觀法自然 順時而謀

王開湘

(甘肅省水利水電勘測設計研究院，甘肅蘭州730000)

觀法自然是指科學的觀察、總結河西走廊古地理環(huán)境演變的自然規(guī)律;順時而謀是指順應自然規(guī)律，籌劃阻止民勤成為“第二個羅布泊”的措施。新中國成立后，民勤人民與干旱、風沙進行了頑強的斗爭，到1970年曾取得了人進沙退、綠樹成陰的生態(tài)環(huán)境，1970年以后，石羊河流域氣候日趨干旱而中、上游地區(qū)人口猛增，加之大開荒和水利設施的齊備，紅崖山水庫入庫流量大幅度減少，為了生存，民勤人民不得不大量開采地下水，致使紅庫灌區(qū)的地下水位以每年0.5～0.9 m的速度急劇下降(至今地下水位下降最大的泉山區(qū)達30～40 m)，大面積防沙林消亡，紅庫灌區(qū)荒漠化、沙漠化現象加劇，巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠合攏在即，但是干旱環(huán)境時段是地質時代中必然的結果，人類的活動無疑加速了生態(tài)環(huán)境惡化的進程，青藏高原的隆升使干旱氣候的時段放大、延長并且在一定的地質時期內不可逆轉，若不采取跨流域調水的措施來治理民勤的生態(tài)環(huán)境，民勤將會成為“第二個羅布泊”。

1 新仙女木事件的啟示

2.1 新仙女木事件

新仙女木事件是指第四紀晚更新世末、全新世初，全球氣候由溫暖濕潤快速轉變?yōu)楹涓珊档奶鞖馔蛔兪录?。是全球性氣候降溫突變事件。甘肅省地勘局水文地質勘察院曹興山教授等人關于《河西走廊地質記錄中的新仙女木事件及其前后古地理環(huán)境演變》的研究結果表明(下簡稱《環(huán)境演變》)［1］:“新仙女木事件使河西走廊晚更新世末轉溫暖濕潤的氣候在12.0～10.0 Ka·B·P之間發(fā)生間斷。降溫其間，突發(fā)性洪水、干旱、風暴、沙暴、塵暴極端事件和突發(fā)火災頻繁發(fā)生。降水減少，湖泊干涸，生態(tài)環(huán)境惡劣，沙漠化日益嚴重?！孪膳臼录募眲〗禍睾颓嗖馗咴穆∩皟让晒鸥咴男纬?，對本區(qū)古地理環(huán)境和古水文環(huán)境的影響無疑起到了放大作用”。也就是說在新仙女木事件及其前后，河西走廊古地理環(huán)境經歷了溫暖濕潤—干旱、沙漠化—溫暖濕潤—干旱、沙漠化的演變過程，青藏高原的隆升及內蒙古高原的形成放大了對環(huán)境的影響。

1.2 石羊河流域新仙女木事件前后的氣候特征

1.2.1 新仙女木事件之前的氣候特征

在《環(huán)境演變》［1］中對新仙女木降溫事件之前的晚更新世晚期的氣候特征進行了如下闡述:氣溫逐漸升高，青藏高原大冰蓋完全解體。祁連山和阿爾金山地區(qū)雪線上升，冰川退縮。因氣候轉暖，空氣濕潤，降水普遍增加，山區(qū)雨水和融冰化雪水猛增。用比擬法推算出石羊河流域祁連山區(qū)降水量800～850 mm，河西走廊平原區(qū)降水量為300～400 mm，蒸發(fā)量約500 mm……山區(qū)匯入河西走廊平原區(qū)的河川徑流量充足。其中石羊河流域為62億 m3/a左右，是現狀河川徑流量15.4億 m3/a的4倍……。

1.2.2 新仙女木事件期間(1.2～1.0萬年之間)的氣候特征

新仙女木降溫事件影響范圍廣，降溫幅度大，實際上應歸屬末次冰期中最后冰期極盛期。在《環(huán)境演變》［1］中用比擬方法確定和推算出該階段的大氣降水量為:石羊河流域祁連山區(qū)約100～150 mm，河西走廊平原區(qū)約20～40 mm，蒸發(fā)量約4 000 mm以上;依據降水量推算，石羊河流域出山口河川徑流量為3.7～4.3億 m3/a，是現代河川徑流量的26%左右。

1.2.3 新仙女木事件之后的氣候特征

寒冷干旱的新仙女木降溫事件之后古水文環(huán)境轉佳。河西走廊地區(qū)因降水量增多，蒸發(fā)量減少，空氣濕潤，植被繁茂;水流沖刷、搬運、堆積作用加強。新仙女木降溫事件期間形成的茫茫沙海葬身湖底。

在《環(huán)境演變》［1］中用比擬法推算出:石羊河流域祁連山地區(qū)大氣降水量為850～900 mm，河西走廊平原區(qū)大氣降水量為300～350 mm，蒸發(fā)量約為500 mm左右;依據河西走廊平原區(qū)湖沼范圍、蒸發(fā)量及祁連山區(qū)大氣降水量，推算出祁連山地區(qū)地表水出山口徑流量總計為266億 m3/a，其中石羊河流域為65億 m3/a，是現狀河川徑流量的4.2倍。

1.2.4 石羊河流域當下的氣候特征

距今4－5千年起，石羊河流域又一次逐漸趨于干旱，當下的氣候特征是:南部祁連山高寒半干旱半濕潤區(qū)(海拔2 000～5 000 m)年降水量300～600 mm，年蒸發(fā)量700～1 200 mm;中部走廊平原溫涼干旱區(qū)(海拔1 500～2 000 m)年降水量150～300 mm，年蒸發(fā)量1 300～2 000 mm;北部溫暖干旱區(qū)(包括民勤全部、古浪北部、武威東北部、金昌市龍首山以北等地域，海拔1 300～1 500 m)年降水量小于150 mm，民勤北部接近騰格里沙漠邊緣地帶年降水量50 mm，年蒸發(fā)量2 000～2 600 mm。

石羊河流域八條河流出山口多年平均天然年徑流量14.54億 m3/a，11條獨立小溝小河多年平均徑流量和淺山區(qū)產水量，分別為0.48億 m3/a和0.58億 m3/a。流域地表水資源總量為15.60億 m3/a。

2 人類活動對石羊河流域生態(tài)環(huán)境的影響

2.1 蘭州地震研究所的研究結論［2］

石羊河發(fā)源于河西走廊東端冷龍嶺向北流至民勤，在自然水系時代(主要史前)，它與金川河匯合入終端湖(后稱豬野澤)，東西長曾達200 km。戰(zhàn)國至西漢時期湖面縮小，沿岸產生了沼澤平原與綠洲。其后兩河下游三角洲擴大，豬野澤被分隔成互不連通的東海和西海。隋唐以后，河流分支愈來愈多，大部分常年流水變?yōu)榧竟?jié)流水，每一叉流尾端在洪水期聚積成大小不等湖泊，其中最大為白亭海。至1840年到解放前夕，原來諸湖消失，變成湖灘荒地，石羊河下游分為東大河、新河、小西河及大西河四個叉道，以東大河為主流，大部分水流分別流入灌溉渠道，其它諸河已成干涸河床。

豬野澤的變化以至最終消失，除氣候因素趨向干旱，人為原因—天然植被破壞及武威盆地農業(yè)用水外，晚第四紀以來青藏高原強烈隆升運動也是不容忽視的重要因素。

2.2 柳林湖的歷史變遷［3］

柳林湖簡稱“湖區(qū)”，位于民勤東北部，石羊河流域最下游，系石羊河古終端湖的一部分。早在下更新世為第四紀的主要沉積湖，全新世晚期氣候趨于干旱，湖泊縮小。

距今4千年前，民勤盆地從一個很大的內陸湖盆逐漸變成具有湖泊－沼澤－綠洲－戈壁草原的多類型地貌，民勤綠洲形成。隨著漢王朝向河西走廊實行大規(guī)模移民開墾，石羊河流域的水源在上下游之間發(fā)生不平衡現象，民勤北部綠洲逐漸發(fā)生干涸危機。到晉隋之時，柳林湖變成了湖沼地。

明成化之后，民勤地方正式打起移民屯墾的大旗，柳林湖的生態(tài)環(huán)境急劇惡化，全區(qū)植被逐漸稀疏，不少地方蓋上厚厚的鹽漬硬被。

柳林湖較大規(guī)模開墾是清雍正年間之事，晚于縣屬其它地區(qū)約4百年。到清代中葉，民勤農業(yè)墾殖業(yè)進入全盛時期，人口猛增，開墾面積迅速擴大，導致北部綠洲缺水問題日益嚴重，尤其使地處綠洲北部末梢的柳林湖幾近枯竭。至1924年，由于著名的“山南之沖”被治理，青土湖再無洪水匯入，因而成了無源死湖，50年代末，青土湖徹底枯竭干涸了。

3 樓蘭古國的消亡和羅布泊的形成［4］

羅布泊在新疆若羌縣境東北部，曾經是我國西北干旱地區(qū)最大的湖泊，海拔780 m，湖面達1.2萬 km2，上世紀初仍達500 km2，但至1972年，最終干涸。

古羅布泊誕生于第三紀末、第四紀初，距今已有200萬年，面積約2萬 km2以上，在新構造運動影響下，湖盆地自南向北傾斜抬升，分割成幾塊洼地。現在羅布泊是盆地北部最低、最大的一個洼地，曾經是塔里木盆地的積水中心，古代發(fā)源于天山、昆侖山和阿爾金山的流域水源注入羅布洼地形成湖泊。

新石器時代人類便涉足這里，青銅器時代這里人口繁盛，這時恰值高溫期，羅布泊湖面廣闊，環(huán)境適宜，樓蘭古國大約在此時形成，樓蘭人在羅布泊邊筑造了10多萬m2的樓蘭古城。但此后進入降溫期后，河水減少，湖泊縮減，沙漠擴大。在距今約2千年左右干旱化加劇。在公元前后至四世紀(中原的漢朝到北魏時期)，樓蘭古城消亡。

中科院羅布泊環(huán)境鉆探科學考察隊對羅布泊進行了全面系統(tǒng)的環(huán)境科學考察。考察隊認為:據初步推斷，隨著青藏高原在距今7到8萬年前的快速隆升，羅布泊由南向北遷移，干旱化逐步加劇，最后導致整個湖泊干涸。

中國科學院地質與地球物理研究所的周昆叔教授則認為，羅布泊干涸的原因很復雜。這里面既是全球性的問題，也是地域性的問題，除了自然方面的原因，還有人為方面的因素。即:全球氣候旱化是大背景，青藏高原隆起是地域因素，人類過度開發(fā)加速羅布泊消亡。

樓蘭古國的消亡和羅布泊的干涸再一次證明了新仙女木事件對我國西北地區(qū)氣候的影響程度，證明了青藏高原的隆升使西北干旱氣候和時段的放大和延長，證明了人類活動加速了沙漠化的進程。同時也告訴我們，青藏高原的隆升不僅放大而且使這個過程在一定的地質時段內不可逆的惡性結果，具體地說，西北內陸地區(qū)高強度的蒸發(fā)及大氣循環(huán)帶走了內陸地區(qū)的地表水資源，形成了青藏高原的雪山、冰川和降水，青藏高原的大部分冰雪融水和大氣降水又由雅魯藏布江、怒江、瀾蒼江、長江等河流匯入了大海，而太平洋和印度洋的暖濕氣流幾乎都很少到達西北內陸地區(qū)。證明了“大西線調水救中國”觀點的正確性。

4 石羊河水量在近代的變化［5］

由甘肅省水文水資源勘測局已發(fā)布的水文年鑒，可計算得出石羊河流域上游5河(西營河、金塔河、扎木河、黃羊河、古浪河)1956－1997年42年間年平均流量為29.9 m3/s，可得出上游5河來水量與香家灣過水量(紅庫入庫量)每5年平均值對比表(見表1)，由表1可以看出，同是接近平水年的1961－1965年和1981－1985年，區(qū)間耗水量增加了1.93億 m3/a，占上游來水量20.6%，紅庫入庫水量減少了1.84億 m3/a，占上游來水量的19.6%。同是枯水年，1971－1975年和1991－1995年，區(qū)間耗水量增加了1.91億 m3/a，占上游來水量的22.7%，紅庫入庫水量減少了1.88億 m3/a，占上游來水量的22.3%;1956－1995年40年間上游來水量減少了2.9億 m3，紅庫入庫量由5.23億 m3/a減少至 1.65億m3，減少了3.58億 m3/a，紅崖山水庫入庫流量由原來上游來水量的46.9%降至19.3%。

由表1還可看出，上游來水量呈遞減趨勢，減少量占平均來水量的30.8%(由11.16 億 m3/a減至 8.26 億 m3/a).紅庫入庫量呈大幅減少趨勢，減少量占平均來水量的38%(由5.23億 m3/a減至1.65億 m3/a)，尤其是1976－1980年，由1956－1960年的5.23億 m3/a銳減至2.7億 m3/a，減少量占平均來水量的26.8%。若不是民勤人民開采地下水灌溉農田、林草和治沙防沙，民勤人民就無法在這塊土地上生存，民勤綠洲很可能在上個世紀末消亡。

表1 1956－1997年42 a間上游5河來水量與香家灣過水量對比

5 維護民勤綠洲的地表水缺口

經研究資料表明［6］:紅庫灌區(qū)地下水資源占有量0.337(0.687 ～0.35)億 m3/a(其中，降水入滲補給量 0.047 億m3/a，阿拉古山—紅崖山大斷面地下徑流量0.130億 m3/a，騰格里沙漠地下徑流量0.510億 m3/a(應除去0.35億 m3/a的潛水蒸發(fā)量)，紅庫灌區(qū)占有水資源總量2.599億 m3/a(其中香家灣地表水過水量1.652億 m3/a，地下水資源占有量0.337億 m3/a，景電二期民調水量0.61億 m3/a)。據不完全統(tǒng)計，民勤縣紅庫灌區(qū)綠洲面積13.126 6萬 hm2(只含壩區(qū)、泉山區(qū)、湖區(qū))，總灌溉面積6.667萬 hm2(其中農作物灌溉面積4萬 hm2，人均0.133 hm2(約2畝)，林草地灌溉面積2.667萬 hm2)，生態(tài)林草地6.459 6 hm2(搬遷移民的荒地、治沙、防沙的林草地等)，隨著地下水位的下降荒地趨于荒漠化、沙漠化，未灌溉的生態(tài)林草地大面積枯萎。若不保住生態(tài)林草地，農作物將被風沙掩埋，民勤人民將無法在惡劣的環(huán)境中生存下去。若想保住民勤綠洲，生態(tài)林草地亦需灌溉，若按田間耗水定額7 311 m3/hm2計，保住民勤綠洲的水資源需求量為:9.597億 m3/a，除去紅庫灌區(qū)水資源總占有量2.599億 m3/a，將有6.998億 m3/a的水資源缺口，若要恢復到上世紀50年代末的綠洲面積，也有大于3.58億 m3/a(5.23 ～1.65)的地表水資源缺口。

生態(tài)環(huán)境治理的制約瓶頸是水?！陡拭C省“九五”水利計劃和2010年水利戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(初稿)》提出的黃河大柳樹庫區(qū)引水方案是從庫區(qū)提水，穿越騰格里沙漠最后直接進入民勤總干渠。渠線長247 m，設計流量403/s，年引水量6.0億m3/a。但該方案并未列入國家“十一五”規(guī)劃，也就是說2020年以前，該方案無實施之可能?，F已竣工景電二期引黃濟勤工程、有待實施的黃河大柳樹庫區(qū)引水方案，除工程投資大，高昂的水費和管理費將使民勤人民不堪負重。

跨流域調水方案要附合國家整體規(guī)劃，解決中國西部干旱地區(qū)和黃河流域的水資源短缺的最終方案是南水北調西線工程或大西線調水工程。從大同河(青海省門源縣青石嘴向上游12 m附近)引水，穿越冷龍嶺自流至永昌縣境內的東大河再引水至紅崖山水庫，也許是一個可行的方案。其有利條件有:(1)符合國家整體規(guī)劃;(2)可自流引水，水費和管理費用低;(3)落差大，可用引水發(fā)電降低工程造價;(4)引硫濟金工程積累該地區(qū)長隧洞施工的經驗。

但是跨流域調水無論哪一種調水方案都需要一個施工工期，在施工期內水資源的缺乏直接危及紅庫灌區(qū)人民的生存和民勤縣生態(tài)環(huán)境的惡化。引硫濟金工程引水流量4.5 m3/s，加大引水流量16.6 m3/s，若經國家和省政府協(xié)調加調10 m3/s的水量用于紅庫灌區(qū)農作物灌溉和生態(tài)環(huán)境治理，可解目前的燃眉之急。

6 結語

樓蘭古國的消亡和羅布泊的干涸、新仙女木事件對我國西北地區(qū)氣候的影響程度告訴我們:人類活動的時段和地質事件記錄的時段是無法比擬的，若不解決水資源缺口，民勤成為第二個“羅布泊”只是時間的問題，若非上世紀70年代初－上世紀末民勤人民開采地下水維護民勤綠洲，民勤綠洲可能消亡了。樓蘭古國的消亡還告訴我們:“人退沙退”是一個自欺欺人的謬談。不讓民勤成為第二個“羅布泊”，保住民勤綠洲，水是制約的瓶頸。在保證紅庫入庫流量1.65億m3/a的基礎上，仍需從外流域調入6.998億 m3/a以上的生態(tài)用水。

但是跨流域調水無論哪一種調水方案都需要一個較長的施工工期，在施工期內水資源的缺乏直接危及紅庫灌區(qū)人民的生存和民勤縣的生態(tài)環(huán)境，加大引硫濟金引水量是解決目前紅庫灌區(qū)水資源匱乏這燃眉之急的最佳方案。

［1］曹興山，赫明林，曹炳媛.西走廊地質記錄中的新仙女木事件及其前后古地理環(huán)境演變［J］.地質學報.2002，11(1).

［2］楊斌，周俊喜.黑河龍首水電站主要斷層活動年代鑒定及構造穩(wěn)定性評價［R］.蘭州:國家地震局蘭州地震研究所.1997.

［3］李玉壽，常厚春.柳林湖的歷史變遷［N］.甘肅日報.1997－10－26(1).

［4］羅布泊.百度百科.http://baike.baidu.com/view/6978.htm.

［5］陳滿祥.石羊河水量的時空變遷［J］.甘肅省水利水電技術.1999，35(1).

［6］曹相云.穩(wěn)源節(jié)流保綠洲［J］.甘肅省水利水電技術.1999，35(1).