塔里木河干流生態(tài)保護(hù)輸水成效分析

陳 瑞

（新疆塔里木河流域干流管理局吐皮塔西提管理站，新疆 庫(kù)爾勒841000）

新疆南部的塔里木河全長(zhǎng)2430km，干流全長(zhǎng)1321km，是我國(guó)最長(zhǎng)的內(nèi)陸河，也被稱為南疆人民的母親河，同時(shí)塔里木河流域也是中國(guó)最為脆弱的生態(tài)區(qū)之一［1-3］。 20世紀(jì)50年代開始，由于大規(guī)模農(nóng)業(yè)開發(fā)，水資源過度利用，致使整個(gè)流域水資源出現(xiàn)分配失調(diào)的現(xiàn)象，由于塔里木河下游斷流，臺(tái)特瑪湖曾一度干涸，成為風(fēng)沙的主要策源地。塔河下游大西海子水庫(kù)以下360km 河道斷流近30年，大量植被物種衰敗，地下水位急劇下降，生態(tài)遭受破壞，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)和生活及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展［4-5］。

塔里木河近期綜合治理工程作為一個(gè)以生態(tài)建設(shè)為核心的項(xiàng)目，經(jīng)過多年來的各方共同努力，取得了令人矚目的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治和生態(tài)效益，尤其是生態(tài)效益極為顯著。 本文以塔里木河生態(tài)輸水之后水量轉(zhuǎn)化、水質(zhì)變化、地下水埋深及植被面積及植被覆蓋度變化等指標(biāo)為研究對(duì)象，初步探討了變化規(guī)律，為今后生態(tài)輸水工作提供更為有效的數(shù)據(jù)參考。

1 研究區(qū)域概況

塔里木河下游屬大陸干旱性氣候，年均氣溫10.7 ℃，年積溫4167.7 ℃，太陽(yáng)總輻射量6180MJ/m2，年日照數(shù)3118.7h，無霜期220d，平均降水量33.6mm，年蒸發(fā)量2671.4mm，蒸發(fā)量為降水量的79倍，風(fēng)沙危害嚴(yán)重。 由于多年斷流，地下水位下降到5.85～10m，甚至以下，地下水含鹽量及礦化度都很高［6］。 塔河下游段地處新疆巴州尉犁縣與若羌縣的境內(nèi)，下游河道平均海拔高程825m。地勢(shì)呈西北高東南低的趨勢(shì)，地形大多平緩，下游河位于塔河下游的沖洪積平原區(qū)，東臨庫(kù)魯克沙漠，西為塔克拉瑪干沙漠。 臺(tái)特瑪湖湖盆區(qū)為流域的最低點(diǎn)，海拔高程801.5m。 土壤以細(xì)粒沙壤土為主。

2 生態(tài)輸水成效分析

2.1 生態(tài)輸水概況

為了拯救下游脆弱的“綠色走廊”，保護(hù)塔河沿線的生態(tài)環(huán)境，自2000年起，由國(guó)家投資107.39億元啟動(dòng)了塔里木河流域近期綜合治理工程，向下游生態(tài)輸水工程是其中項(xiàng)目之一［7-8］。 截至2018年，累計(jì)完成19次生態(tài)輸水，累計(jì)輸送生態(tài)水超過75億m3，平均每年下泄3.9億m3，現(xiàn)在水頭有16次注入尾閭臺(tái)特瑪湖，臺(tái)特瑪湖的湖面一度達(dá)611km2，達(dá)到了該湖湖面的歷史最大值。 塔河綜合治理極大改善了下游生態(tài)環(huán)境，生態(tài)輸水結(jié)束了下游河道斷流30年的歷史，有效遏制了兩邊沙漠的合攏趨勢(shì)，下游生態(tài)環(huán)境得到有效改善。

2.2 下游生態(tài)輸水水量轉(zhuǎn)化

生態(tài)輸水后，補(bǔ)給河道沿岸地下水量22.84億m3，占44.2%；補(bǔ)給包氣帶水量為25.23億m3，占48.8%；河道水面蒸發(fā)為1.15億m3，占2.2%； 入臺(tái)特瑪湖水量2.48億m3，占4.8%。 因此，生態(tài)輸水總量中扣除7%的水面蒸發(fā)和入湖水量，有93%的水量用于補(bǔ)給地下水及河道沿岸包氣帶，起到了恢復(fù)河岸地帶地下水環(huán)境的作用。

在英蘇和阿拉干（兩河匯合處）斷面，由于水量較大，地表水向地下水的轉(zhuǎn)化比例分別達(dá)到47.9%和44.3%；其后是喀爾達(dá)依和依干不及麻斷面，轉(zhuǎn)化比例分別為43.7%和42.0%。 對(duì)于地表水向土壤水的轉(zhuǎn)化，由于阿拉干河道較英蘇窄10m，因此在水量較大的條件下阿拉干易形成大范圍的漫溢，從而提高了該斷面地表水轉(zhuǎn)化為土壤水的比例。 受河寬和水量的雙重影響，阿拉干地表水轉(zhuǎn)化為土壤水的比例最高46.7%，其次是上斷面英蘇44.4%，最小值在下斷面依干不及麻38.6%。 在下游，地表水轉(zhuǎn)化為地下水和土壤水的比例分別為44.5%和42.6%； 結(jié)合水文監(jiān)測(cè)資料和水量平衡原理，4.9%的地表水用于河道外漫溢的水面蒸發(fā)，8.0%用于河道內(nèi)水面蒸發(fā)和流入尾閭臺(tái)特瑪湖。

2.3 水質(zhì)變化特點(diǎn)

通過野外調(diào)查和資料收集，測(cè)定英蘇、阿拉干及喀爾達(dá)依3個(gè)斷面輸水后水質(zhì)變化情況。研究發(fā)現(xiàn)表明輸水初期礦化度變幅較大，但隨著時(shí)間的推移，其變幅逐漸減小并趨于穩(wěn)定。 輸水量與地下水礦化度密切相關(guān)，2007～2009年輸水減少后，地下水礦化度有明顯的上升趨勢(shì)。 輸水前，由于長(zhǎng)期斷流，表層土壤在潛水蒸發(fā)作用下不斷積鹽，地下水處于濃縮狀態(tài)，礦化度初始值較高。 輸水后，表層的積鹽溶解于水并隨之滲入地下，潛水的礦化度會(huì)隨之上升，曲線出現(xiàn)一個(gè)峰值。經(jīng)過幾次輸水后，地下水的鹽分隨著地下水的運(yùn)移逐漸排向下游及河道兩側(cè)，因而礦化度的變幅逐漸減小。 截止到2017年，各斷面近河道區(qū)域地下水礦化度由輸水初期的5.3～7.8g/L降至1～3g/L，地下水質(zhì)明顯改善，淡化帶影響范圍1km。

2.4 地下水埋深

第2次～第4次平均生態(tài)輸水水量2.03億m3，下游地下水埋深減小了40.3%，呈下降趨勢(shì)；但在第4次～第5次由于輸水間隔時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致地下水埋深增幅50.3%，呈上升趨勢(shì)。第5次～第8次平均生態(tài)輸水水量2.64億m3，地下水埋深呈明顯下降趨勢(shì)，其減少幅度27.9%。但在第8次～14次，受源流來水減少影響，下游平均生態(tài)輸水水量?jī)H0.89億m3，地下水埋深增幅高達(dá)68.8%，呈明顯上升趨勢(shì)。第15次～第19次平均生態(tài)輸水水量3.92億m3，地下水埋深減少了43.6%；特別在第17次和18次，平均生態(tài)輸水水量高達(dá)7.27億m3，輸水時(shí)間長(zhǎng)達(dá)430d，地下水埋深在第18次輸水后下降趨勢(shì)最為顯著。 英蘇、阿拉干、庫(kù)爾干和老英蘇各斷面河岸處的地下水位分別3.5，4.5，5.0，3.0m，地下水位均有了較明顯地恢復(fù)。 據(jù)塔里木河流域管理局提供的2000～2017年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，塔河干流下游距主河道1km處的地下水位，已由最初的9.8～10.1m升到2.1～5.3m。

2.5 植被面積及覆蓋度變化

2.5.1 面積變化

2000～2016 年塔里木河上游林地面積增加了22.3%，草地面積增加了27.6%。塔里木河中游林地面積減增加了13.25%，草地面積增加了2.12%。 根據(jù)遙感調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2013 年比輸水前植被面積增加了56.1%，表明下游生態(tài)退化的趨勢(shì)已得到遏止，生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的景象已在一定區(qū)域內(nèi)顯現(xiàn)。

2.5.2 植被蓋度變化

通過對(duì)塔里木河進(jìn)行生態(tài)輸水，下游地下水位伴隨地下水位的抬升，水域面積的增加，土壤水分條件的好轉(zhuǎn)，植被面積也不斷擴(kuò)大。 根據(jù)Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)，2000～2017年，塔里木河天然植被覆蓋度的平均值呈極顯著的增加趨勢(shì) （Z=3.11＞Z0.05=1.96），上中下游植被蓋度呈增加趨勢(shì)，增加比例分別為81.1%，63.77%，58.31%。 TVDI的平均值呈現(xiàn)顯著的減小趨勢(shì)（即土壤呈現(xiàn)濕潤(rùn)化）。生態(tài)輸水前后，天然植被覆蓋度的平均值增加了19.1%，而TVDI減少了16.6%。根據(jù)塔里木河天然植被覆蓋度變化趨勢(shì)的空間分布圖得到65.4%面積的天然植被覆蓋度呈增加趨勢(shì)，其中33.7%面積的天然植被覆蓋度呈顯著的增加趨勢(shì)，主要分布在距離河道較近、水分條件較好的區(qū)域。而據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，塔河下游植被恢復(fù)和改善的面積達(dá)2285km2嚴(yán)重，其中，新增植被覆蓋面積達(dá)362km2，沙地面積減少854km2。

2.6 植被物種多樣性變化

對(duì)于上游沿岸植被，2017年植被多樣性指數(shù)（Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pielow均勻度指數(shù)）較2016年分別增加了57.7%，47.9%，28.5%；而2018年較2016年分別增加了36.1%，61.5%，38.0%。對(duì)于中游，2017年物種多樣性指數(shù)較2016前分別增加16.7%，110.0%，229.4%；2018年較2016年分別增加了314.9%，192.7%，173.8%。 對(duì)于下游河段，生態(tài)輸水后物種多樣性指數(shù)較輸水前分別增加了83.52%，87.50%，140.89%。 植物物種由17種增加到46種。

3 存在問題及建議

3.1 問題

（1）目前的生態(tài)輸水客觀上受制于源流區(qū)水文信息的不確定性及干流上、中游分水的影響，下游的水文要素難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，在一定程度上仍處于一種一般性的應(yīng)對(duì)狀態(tài)。

（2）輸水雖然遏制了下游的生態(tài)退化，但下游生境依然脆弱。枯水年或斷流對(duì)新生胡楊的危害最大，如果遭遇連續(xù)枯水年景，會(huì)將已經(jīng)取得的生態(tài)恢復(fù)成果“得而復(fù)失”；來水量過大時(shí)，雖然采用人工漫溢的方式進(jìn)行恢復(fù)，但缺乏科學(xué)調(diào)控導(dǎo)致水的利用效率低及種群的響應(yīng)程度不高。

3.2 生態(tài)輸水建議

（1）塔里木河干流現(xiàn)有150.44萬(wàn)hm2天然林草植被，多年平均來水情況下，塔里木河阿拉爾斷面來水46.5億m3，通過水量調(diào)度與分配，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)英巴扎斷面全年不斷流，滿足干流天然植被需水量不小于22.92億m3，大西海子水庫(kù)應(yīng)向下游多年平均下泄水量3.5億m3。

（2）對(duì)塔里木河生態(tài)閘引水漫溢進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，通過漫溢維系河岸兩次地下水位在2～6m；從天然植被恢復(fù)的角度，在7～9月份，保障對(duì)塔里木河天然植被進(jìn)行1年2～3次、每次持續(xù)15～20d的漫溢；從天然植被保護(hù)的角度，3年內(nèi)保證在7～9月份對(duì)天然植被進(jìn)行至少1次15～20d的漫溢。

（3）塔河下游主要建群植物胡楊和檉柳的種子集中于每年8～9月份萌發(fā)。從塔里木河下游生態(tài)恢復(fù)的角度考慮，下游生態(tài)輸水時(shí)段應(yīng)與天然植物落種更新時(shí)間形成一種生態(tài)契合，因此每年9～11月份下泄生態(tài)水是較為適宜的。

（4）生態(tài)變化是一個(gè)長(zhǎng)期而緩慢的過程，生態(tài)環(huán)境對(duì)輸水工程的響應(yīng)還需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容包括地表水監(jiān)測(cè)、地下水監(jiān)測(cè)、植被變化監(jiān)測(cè)及生物多樣性調(diào)查等。

4 結(jié)語(yǔ)

通過生態(tài)輸水，約有93%的水量用于補(bǔ)給地下水及河道沿岸包氣帶，起到了恢復(fù)河岸地帶地下水環(huán)境的作用。

塔河干流下游距主河道1km處的地下水位，已由最初的9.8～10.1m升到2.1～5.3m； 地下水礦化度由5.3～7.8g/L下降到1.1～3g/L。 塔河下游植被恢復(fù)和改善的面積達(dá)2285km2，其中，新增植被覆蓋面積達(dá)362km2，沙地面積減少854km2，植物物種由17種增加到46種，物種多樣性指數(shù)逐年增加。