉市下轄的肅北縣、玉門市、瓜州縣、敦煌市[2]。

1 疏勒河干流生態流量評價

1.1 水文分析

1.1.1 徑流量計算

疏勒河干流歷史上建有花兒地、昌馬堡、潘家莊、雙塔堡及雙塔水庫(渠道)等多個水文站,疏勒河干流昌馬水庫大壩斷面為出山口處流量控制斷面,多年平均年徑流量為10.44億m3[3]。本次調查評價采用昌馬堡站(1953—2021年)、潘家莊站(1958—2021年)、雙塔水庫站(1963—2021年)的水文資料。經分析計算,昌馬堡站年均流量為32.54m3/s,年均徑流量為10.26億m3,最大來水量發生在2017年,為17.43億m3;最小水量發生在1956年,為4.13億m3。潘家莊站年均流量為9.23m3/s,年均徑流量為2.91億m3。來水年內分配不均,以昌馬堡站斷面為例,汛期7月、8月的來水量占年來水總量的44.2%,12月、1月、2月、3月的來水量占13.8%, 4月來水量占5.1%,5月、6月來水量占17.3%,秋冬9月、10月、11月來水量占19.6%。

1.1.2 年徑流頻率分析

利用疏勒河昌馬堡站1953—2021年徑流系列資料和潘家莊站1958—2021年徑流系列資料進行頻率分析計算,結果見表1,年徑流量頻率曲線見圖1和圖2。

1.2 生態流量計算

維系水生態系統的結構和功能所需水量的計算方法有很多[4],結合疏勒河水文特征,本次評價采用Tennant法計算干流各控制斷面生態流量和水量, 計算結果見表2。

表2 疏勒河干流不同河段最小生態流量及水量目標

1.3 最小生態流量分析評價

根據疏勒河實際情況,潘家莊水文站斷面以上河段枯水期生態流量可達到最佳生態流量,雙塔水庫枯水期日出庫流量不能滿足最小日生態流量需求,枯水期河道斷流。據調查,該河段自清末以來下游河段冬季均無水流,且沿河生態系統僅以耐旱植物為主,生態植被已經適應了季節性徑流的水環境,繼續維持冬季斷流的現狀,對生態環境應該不會造成新的不良影響。

雙塔水庫冬季小流量泄放生態流量易形成臨近水庫段河道結冰,遠離水庫段河道干涸,且消融的冰雪大部分被蒸發,補給地下水量極少[5]。冰凍期地下水滲透系數變小,無法補充地下水,對區域生態狀況影響甚微。雙塔水庫在冬季下泄生態流量水量調度不可行。疏勒河干流全年平均生態流量可以滿足需求,但在雙塔水庫蓄水期間,部分時段水庫出庫流量不能保證最小生態流量。

2 生態供水現狀與問題

2.1 生態流量泄放現狀

2018年6月,甘肅省整治祁連山地區水電站生態流量泄放工作,酒泉市水務局組織編制的《甘肅省酒泉市河道徑流式水電站水資源論證復評報告》經甘肅省水利廳審批后予以執行,其中疏勒河青羊溝、黃土灣、月亮灣等水電站枯水期1—3月、11—12月生態流量和水量泄放不小于2.33m3/s和3040萬m3,豐水期4月—10月不小于4.46m3/s和8246萬m3,要求不間斷泄放。三座水電站分別在引水樞紐設置泄放生態流量功能性構筑物,各自泄放,并建成生態流量泄放視頻監控設施,由縣級水行政主管部門24小時不間斷長期監管泄放情況。

為全面落實主要河流生態流量保障目標,2018年9月,酒泉市水務局、酒泉市生態環境局印發《關于嚴格落實全市主要河流枯水期生態流量和水質目標(試行)的通知》,要求全市主要河流全面實施生態流量泄放保障工作,疏勒河流域同步實施生態流量泄放工作。該通知中確定的疏勒河流域生態流量泄放控制斷面6個,其中疏勒河青羊溝水電站引水樞紐至昌馬水庫河段3座水電站的生態流量與甘肅省水利廳批復成果一致。昌馬水庫至潘家莊水文站河段枯水期1—3月、11—12月泄放流量不小于2.33m3/s,枯水期泄放總水量不小于3040萬m3;豐水期4—10月泄放流量不小于4.46m3/s,泄放總水量不小于8246萬m3。該部分水量由昌馬水庫管理單位執行泄放,運行良好。疏勒河潘家莊水文站至雙塔水庫河段枯水期1—3月、11—12月泄放流量不小于0.78m3/s,枯水期泄放總水量不小于1018萬m3;豐水期4—10月泄放流量不小于3.00m3/s,泄放總水量不小于5545萬m3。潘家莊水文站河段無調蓄設施,因此河道徑流全部下泄。雙塔水庫以下河段枯水期1—3月、11—12月泄放流量不小于0.52m3/s,枯水期泄放總水量不小于678萬m3;豐水期4—10月泄放流量不小于3.99m3/s,泄放總水量不小于7377萬m3。雙塔水庫生態泄水由雙塔水庫管理處執行,泄放水量和泄流量按照相關文件要求執行。據調查,各個斷面泄放生態流量均達到了目標要求,保障了河道實現生態功能的目標。

2.2 生態供水存在的問題

2.2.1 河道生態流量泄放方式與需補水河段全面補水存在矛盾

疏勒河雙塔水庫以下至古玉門關約180km河段均為生態補水河段[6],但因歷史原因,該河段2018年以來才開始實施長時段生態補水,因河床覆蓋較厚的風積沙層,河床以細沙等滲漏性較強河床質為主,小流量水流滲漏和蒸發損失量大,河水短距離即耗干,較遠河道補水較為困難。從近期實施的生態流量泄放情況來看,小流量不間斷泄放,雙塔水庫以下約40～50km河段能夠補水,再向下游,河水逐漸干涸。水流到達河段較短,需補水河道長度較長,難以保障全河段生態補水,補水效果欠佳。為保障全河段生態補水,提高補水的均勻性和全河段的效率,維護更長河段生態,需改善生態流量泄放方式。

2.2.2 生態流量泄放方式與實際生態保障目標存在矛盾

疏勒河雙塔水庫以下河段河道上,主要的生態系統分布于下游敦煌西湖國家級自然保護區內,據國務院批復的《敦煌水資源合理利用與生態保護綜合規劃(2011—2020)》,西湖國家級自然保護區位于敦煌市最西端,總面積66萬hm2,由16處濕地共同組成,原有濕地總面積11.35 萬hm2。濕地水源疏勒河、黨河水系補給減少,致使濕地面積萎縮、植被退化或者消失。西湖國家級自然保護區在控制土壤侵蝕、防止土地沙化、阻隔庫姆塔格沙漠東侵、維護生物多樣性等方面有著其他系統不可替代的作用,是甘肅、新疆、青海三省(自治區)交界處的珍稀瀕危野生動物良好的棲息地,特別是由于羅布泊的干涸和周邊生態環境的不斷惡化,這里已成為當地野駱駝、鵝喉羚等野生動物的避難所。按照《敦煌水資源合理利用與生態保護綜合規劃(2011—2020)》,為達到敦煌西湖國家級自然保護區等生態保障需要,疏勒河雙塔水庫斷面需泄放生態水量7800萬m3,瓜州縣和敦煌市交界雙墩子斷面需達到3500萬m3,敦煌市以北古玉門關斷面需達到2200萬m3。

自2018年實施河道生態流量泄放以來,疏勒河雙塔水庫斷面按照甘肅省水利廳批復的泄放標準,每年下泄水量不小于8056萬m3,總泄水量大于《敦煌水資源合理利用與生態保護綜合規劃(2011—2020)》確定的7800萬m3要求,滿足總水量要求,但泄放方式存在較大矛盾,因雙塔水庫至瓜州縣和敦煌市界河道約80km,至古玉門關河道約180km,河床以流沙等河床質為主,沿河下滲、蒸發損失較大,全年若按照豐水期、枯水期時段不間斷小流量泄放生態流量,生態流量基本消耗于雙塔水庫以下約40km的河道上,難以保障雙墩子斷面和玉門關斷面生態水量的需求。

據實際泄放水量情況統計和調查,2016年疏勒河來水量較大,其中雙塔水庫入庫水量達到4.85億m3,屬水量極豐年份,水量充沛條件下雙塔水庫泄放流量為15.00～25.00m3/s,持續泄放37h以上,雙墩子斷面水量約有1.70m3/s,持續泄放51h左右,水流進入哈拉諾爾湖,大流量集中泄放方式效果明顯,達到了預期效果。2017年水庫泄放流量為15.00～25.00m3/s,實施大流量泄放33h,雙墩子斷面流量達到1.50m3/s;2020年水庫泄放流量為15.00～25.00m3/s,實施大流量泄放29h,雙墩子斷面流量達到1.40m3/s。由此可見,豐水年份實施集中大流量泄放產生的補水效果顯著,實施不間斷小流量泄放效果欠佳,一般水流最遠在瓜州縣西湖一帶消失。

分析認為:因歷史原因,疏勒河2018年初才開始人工生態補水,河床易滲漏,河道處于極旱荒漠區,滲漏、蒸發、地下水補給、植物吸收、坑洼攔蓄等多種因素導致水流緩慢,直至瓜州縣西湖一帶損失耗盡,也是自然地理因素和氣候因素所致。但疏勒河現階段生態補水的重點區域處于敦煌市境內的西湖國家級自然保護區,由黨河河水、引哈濟黨補水、疏勒河生態補水等多水源水量共同完成補水任務,因此,與上游其他斷面小流量持續泄放生態用水不同,疏勒河雙塔水庫需采取大流量集中下泄生態水量方式,確保下游基本生態目標用水。

據實際泄放經驗,采取大流量集中時段泄放是一種合理措施,能夠實現大流量高流速集中向下游泄水,滿足不同測控斷面生態水量需要。

2.2.3 生態流量泄放與生產用水存在矛盾

疏勒河流域中下游氣候干燥,降水量稀少,水資源緊缺,但生產用水、河道外生態用水與河道內生態用水的矛盾長期存在,水資源短缺導致用水矛盾突出。尤其是每年7—9月的用水高峰期,河道來水量小于用水量,河道內生態水量泄放保障與河道外生態用水、生產用水之爭較為突出。

近年來,隨著經濟社會發展加快,各行業需水均大幅增加,但疏勒河徑流量有限,雖然近年來處于相對豐水年,但豐平枯交替的徑流狀態和年內分配的不均勻性仍然是供用水矛盾的焦點,如何在保障基本生態補水的前提下,處理好生產生活供水,保障地方經濟社會發展,仍需要采取更多措施加以解決。

3 生態供水評價結論與保障措施

3.1 評價結論

3.1.1 生態流量

經分析,疏勒河昌馬堡水文站、潘家莊水文站斷面實測多年平均年徑流量和多年平均流量增幅均小于5%,增幅較小。水文站斷面年徑流量換算至昌馬水庫大壩斷面和雙塔水庫大壩斷面的年徑流量和多年平均流量增幅也小于5%,增幅較小,因此生態流量和生態水量變化微小。

故仍采用現狀執行的經批復的生態流量和生態水量為下限值,嚴格控制年泄放量不小于下限值。

3.1.2 生態流量泄放時段和方式

a.疏勒河干流昌馬水庫以上河段已建成的青羊溝水電站、黃土灣水電站、月亮灣水電站減水河段現狀執行的泄放生態流量數量、泄放方式、監管要求保持不變。

b.昌馬水庫至雙塔水庫斷面河段生態流量和灌區農業灌溉基本配水相結合,灌溉輸水流量能夠保證生態用水。

c.雙塔水庫斷面要同時滿足生態基流和《敦煌水資源合理利用與生態保護綜合規劃(2011—2020)》生態流量總水量要求,第一季度泄放1～2次,泄放水量約為1100萬m3;第二季度泄放1～2次,泄放水量約為1886萬m3;第三季度泄放2～3次,泄放水量約為2700萬m3;第四季度泄放2～3次,泄放水量約為2370萬m3;年總泄放生態水量不小于8056萬m3,泄放流量約為15.00～25.00m3/s,集中大流量泄放。在泄放過程中,各季度總量仍可小幅度調整,但年泄放總量不得小于8056萬m3。

3.2 保障措施建議

a.疏勒河水也是流域內地下水主要補給來源,河水直接或間接補充地下水,成為自然界長期儲備的清潔水源,在保障流域內生產生活和基本生態方面發揮著不可替代的作用。進一步加強沿河生態流量泄放監管,加強地下水資源管理,壓減地下水開采,修復地下水超采區,保持水位穩定,保障生態健康,是保障經濟社會可持續發展的基礎。

b.受自然氣候條件影響,疏勒河流域冬季結冰,夏季用水高峰期水量不足,枯水期沿河滲漏蒸發量較大,輸水短距離即消失耗干,難以保證全河段生態補水,生態流量難以達到較好效果。鑒于酒泉市黨河下游河道近年來采取的集中大流量泄放生態水量與日常小流量泄放相結合的保障做法,生態補水效果較好,建議疏勒河流域生態流量泄放也采取集中時段大流量下泄和小流量不間斷泄放相結合的辦法,保持生態水量泄放的足量和泄放實際效果。

c.加強水生態流量管理,在泄放生態流量河段必要的分水口、引水口控制斷面安裝生態流量計量自動監測設備,明確控制斷面下泄生態流量責任單位和責任人,落實生態水量泄放保障措施。確保生態水量全部用于生態補水,防止上游泄放、下游無序不當引水的發生。