塔里木河流域枯水年水量分配效益分析

劉新華

(新疆維吾爾自治區(qū)水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，新疆 烏魯木齊 830011)

塔里木河(以下簡(jiǎn)稱塔河)是我國(guó)第一大內(nèi)陸河[1]，流域是我國(guó)天然胡楊林分布最集中的區(qū)域，也是維系塔里木盆地極端干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)平衡的沙漠“綠色走廊”。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，人類大規(guī)模的水土資源開(kāi)發(fā)導(dǎo)致流域內(nèi)生產(chǎn)用水和生態(tài)用水之間矛盾突出[2]。為了科學(xué)、合理地分配塔河流域水資源，國(guó)務(wù)院于2001年批準(zhǔn)了塔里木河流域近期綜合治理規(guī)劃[3]，新疆維吾爾自治區(qū)人民政府于2003年批準(zhǔn)實(shí)施了《塔河流域工程與非工程五年實(shí)施方案》和《塔里木河流域“四源一干”地表水水量分配方案》，2011年塔河流域四源流收歸塔管局統(tǒng)一管理[4]。一系列行之有效措施的實(shí)施，為有效解決生產(chǎn)與生態(tài)、地方與兵團(tuán)、上游與下游、源流與干流的水資源綜合管理與統(tǒng)一調(diào)度問(wèn)題，推動(dòng)塔河流域水資源合理配置、高效利用發(fā)揮了積極的作用[5]，體現(xiàn)了自治區(qū)人民政府“環(huán)保優(yōu)先，生態(tài)立區(qū)”的發(fā)展理念，對(duì)實(shí)現(xiàn)南疆地區(qū)整體生態(tài)安全及經(jīng)濟(jì)社會(huì)繁榮穩(wěn)定具有重要意義。

當(dāng)前流域因枯水年水資源短缺而引發(fā)的流域涉水沖突日益突出和頻發(fā)，當(dāng)源流出現(xiàn)50年乃至100年一遇的枯水年份時(shí)，是保障源流用水還是保障干流用水的問(wèn)題急需明確。本文通過(guò)分析塔河枯水年情景下一定水量在源流及干流上中游產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，對(duì)流域枯水年水量分配提供一定參考。

1 流域水資源概況

塔里木河流域是環(huán)塔里木盆地九大水系144條河流的總稱，流域總面積102萬(wàn)km2[6]。由于人類活動(dòng)與氣候變化等影響，20世紀(jì)克里雅河、迪那河、喀什噶爾河、渭干河逐漸脫離干流[7]。目前，除尾閭臺(tái)特瑪湖南端直接匯入的車爾臣河，與塔河干流有地表水水力聯(lián)系的有和田河、葉爾羌河和阿克蘇河，開(kāi)都-孔雀河通過(guò)揚(yáng)水站從博斯騰湖抽水，經(jīng)庫(kù)塔干渠向塔河下游灌區(qū)輸水，形成“四源一干”的水系格局。處于源流的阿克蘇河、葉爾羌河、和田河一般稱為“三源流”，三源流50%來(lái)水保證率下的年徑流量為196億m3。從流域目前的水量分配方案來(lái)看，塔里木河干流水量主要依靠上游阿克蘇河、和田河、葉爾羌河三大源流補(bǔ)給，補(bǔ)給量分別占塔里木河年徑流量的73%、23%和4%[8]。三源流匯合口肖夾克至尾閭臺(tái)特瑪湖為塔河干流，其中英巴扎斷面以上屬于干流上游，英巴扎-恰拉段為中游，恰拉斷面以下為下游。近期綜合治理確定干流上游阿拉爾斷面多年平均下泄水量目標(biāo)為46.5億m3。

2 枯水年及特枯水年的劃分

在GB/T 50095—2014《水文基本術(shù)語(yǔ)和符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》中，根據(jù)河流水系多年來(lái)水量的皮爾遜III型頻率分布曲線，當(dāng)來(lái)水頻率介于62.5%～87.5%時(shí)，定義河流水系處于偏枯水年；當(dāng)來(lái)水頻率大于87.5%，則河流進(jìn)入特枯水年。

《塔里木河流域綜合治理工程與非工程五年實(shí)施方案》(以下簡(jiǎn)稱《五年實(shí)施方案》)和《塔河流域“四源一干”地表水水量分配方案》(新政函〔2003〕203號(hào))中對(duì)塔河“四源一干”枯水年75%和90%來(lái)水保證率下地方和兵團(tuán)耗用水量進(jìn)行了分配。具體到塔河干流，當(dāng)阿拉爾來(lái)水大于等于75%年份來(lái)水量(37.94億m3)時(shí)，保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水；來(lái)水量低于75%保證率水量時(shí)，農(nóng)業(yè)灌溉遭到破壞，國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水均按多年平均的90%供給。但以上未明確特枯水年的水量分配方案。

3 對(duì)流域枯水年水量分配的認(rèn)識(shí)

3.1 枯水年水資源供需矛盾極為尖銳

在塔河流域，平水年和豐水年的水資源可以滿足流域的用水需求，且“四源一干”水量分配方案中提出了“豐增枯減”的原則，便于操作，水資源供需矛盾并不突出。值得警惕的是特枯水年，如2009年塔河遭遇了60年一遇的特枯年，進(jìn)入干流的水量大幅減少，上游阿拉爾水文斷面來(lái)水量?jī)H14億m3，斷流河段長(zhǎng)達(dá)1100km，大范圍水荒不僅損害了流域經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，更易引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難和社會(huì)危機(jī)。因此，一旦遭遇枯水年，水資源供需矛盾將會(huì)激化；特別在特枯來(lái)水年份，當(dāng)源流來(lái)水量?jī)H能或已不能滿足三源流自身用水要求時(shí)，“豐增枯減”的配水原則并不十分適用，亟需提出合理的水量分配原則和方案。2014年，阿克蘇河為百年一遇的特枯來(lái)水年，作為補(bǔ)給塔河干流來(lái)水70%左右的主要源流，源流和干流用水矛盾十分突出[9]。

3.2 枯水年水量分配效益對(duì)比

對(duì)于塔河流域整體而言，受水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、天然林草分布、人口分布等因素的影響，一定水量在三源流和干流區(qū)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益不同。另外，三源流水量下泄到干流區(qū)，存在著河道蒸發(fā)、滲漏和漫溢等自然損耗，干流區(qū)可用于生產(chǎn)生活的水量必然減少。通過(guò)對(duì)比分析一定水量在三源流和干流區(qū)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益及生態(tài)效益，可以為制定枯水年的水量分配原則提供科學(xué)依據(jù)。

在塔河三源流，以枯水年75%和90%頻率下的水量為例，假定將兩來(lái)水頻率下的差異水量設(shè)定為三源流可下泄水量，來(lái)對(duì)比分析一定水量三源流和干流產(chǎn)生的綜合效益，以確定枯水年的源流和干流的水量分配。根據(jù)表1，假設(shè)在枯水年，塔河源流可供給干流17.42億m3水量，根據(jù)《五年實(shí)施方案》確定的三源流畝均毛灌溉定額730m3計(jì)算，如該水量全部用于源流，可保障農(nóng)業(yè)灌溉面積238.7萬(wàn)畝。以流域區(qū)主要種植作物棉花為例，按畝均產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2400元計(jì)算，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益57.3億元，1m3水的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出為3元。

表1 不同來(lái)水頻率下三源流來(lái)水量及差異水量 單位：億m3

在塔河流域，三源流水量下泄至干流的過(guò)程中，存在著大量的河道天然損耗，而這部分損耗主要以補(bǔ)給地下水的形式供給河道兩岸的天然植被用水，是流域生態(tài)用水的重要組成部分，可產(chǎn)生一定的生態(tài)效益。根據(jù)塔里木河流域管理局2014年編制的《塔里木河流域“四源一干”河損分析報(bào)告》(以下簡(jiǎn)稱《河損分析報(bào)告》)，阿克蘇河、葉爾羌河及和田河在枯水年的多年平均河損量分別約占總來(lái)水量的14%，32%和33%。三源流17.42億m3水量下泄到干流源頭之間的河損量為4.59億m3。因此，下泄干流阿拉爾斷面的可用于灌溉的水量為12.83億m3，根據(jù)《五年實(shí)施方案》確定干流區(qū)畝均毛灌溉定額1087m3，推算可保障干流農(nóng)業(yè)灌溉面積118萬(wàn)畝，并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益28.3億元。根據(jù)有關(guān)研究成果，塔河流域天然植被年用水量400mm屬自然生態(tài)較好水平[10]。綜合計(jì)算，三源流下泄17.42億m3水量，至干流源頭所產(chǎn)生的生態(tài)水可保障172.2萬(wàn)畝的天然植被面積，見(jiàn)表2。

表2 枯水年三源流河損量及可保障的天然植被面積

根據(jù)中科院新疆生態(tài)所《塔里木河流域陸生生態(tài)系統(tǒng)演變及趨勢(shì)研究報(bào)告》，塔河流域1hm2林地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值為1.569元，1hm2草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值為0.327元，塔河三源流林地、草地分布面積比例見(jiàn)表3，計(jì)算得到三源流的生態(tài)效益為8.4億元。因此，若三源流在枯水年的17.42億m3水量下泄至干流阿拉爾，可產(chǎn)生的效益總額為36.7億元，而1m3水的經(jīng)濟(jì)效益為1.6元，總效益2.1元，見(jiàn)表4。

表3 三源流林地、草地面積占兩者面積的比例

表4 塔河流域三源流和干流區(qū)1m3水產(chǎn)出值效益分析表 單位：元

根據(jù)《河損分析報(bào)告》，塔河干流上游在枯水年的河損量占來(lái)水量的54%，因此三源流17.42億m3下泄水量至干流中游英巴扎斷面的灌溉可用水量(阿拉爾至英巴扎河段)為5.9億m3，可保障灌溉面積54.3萬(wàn)畝，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益13億元。干流阿拉爾至英巴扎的河損量為6.93億m3，可保護(hù)天然植被面積259.7萬(wàn)畝；根據(jù)中科院新疆生態(tài)所研究成果，林地、草地在上游分別占天然植被的29%和71%，結(jié)合兩植被類型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量，該河段的生態(tài)效益為11.9億元。因此，若三源流在枯水年的17.42億m3水量下泄至干流英巴扎，可產(chǎn)生的總效益額為33.3億元，此時(shí)1m3水的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出為0.75元，總效益產(chǎn)出1.9元。干流英巴扎至恰拉斷面在枯水年的河損量占來(lái)水量的57%，三源流可下泄水量流至恰拉斷面的灌溉可用水量2.54億m3，可保障灌溉面積23.4萬(wàn)畝，相應(yīng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為5.6億元。干流中游英巴扎至恰拉河損量為3.36億m3，可保障天然植被面積126.1萬(wàn)畝，結(jié)合林地、草地占其比例分別為34%和66%，河道下滲補(bǔ)給生態(tài)用水所產(chǎn)生的生態(tài)效益為6.3億元。綜合以上分析，若三源流在枯水年的17.42億m3水量下泄至干流恰拉，可產(chǎn)生的效益總額為32.2億元，此時(shí)1m3水的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出僅為0.32元，總效益產(chǎn)出1.8元，見(jiàn)表4。

綜合以上研究可知，塔河流域枯水年一定水量所產(chǎn)生的總效益在三源流高于干流區(qū)。此外，從社會(huì)效益來(lái)看，塔河三源流人口約486.9萬(wàn)，是干流的15.7倍，枯水年首先保障源流用水更利于促進(jìn)整個(gè)流域的社會(huì)穩(wěn)定。

4 枯水年水量分配的原則

根據(jù)塔里木河三源流和干流水量分配經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益分析，提出塔河流域在枯水年水量分配的原則。

(1)堅(jiān)持以水利主管部門為主，其他相關(guān)部門為輔，且各部分間相互協(xié)作的原則。枯水年水量分配不單是水利部門的涉水管理，與其他用水部門如國(guó)土、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等皆息息相關(guān)，只有各部門間通力合作，才能使枯水年水量分配方案盡快順利推行并落到實(shí)處。

(2)堅(jiān)持將社會(huì)穩(wěn)定放在首位，確保居民生產(chǎn)生活用水，并兼顧其它用水的原則。在用水類型上，首先保障居民的生產(chǎn)生活用水，其次為生態(tài)用水；尤其在來(lái)水的特枯期，應(yīng)十分注重水量分配的社會(huì)效益，逐步壓減生態(tài)用水。根據(jù)前期生態(tài)需水量的研究成果可知，塔河流域的荒漠河岸林主要是深根系植物，間隔3～5年進(jìn)行一次漫灌不會(huì)導(dǎo)致植被的明顯退化。

(3)堅(jiān)持枯水年水量調(diào)度適度靈活的原則。在特枯年份，水量應(yīng)首先保證源流和干流的生產(chǎn)生活用水，但3～5年應(yīng)至少充分滿足一次流域的生態(tài)需水要求。源流在特枯年的枯水時(shí)段，要首先保證源流的生產(chǎn)生活用水，而汛期應(yīng)將虧缺干流的水量進(jìn)行回補(bǔ)。因此，在年份上，生態(tài)水量無(wú)需每年保證，在年內(nèi)上，源流向干流的下泄指標(biāo)水量，也無(wú)需逐月保證，流域水量調(diào)度應(yīng)適度靈活。

(4)堅(jiān)持以公平為基礎(chǔ)，以效益最大化為原則。在區(qū)域用水上，應(yīng)首先保證流域三源流的灌溉用水，其次是干流上游，而后為中下游。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合塔里木河三源流和干流社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人口等因素，通過(guò)假定枯水年流域三源流一定量的可下泄水量分配于三源流和干流上、中游得出綜合效益遞減的結(jié)論，并提出相對(duì)合理的枯水期水量配置原則，能夠?yàn)榱饔蚩菟晁空{(diào)度提供一定的決策參考。但以上分析是基于一定假設(shè)情景下的三源流和干流水量分配效益分析，實(shí)際三源流年際間來(lái)水情景較為復(fù)雜，還需要進(jìn)一步深入分析探討和研究，制定出操作性強(qiáng)的枯水年流域水量分配方案和分配原則。