塔里木河流域“三源一干”防洪短板及治理措施建議

王露陽，李 江，2，鄭 剛，陳紅川，張 葉

(1.新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫爾勒 841000；2.新疆水利學會，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

新疆地理位置特殊，地處亞歐大陸腹地，位于西北內陸干旱區，但隨著全球氣候極端性變化的大幅度增加，新疆氣候特征也隨之發生了顯著變化。施雅風等認為西北內陸地區的氣候條件正在由暖干化轉向暖濕化[1]。馮思等指出，隨著氣溫快速上升，致使空間水循環速度加快，進而引起了新疆部分地區的降水量呈現顯著增加的趨勢[2]。慈暉等多名學者以多種極端性降水指標系為參照，系統分析了新疆的極端降水過程，發現強降水過程較之以前，其變幅急劇增大，致使新疆洪旱災害等極端性水文事件的發生頻率呈現顯著增加趨勢[3]，而新疆降水過程的極端性變化致使近幾十年內的洪澇災害顯著上升[4]。有學者研究表明：新疆洪水頻次增加，洪峰流量增大[5]，“雙峰型”洪水發生可能性上升，并且因洪災導致的社會受災面積、人數、經濟損失也呈顯著增加趨勢[6]，所造成的社會經濟損失越來越大，而“三山夾兩盆”的獨特地貌特征，把新疆分割成北疆、南疆和東疆，占據新疆地理面積2/3的南疆成為受氣候變化等外界因素影響最大的區域。從水資源、流域面積等角度出發，由阿克蘇河、和田河、葉爾羌河、喀什噶爾河、開都河、干流等九大水系組成的塔里木河流域幾乎涵蓋了整個南疆區域，因此南疆也可泛指塔里木河流域(以下簡稱塔河流域)[7]，如圖1所示。歷史上流域內的九大水系均有水從不同處匯入塔河干流，奔流而下，但受人類活動、區位地理、氣候變化等因素的影響，渭干河、克里雅河、喀什噶爾河等逐漸與塔河干流失去地表水聯系，目前僅有阿克蘇河、和田河、葉爾羌河3條主要源流向干流供水[8]。在3條源流中，阿克蘇河是塔河干流水量的主要源流區，其次是和田河，葉爾羌河所占的比重最小，但是葉爾羌河、和田河汛期時的突發性洪水有時也會影響塔河干流的洪水。據實測資料統計，從阿克蘇河、和田河、葉爾羌河來的洪水分別占塔河干流阿拉爾斷面洪峰流量的比重為62.2%、36.2%和1.6%，占3天洪量比重分別為54.3%、44.7%和1.0%[9]。受氣候變化影響，尤其是近十年來的平水偏豐水情，洪澇已經成為塔河流域最主要、影響程度較大的一種自然災害，對該流域內的社會經濟、生產生活產生了極大的危害，因此綜合分析塔河流域防洪短板，并提出相應對策措施，對于構建流域防洪保障體系具有積極意義。

圖1 塔里木河流域地理位置

1 塔河流域“三源一干”防洪體系現狀分析

1.1 現行防洪工程措施

(1)阿克蘇河防洪主要在托什干河、庫瑪拉克河和阿克蘇河干流，其中，新疆大石峽水利樞紐工程作為庫瑪拉克河上的山區控制性水庫，總庫容11.7億m3，計劃2025年10月下閘蓄水；托什干河山區控制性工程于2021年開工建設，總庫容7.73億m3，同時河道已建永久性防洪工程131km。

和田河防洪主要在玉龍喀什河和喀拉喀什河兩支流，其中，玉龍喀什河在建山區控制性工程玉龍喀什水利樞紐于2020年開工建設，總庫容5.36億m3；喀拉喀什河已建的山區控制性工程烏魯瓦提水利樞紐于2002年投入運行，總庫容3.34億m3，同時河道已建永久性防洪工程86km。

(2)葉爾羌河主防洪主要在干流、支流塔什庫爾干河、提孜那甫河和烏魯克河，其中，干流的阿爾塔什水利樞紐于2019年11月下閘蓄水，總庫容22.49億m3；支流塔什庫爾干河的下坂地水利樞紐工程已發揮效益，總庫容8.67億m3；提孜那甫河在建山區控制性工程莫莫克水利樞紐，總庫容0.92億m3；同時河道已建永久性防洪工程381.8km。

塔河干流起于阿克蘇河、葉爾羌河以及和田河交匯處的肖夾克，歸宿于臺特瑪湖，全長1321km。于塔河近期綜合治理工程實施后，在洪水漫溢頻繁，跑水嚴重的河段兩岸共修建輸水堤649.45km。

1.2 現行防洪非工程措施

目前，占塔河干流3天洪量比重分別為54.3%、44.7%和1.0%的阿克蘇河、和田河、葉爾羌河[9]管理機構已由塔河流域管理局實現了統一管理，但受限于現狀信息化管理程度低，相關監控設施覆蓋率僅有20%等情況，加之未能建立全流域統一調度管理機制，“電調服從水調”的運行模式尚在探索之中，現狀流域防洪“非工程”體系仍存在不完善的問題。

2 塔河流域“三源一干”防洪短板分析

塔河流域“三源一干”范圍內涉及水系較多，多發源于天山及昆侖山，向塔里木盆地匯集，出山口以下大多會形成不同程度的洪水災害。隨著流域經濟社會的不斷發展及人民生產力的不斷提高，已逐步構建起相應防洪體系，但距科學式的“工程+非工程”措施相結合的現代化防洪工程總體布局還相距較遠。

2.1 “庫堤結合”總體布局尚未完全建立

近年來，隨著水利事業的不斷發展，為優化水資源配置，充分發揮山區控制性水庫在防洪體系中的骨干龍頭作用，以自治區人民政府已批準的規劃為依據，阿爾塔什水利樞紐、大石峽水利樞紐、下坂地水利樞紐紛紛上馬修建。其中，葉爾羌河干流阿爾塔什水利樞紐、塔什庫爾干河下坂地水利樞紐，喀拉喀什河烏魯瓦提水利樞紐均已發揮防洪調蓄作用，控制下泄流量，但尚有部分支流控制性山區水庫處于在建之中，未能發揮作用，如托什干河山區控制性工程、玉龍喀什河玉龍喀什水利樞紐等。河流防洪戰線長，河道防洪主要針對重點防洪保護對象修建可較高等級的防洪工程，針對分布廣泛的一般農防保護河段工程建設滯后且標準低，見表1。由表1可知，“三源一干”雖然修建了大量堤防工程，但修建標準較低，阿克蘇河無2級堤防，3級堤防占比15.81%，4級堤防占比22.57%，5級堤防占比59.02%，5級以下堤防占比2.59%；和田河2級堤防占比17.24%，3級堤防占比5.16%，4級堤防占比15.34%，5級堤防占比62.36%，無5級以下堤防；葉爾羌河無2級堤防，3級堤防占比0.79%，4級堤防占比0.91%，5級堤防占比53.77%，5級以下堤防占比45.21%；塔河干流無2級、3級、4級和5級以下堤防，均為5級堤防。據統計，因受2022年特豐水情影響，和田河流域出現洪水險情，部分堤防存在跑水現象，塔河干流出現連續超警戒洪水，30余處堤防決口跑水。

表1 塔河流域“三源一干”堤防長度

2.2 堤防工程結構型式存在不足

塔河流域“三源一干”堤防長度2041.04km，其中輸水堤長度632.05km，河道防護長度1408.99km。葉爾羌河干流段共實施了79段河道防洪工程，該工程以堤防和護岸為主，98%以上為5級及5級以下防洪標準。阿克蘇河3級、4級、5級、5級以下堤防占比分別為15.81%、22.57%、59.02%、2.59%。吳煜[10]系統分析了現狀漿砌石結構坡面防護堤、格賓石籠護腳+下漿砌石結構+上現澆板襯砌防護堤、格賓石籠防沖+帶排水孔混凝土襯砌護坡防護堤的優劣性；馬蘇文[11]從經濟性等方面系統對比了全堤防模式下的防洪工程布局；彭兆軒、翟超[12-13]等學者明確指出和田河防洪主要問題之一便是已建堤防建設質量差，防洪標準低，并就相應防洪形式進行了探索。雖然大量學者多角度對比了“三源一干”堤防形式的優劣性，但截至目前，尚未構建一套較為科學的流域堤防評價體系。

2.3 “四預”體系不完善

(1)針對“四預”體系——算據，流域內的水利部門信息資源整合化嚴重滯后，水利基礎設施信息不全，基礎數據及其標準存在差異性，在不同層級、機構之間存在“重采集、重存儲，輕整理、輕分析”的現象；以流域、地方等分散性建設的信息基礎設施條塊分割、相互封閉，制約了水利統合性算據效益的良性發揮。水利行業之外的相關部門資源共享程度不足，尤其是在防洪、抗旱等極端性災害現象是，其氣象數據、空間數據等，還未能實現實時共享。

(2)針對“四預”體系——算力，以當前構建流域數字孿生系統，現有數據系統目前仍采用物理部署的方法架設，購入大量的算力設備，而非使用云算力軟架構[14]，未能形成流域內相互調用算力的“水利云”軟架構。面對當前推進的數字孿生流域建設，計算能力存在兩極分化現象，一方面是云計算能力嚴重不足，大量影像信息和空間信息分析、大數據挖掘、基于高精度分布式水文模型的洪水預報等缺乏足夠“算力”；另一方面存在過度算力冗余現象，在滿足提高系統可靠性、可利用性和效率基礎上，大量物理型算力設備因網絡隔離造成算力浪費。

(3)針對“四預”體系——算法，流域內各水利單位雖然在水文、洪水預測預報等方面開發了部分模型，但就模型嵌入系統運行而言，與實際情況有較大差距，在當前氣候邊界條件復雜多變情況下，模型優化性難以持續，同時也缺乏專人維護，流域內自然環境和社會環境變化較快，尤其是針對南疆多變的地理環境，加之塔河擺蕩式河流的特點，單一的模型很難滿足流域水資源管理需求。流域整體性、系統性的模型尚未統一構建，許多開發的模型從針對性、功能性而言較為單一，對現有結構化數據建模還剛剛開始，對視頻數據分析、互聯網的大數據分析等智慧化技術還未展開。

2.4 流域防洪規劃尚未完全獲批且內容亟需修改

防洪規劃是江河、湖泊治理和防洪工程設施建設的基本依據。重視編制防洪規劃，全面考慮防洪工作，嚴格執行防洪規劃，方能保證防洪工作的有序進行，減少重復建設，避免人力、財力和物力的浪費，使各項防洪措施發揮最佳的防洪效益。截至目前，塔河流域“三源一干”防洪規劃中，葉爾羌河流域防洪規劃于2003年獲自治區人民政府批復；和田河流域防洪規劃于2003年獲和田地區行署批復；阿克蘇河流域防洪規劃于2000年由自治區人民政府報送水利部；塔里木河干流防洪規劃于2012年編制完成。目前防洪規劃所面臨批復年限過長，內容無法滿足先行防洪需要和未來防洪要求等問題。

2.5 流域蓄滯洪區建設滯后

蓄滯洪區是我國流域防洪減災體系的重要組成部分，是保障重點防洪安全，減輕災害的有效措施，基本保障了江河中下游重要城市和重要防洪地區的安全。根據《蓄滯洪區修訂名錄》(2010)，1950—2021年國家蓄滯洪區有98處，主要分布在長江、黃河、淮河和海河四大河流兩岸的中下游平原，其中的66處蓄滯洪區共啟用424次[15]，累計蓄滯洪量1400多億m3，其中長江流域的荊江分洪區1954年3次開閘分洪，蓄滯洪水122.6億m3，足見蓄滯洪區的作用，但據調查，塔河流域“三源一干”未建立相應的蓄滯洪區，尤其是在暖濕氣候影響下，面對豐水年，尤其2022年為特豐水年，“三源”來水量為291.62億m3，較多年平均多85.59億m3，受限于當前水利工程，造成分洪引洪能力不足，同時流域(尤其是塔河干流)蓄滯洪區規劃、建設與管理滯后，既不利于洪水資源化利用，也成為流域防洪體系的薄弱環節，一旦發生流域性洪水，難以利用蓄滯洪區分蓄洪水，不利于流域防洪能力提升。

2.6 流域洪水災害風險評估工作開展較晚

加強自然災害防治，建立高效科學的自然災害防治體系，提高全社會自然災害防治能力，關系國計民生，關乎社會穩定。大量學者就流域洪水災害風險評估方面做了大量研究。王天久[16]開展了黃河內蒙古段冰凌洪水災害風險評估工作，田玉剛[17]等對洞庭湖地區洪水災害風險開展了評估工作。塔河流域管理局于2022年8月委托設計單位開展了洪水淹沒圖、洪水風險區劃圖和防治區劃圖的編制工作，目前已取得相應成果，但仍反映出流域洪水災害風險評估區劃工作開展時間較晚，工作滯后，不利于流域防洪體系的構建。

3 新形勢下流域“三源一干”防洪保障體系構建

針對塔河流域面臨新形勢，按照“補短板、提標準、消隱患、強監管”的要求，在已有防洪工程體系的基礎上，形成針對已有“堤庫結合”總體布局補齊防汛短板為重點，以提質升級和標準提升為核心，以消除薄弱環節和風險隱患為關鍵，完善防洪減災工程體系，即形成“山區庫蓄+堤防建設+蓄滯洪區”的防洪工程體系布局；以強化監測預警為基礎，防洪風險控制為保障，構建防洪減災非工程體系，即形成“四預建設+數字孿生流域+風險評估+水庫聯合調度”的防洪工程體系布局；著力打造塔河流域安全型、智慧型、生態型流域，構建“工程措施+非工程措施”相結合的防洪減災安全保障體系，全面提升流域防洪減災能力。防洪保障體系如圖2所示。

圖2 塔里木河流域“三源一干”防洪保障體系

4 對策與建議

構建“工程措施+非工程措施”相結合的流域防洪減災安全保障體系，相關措施在相應政策、資金、管理措施等有效保障下，均可實現，并發揮相應效益。

(1)加快山區控制性水庫建設。基于塔河流域洪水河流洪水類型多，洪災發生頻繁特點，尤其是近10年來豐水年趨勢，僅以當前已建成的烏魯瓦提水利樞紐、阿爾塔什水利樞紐及下坂地水利樞紐，難以滿足防洪調度需求，需加快推進大石峽水利樞紐、玉龍喀什水利樞紐建設，同時加快推進阿合奇水利樞紐前期工作，以便盡早發揮防洪效益。

(2)與時俱進開展防洪規劃修編工作。防洪規劃在實施大規模江河防洪治理、提升洪澇災害防御能力、抵御洪澇災害風險等方面發揮了重要作用，施取得了顯著的防洪減災效益。當下，流域防洪減災工作面臨新形勢、新要求、新挑戰，按照水利部印發的《關于開展七大流域防洪規劃修編工作的通知》及任務書要求，在綜合評價葉爾羌河流域防洪規劃基礎上，重啟該流域防洪規劃修編工作，并加快阿克蘇河、和田河、塔河干流的防洪規劃報送、審批工作。同時結合流域洪水災害風險評估區劃所劃定的洪水淹沒圖、洪水風險區劃圖和防治區劃圖，重新規劃河道岸線保護范圍，進一步明確河道堤防整治范圍，為優化“庫堤結合”模式奠定基礎。

(3)盡快開展水庫群模擬調度研究。水庫群聯合調度可以捕捉徑流入庫時的時空差異，充分發揮多水庫的庫容補償與水文補償作用，最大限度的削減洪峰流量，充分發揮水庫滯洪庫容作用，提升水庫削峰滯洪能力，進一步提高流域對水資源在時空上的優化配置能力。建議研究流域的防洪現狀，分析下坂地水利樞紐、阿爾塔什水利樞紐電力生產情況，以歷史典型洪水為基礎，分析不同來水情況的梯級水庫防洪調度策略，形成防洪調度策略集，從而在洪水不成災前提下，抓穩防洪、蓄水兩個效益。

(4)開展數字孿生流域的試點工作。數字孿生流域要以數字化、網絡化、智能化為主線，以數字化為主線、智能化模擬、精準化決策為路徑，從而構建物理流域時空數據為底座，實現與物理流域同步仿真運行、虛實交互、迭代優化、支撐“四預”，要優化頂層設計謀劃，切忌一哄而上，借助七大流域已構建的數字孿生平臺，盡快開展塔河流域開都-孔雀河數字孿生流域試點工作，為日后構建塔河流域數字孿生奠定基礎，為新階段塔河流域高質量發展提供有力支撐和強力驅動。