塔里木河流域可調(diào)生態(tài)水量研究

王光焰，徐生武，謝志勇

( 新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木河是我國最長的內(nèi)陸河，塔河流域也是我國最大的內(nèi)陸河流域，面積達(dá)到了102萬km2[1]，養(yǎng)育著新疆超過一千萬的各族人民群眾，被譽(yù)為南疆人民的“母親河”，同時它還是我們國家新時代“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的核心建設(shè)區(qū)，地理位置獨(dú)特，地緣優(yōu)勢明顯[2- 3]。塔河流域具有生態(tài)資源豐富與生態(tài)環(huán)境敏感的雙重性特點(diǎn)，流域內(nèi)依靠自然生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的綠色經(jīng)濟(jì)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和放牧業(yè)為主的發(fā)展模式對研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的依賴度較高，干旱的自然環(huán)境與極敏感的生態(tài)條件決定了這一區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和脫貧攻堅工作離不開生態(tài)安全保障體系建設(shè)[4- 5]。過去幾十年，伴隨著大規(guī)模水土資源的開發(fā)，流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)情況總體滯后于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，導(dǎo)致了種種生態(tài)環(huán)境問題，流域“四源一干”生態(tài)廊道整體的生態(tài)服務(wù)與保障支撐功能下降[6- 7]。這些生態(tài)問題已經(jīng)成為南疆乃至整個新疆經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的瓶頸制約和突出短板，阻礙了流域及南疆脫貧攻堅進(jìn)程，也危及到國家重大戰(zhàn)略推進(jìn)與實(shí)施的生態(tài)安全保障。自2001年始，國家投入大量資金用于塔河流域的綜合治理，歷經(jīng)十余年的《塔里木河流域近期綜合治理》項(xiàng)目的實(shí)施，經(jīng)過眾多專家學(xué)者評估，取得了極為明顯的生態(tài)與社會效益[8- 10]。塔河下游生態(tài)退化趨勢有所遏制，但是，塔河流域“九源一干”中尚有五源流因斷流與塔里木河干流支離，導(dǎo)致干支流水網(wǎng)系統(tǒng)破壞[11]?；诖?，為加強(qiáng)流域的生態(tài)文明建設(shè)，我們需要明確塔河流域的可調(diào)生態(tài)水量是多少？為此我們開展了塔河流域可調(diào)生態(tài)水量的研究，旨在為流域水資源的合理調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)和工作指導(dǎo)，更是塔河流域社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展、脫貧攻堅和國家“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”重大戰(zhàn)略順利實(shí)施過程中生態(tài)安全保障的共同需要。

1 研究區(qū)概況

塔河流域由發(fā)源于塔里木盆地周邊天山山脈、喀喇昆侖山、阿爾金山等山脈的阿克蘇河、喀什噶爾河、葉爾羌河、和田河、開都-孔雀河、迪那河、渭干-庫車河、克里雅河和車爾臣河等九大水系的144條河流組成[1- 6]，其中阿克蘇河、葉爾羌河、喀什噶爾河為國際跨界河流。流域的幾大河流水系均發(fā)源于降水豐沛的山區(qū)，依靠冰雪融水和降雨徑流補(bǔ)給，國內(nèi)水資源總量為367.62億m3，地表水資源量為347.23億m3，地下水資源量為261.97億m3。流域地表水在時間上徑流變化相對比較平穩(wěn)，但是年內(nèi)分配隨著季節(jié)的更替很不平衡，夏季較豐，冬季水量最?。豢臻g分布上北多南少，西多東少，流域地表水資源主要形成于山區(qū)然后消耗于平原區(qū)。塔河干流不產(chǎn)生地表徑流，其水量主要依靠阿克蘇河、和田河和葉爾羌河三條源流來輸送[12- 13]。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究氣象數(shù)據(jù)來源于塔里木河流域各氣象站1970—2018年逐日蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，各斷面徑流數(shù)據(jù)來源于每條河流的水文站實(shí)測數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

本研究中可調(diào)生態(tài)水量是指能夠通過人為調(diào)度用于生態(tài)保護(hù)及修復(fù)的水量，包含河段在滿足國民經(jīng)濟(jì)引水、自然耗散和下泄要求下的結(jié)余水量，以及漫溢水量和生態(tài)引水量3部分[14]。當(dāng)前源流區(qū)基本無生態(tài)引水要求，因此源流區(qū)可調(diào)生態(tài)水量計算過程如下[15]：

W可調(diào)=W結(jié)余+W漫溢

(1)

W結(jié)余=W來水-W國民經(jīng)濟(jì)-W河損-W下泄

(2)

W漫溢=W河損-W蒸發(fā)-W滲漏

(3)

式中，W可調(diào)—可調(diào)生態(tài)水量；W結(jié)余—完全滿足國民經(jīng)濟(jì)引水、河道水量損失和下泄要求下的結(jié)余水量；W漫溢—河段中的漫溢水量；W來水—源流區(qū)來水量；W國民經(jīng)濟(jì)—國民經(jīng)濟(jì)引水量；W河損—河損水量；W下泄—源流向干流下泄水量；W蒸發(fā)—河道徑流水面蒸發(fā)；W滲漏—河道滲漏水量。單位均為億m3。

而干流有生態(tài)引水，因此干流可調(diào)生態(tài)水量的計算公式為：

W可調(diào)=W結(jié)余+W漫溢+W生態(tài)引水

(4)

式中，W生態(tài)引水—通過生態(tài)閘等生態(tài)引水量，億m3。

3 塔河流域“四源一干”水量平衡過程

3.1 “四源流”水量平衡過程

利用2001—2017年之間阿克蘇河出山口、西大橋、攔河閘和排冰渠等斷面徑流數(shù)據(jù)以及阿克蘇、阿拉爾等國家氣象站的蒸發(fā)等數(shù)據(jù)，定量分離出2001—2017年阿克蘇河各河段逐年各耗水項(xiàng)水量及占比，進(jìn)而對比綜合治理前后各耗水項(xiàng)水量及占比，結(jié)果見表1。相比2001—2011年，2012—2017年之間來水量雖然減少了8.45億m3，但由于引水量及河損水量也分別減少了9.76億、4.62億m3，引水量及河損水量占來水量的比例出現(xiàn)下降，使得阿克蘇河向干流下泄水量增加了5.31億m3，下泄水量占來水量比例由33.52%增加至43.42%。

利用2006—2017年和田河烏魯瓦提出庫、吐直魯克、同古孜洛克、艾格利亞及肖塔的斷面徑流數(shù)據(jù)，定量分離出2006—2017年和田河各河段逐年各耗水項(xiàng)水量及占比，進(jìn)而對比綜合治理前后各耗水項(xiàng)水量及占比，結(jié)果見表2。相比2006—2011年之間，2012—2017年和田河來水量平均增加了5.5億m3，而引水量減少了2.06億m3，河損增加了0.5億m3，下泄水量增加了6.95億m3。引水量占比由50.69%減少至41.84%，而下泄水量比例由18.53%增加至29.37%。

利用2001—2017年的葉爾羌河的喀群、喀群渠首下泄、48團(tuán)渡口及黑尼亞孜與提孜那甫河江卡、江卡下泄及黑孜阿瓦提斷面徑流數(shù)據(jù)等，定量分離出2001—2017年葉爾羌河各河段逐年各耗水項(xiàng)水量及占比，進(jìn)而對比綜合治理前后各耗水項(xiàng)水量及占比，結(jié)果見表3。相比2001—2011年之間，2012—2017年葉爾羌河來水量平均增加了9.93億m3，引水量增加了6.19億m3，河損增加了0.06億m3，下泄水量增加了5.13億m3。引水量占比由55.51%減少至52.99%，而下泄水量比例由0.66%增加至6.33%。

表1 阿克蘇河不同時段各耗水項(xiàng)水量及占比

表2 和田河不同時段各耗水項(xiàng)水量及占比

表3 葉爾羌河不同時段各耗水項(xiàng)水量及占比

利用2001—2017年的開孔河大山口、寶浪蘇木、他什店及阿恰樞紐的斷面徑流數(shù)據(jù)，以及2001—2013年博斯騰湖蓄變量數(shù)據(jù)、2014—2017年博斯騰湖年初年末水位數(shù)據(jù)、博斯騰湖庫容曲線等資料，定量分離出2001—2017年葉爾羌河各河段逐年各耗水項(xiàng)水量及占比，進(jìn)而對比綜合治理前后各耗水項(xiàng)水量及占比，結(jié)果見表4。相比2001—2011年之間，2012—2017年開孔河來水量平均減少了5.16億m3，引水量減少了3.66億m3，河(湖)損減少了3.66億m3，博湖蓄變量由年均減少2.64億m3，變?yōu)槟昃黾?.9億m3。引水量占比由46.19%減少至42.57%。

3.2 塔河干流水量平衡過程

利用2005—2017年塔河干流阿拉爾、新渠滿、英巴扎、烏斯曼、阿其克、恰拉斷面的年徑流數(shù)據(jù)、各河段年農(nóng)業(yè)引水及生態(tài)分洪數(shù)據(jù)、各生態(tài)閘的年引水、退水?dāng)?shù)據(jù)，定量分離出2005—2017年塔河干流各河段逐年各耗水項(xiàng)水量及占比，進(jìn)而對比綜合治理前后各耗水項(xiàng)水量及占比，結(jié)果見表5。相比2005—2017年之間，2012—2017年干流平均來水量增加了5.92億m3，引水量增加了8.6億m3，河損水量減少了5.98億m3，恰拉及大西海子下泄水量分別增加了3.5億、3.07億m3。其中引水量以增加生態(tài)引水為主，生態(tài)引水及農(nóng)業(yè)引水分別增加了5.88億、2.71億m3。

3.3 “四源一干”水量平衡過程

根據(jù)塔河流域“四源一干”各耗水項(xiàng)水量情況分析，最終得到其整體水量平衡過程及各耗水項(xiàng)占比情況，進(jìn)而對比綜合治理前后各耗水項(xiàng)水量及占比，結(jié)果見表6。相比2006—2011年之間，2012—2017年源流平均來水量增加了4.01億m3，引水量減少了1.5億m3，河(湖)損水量減少了13.17億m3，恰拉及大西海子下泄水量分別增加了2.9億、2.52億m3。引水比例由58.3下降至57.98%，河(湖)損占比由38.34下降至32.72%。

表4 開孔河不同時段各耗水項(xiàng)水量及占比

表5 塔里木河干流不同時段各耗水項(xiàng)水量及占比

表6 塔里木河流域“四源一干”不同時段各耗水項(xiàng)水量及占比

4 塔河流域“三源一干”可調(diào)生態(tài)水量

4.1 “三源流”可調(diào)生態(tài)水量

當(dāng)前孔雀河主要通過人為引博斯騰湖水下泄，引水水量及時段均可控，開都—孔雀河可調(diào)生態(tài)水量與博斯騰湖引水直接相關(guān)，因此，本文未對現(xiàn)狀及三條紅線下的開都—孔雀河流域可調(diào)生態(tài)水量進(jìn)行分析。

根據(jù)前文分析結(jié)果，總結(jié)得到現(xiàn)狀引水條件和“三條紅線”條件下25%、50%和75%來水頻率下“三源流”可調(diào)生態(tài)水量，結(jié)果見表7。在25%、50%和75%來水頻率下，現(xiàn)狀引水條件下“三源流”可調(diào)生態(tài)水量分別為13.46億、11.43億、8.98億m3，“三條紅線”條件下“三源流”可調(diào)生態(tài)水量分別為18.06億、16.07億、11.77億m3。

表7 不同來水條件下“三源流”可調(diào)生態(tài)水量 單位：億m3

表8 不同來水條件下“三源一干”可調(diào)生態(tài)水量 單位：億m3

4.2 “三源一干”可調(diào)生態(tài)水量

根據(jù)前文分析結(jié)果，總結(jié)現(xiàn)狀引水條件和“三條紅線”條件下25%、50%和75%來水頻率下“三源一干”可調(diào)生態(tài)水量，結(jié)果見表8。在25%、50%和75%來水頻率下，現(xiàn)狀條件下“三源一干”可調(diào)生態(tài)水量分別為39.09億、27.63億、9.15億m3， “三條紅線”條件下，可調(diào)生態(tài)水量分別為43.52億、35.75億、10.31億m3。

5 結(jié)語

本文首先分析了塔里木河流域“四源一干”水量平衡過程，然后基于此計算出不同來水頻率下，現(xiàn)狀引水條件和“三條紅線”條件下的塔河流域“三源流”和“三源一干”的可調(diào)生態(tài)水量。本研究對于塔河流域水資源的開發(fā)與管理具有重要的理論指導(dǎo)意義，為流域下一步的綜合治理提供了參考方向，解決了流域生態(tài)水量的調(diào)度問題，對塔里木河流域生態(tài)文明建設(shè)具有一定的貢獻(xiàn)。