甘肅省鴛鴦池水庫群生物治沙護(hù)庫技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

仲香梅

(金塔縣鴛鴦池水庫管理所，甘肅 酒泉 735300)

0 引 言

鴛鴦池水庫群位于甘肅省河西走廊中端北部、巴丹吉林沙漠邊緣的金塔縣，遭受風(fēng)沙侵害嚴(yán)重，每年有大量的泥沙隨風(fēng)入庫沉積，淤積日益增大，興利庫容減小，降低了水庫的調(diào)蓄功能，影響水庫綜合效益。金塔縣根據(jù)庫區(qū)的風(fēng)沙災(zāi)害特點(diǎn)和地形地貌特征，因地制宜，于1996年開始逐步推行滴灌節(jié)水生物治沙護(hù)庫技術(shù)[1]，在水庫群周圍由內(nèi)到外形成“護(hù)、阻、固、封”的綜合生物防淤固沙隔離防護(hù)林帶[2]，減緩沙塵對(duì)水庫填埋淤積的危害。

20世紀(jì)30年代以來，很多國家開始關(guān)注生態(tài)建設(shè)，先后實(shí)施防沙治沙林業(yè)生態(tài)工程，例如，1934年美國實(shí)施的“大草原各州林業(yè)工程”(又稱“羅斯福工程”)，1948年前蘇聯(lián)實(shí)施的“斯大林改造大自然計(jì)劃”等生態(tài)建設(shè)工程，但因忽略當(dāng)?shù)氐臍夂?、水溫、地質(zhì)等生態(tài)因素和成效，按照既定規(guī)劃設(shè)想造林，客觀上不但沒有阻止沙漠?dāng)U展的勢頭，反而破壞了原有的植被[3]。自1949年以來，中國治沙科研人員積累了大量寶貴資料，在防風(fēng)治沙，沙生植物選擇等方面取得了較好的成果，在防護(hù)鐵路、交通、農(nóng)田沙害等方面提供了系統(tǒng)的治理經(jīng)驗(yàn)，但在水利行業(yè)，利用生物治沙進(jìn)行防淤護(hù)庫，減緩沙塵對(duì)水庫的淤積危害，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)還較少。

經(jīng)過20多年的不懈努力，在鴛鴦池水庫群周邊種植滴灌林帶0.1萬多hm2(1.5萬多畝)，形成了集防風(fēng)固沙、生態(tài)保護(hù)于一體的綠色屏障，改善了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。本文主要對(duì)鴛鴦池水庫群周邊積沙帶生物治沙護(hù)庫技術(shù)進(jìn)行介紹，總結(jié)取得的主要經(jīng)驗(yàn)和成就，為沙漠化地區(qū)水庫防沙治沙提供技術(shù)支撐。

1 水庫群工程與區(qū)域條件

1.1 水庫群工程

鴛鴦池水庫位于金塔縣城西南約12 km的夾山峽谷內(nèi)，于1943年6月開工建設(shè)，1947年5月建成蓄水，是中國利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)修筑最早的第一座黃土心墻土石壩水庫，主要攔蓄討賴河、洪水河、清水河等3條季節(jié)性河流的冬春余水和夏季洪水，經(jīng)解放村水庫調(diào)蓄后引入鴛鴦灌區(qū)綠洲。鴛鴦池水庫、解放村水庫、板灘水庫統(tǒng)稱鴛鴦池水庫群。水庫群總庫容1.278億m3，壩址以上流域面積12 439 km2，多年平均徑流量3.508億m3，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益為一體的大(2)型水利樞紐工程，保灌著金塔縣3.62萬hm2(54.4萬畝)耕地和5.33多萬hm2(80多萬畝)林草地，惠及12.7萬人，是金塔縣人民賴以生存和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要水利設(shè)施，也是金塔縣重要的糧、棉、油、糖生產(chǎn)基地的生命之源。但由于受特殊氣候影響，庫區(qū)周邊流動(dòng)沙丘多，移動(dòng)速度快，進(jìn)庫沙量多，水庫淤積日益增大，致使興利庫容減小，降低了水庫的調(diào)蓄功能，嚴(yán)重影響水庫的綜合效益和使用壽命。經(jīng)2018年甘肅省水利水電勘察設(shè)計(jì)院測定，水庫建庫以來總淤積量已達(dá)5 919萬m3，年均淤積量為84.6萬m3，嚴(yán)重降低了水庫的調(diào)蓄功能。

1.2 區(qū)域條件

1.2.1 地理位置

金塔縣地處甘肅河西走廊西端，東西長250 km，南北寬400 km，總面積1.88萬km2。地處蒙新荒漠和巴丹吉林沙漠邊緣[4]，三面環(huán)沙，境內(nèi)地勢平坦。平均海拔1 260 m，以綠洲、沙漠、荒漠相間存在，其中沙漠化面積1.21萬km2，占64.4%，綠洲面積0.119萬km2，占6.3%。土地沙漠化嚴(yán)重，氣候干燥，干早缺水，植被稀疏，風(fēng)大沙多，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，易發(fā)生土壤侵蝕，風(fēng)力作用是土壤侵蝕的主要外營力。尤其是鴛鴦池水庫群，三面被沙丘包圍，形成長達(dá)75 km的風(fēng)沙線，風(fēng)沙侵蝕嚴(yán)重，是甘肅受風(fēng)沙危害(僅次于民勤縣)最嚴(yán)重的縣(市)之一。

1.2.2 氣候條件

鴛鴦池水庫群區(qū)域深居歐亞腹地，遠(yuǎn)離海洋，水汽不易輸入，具有顯著大陸性氣候特點(diǎn)，夏季酷熱，雨量稀少，蒸發(fā)強(qiáng)盛，干旱多風(fēng)，晝夜溫差大；冬季嚴(yán)寒，少雪多風(fēng)，沙塵暴頻繁。鴛鴦池水庫多年平均水面蒸發(fā)量為1 523 mm，年降水量僅62.9 mm，主要以暴雨形式集中在5～9月，最大積雪深度 8 cm；多年平均氣溫 8.5 ℃，極端最高氣溫 40.5 ℃，極端最低氣溫-29.6 ℃；多年平均風(fēng)速3.0 m/s，最大風(fēng)速25.0 m/s。

1.2.3 土地利用概況

金塔縣的土地利用結(jié)構(gòu)非常單一，轄區(qū)內(nèi)大部分為戈壁荒漠沙丘，自然條件嚴(yán)酷，土地利用難度大，全縣70%以上的經(jīng)濟(jì)資源，來源于鴛鴦池水庫群灌溉的鴛鴦灌區(qū)綠洲，以種植業(yè)為主，是河西走廊重要的糧、棉生產(chǎn)基地，農(nóng)業(yè)資源豐富。農(nóng)業(yè)種植主要是小麥、啤酒大麥、棉花、油料、甜菜、瓜類、香料、制種等。林果業(yè)種植主要是葡萄、枸杞、桃、杏、梨、甘草、蓯蓉、樹莓、紅棗等。而每年頻繁的大風(fēng)和強(qiáng)沙塵暴天氣，使大量的沙塵長驅(qū)直入，沉積庫區(qū)，水庫群庫存水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的灌溉任務(wù)，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 生物治沙護(hù)庫的思路與措施

由于特定的地理位置及特殊氣候的影響，鴛鴦池水庫群遭受周邊風(fēng)沙填蝕侵害十分嚴(yán)重，每年有大量的泥沙隨風(fēng)入庫沉積。根據(jù)西北多風(fēng)沙災(zāi)害的氣候特點(diǎn)和金塔縣地形地貌特征，以因地制宜、因害設(shè)防、突出重點(diǎn)、綜合治理為原則，采取“政府主導(dǎo)、項(xiàng)目支撐、義務(wù)投工投勞、全社會(huì)參與”的多渠道籌資辦法推廣利用高新節(jié)水生物治沙技術(shù)，在鴛鴦池水庫群西、北岸重點(diǎn)風(fēng)沙口，形成滴灌生物防風(fēng)固沙隔離林帶，從而大幅度減少減緩沙塵對(duì)鴛鴦池水庫泥沙填埋淤積的危害，改善鴛鴦池水庫周邊沙漠生態(tài)環(huán)境，護(hù)庫治沙。

2.1 供水系統(tǒng)

鴛鴦池水庫群的西側(cè)是戈壁荒灘，地表裸露，其上有風(fēng)積細(xì)沙，僅有零星旱生植被分布，土壤物理黏粒少、透水性強(qiáng)、持水力低，有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分貧乏，若無水源保證，植物很難成活。鴛鴦池水庫群生物治沙護(hù)庫采用高新滴灌供水系統(tǒng)，主要有水泵、蓄水池、壓力罐、輸水管道等4部分組成。利用泵站提取水源至壓力灌，再用輸水管道將水通過毛管上的滴頭直接送到灌木根部進(jìn)行局部灌溉，使水分的滲漏和損失降到最低限度，具有均勻、定量且持續(xù)的特點(diǎn)，不會(huì)破壞地表土壤結(jié)構(gòu)，不會(huì)發(fā)生地表徑流，做到只灌作物而不灌土壤，而且可長時(shí)間使作物根區(qū)的水分處于最優(yōu)狀態(tài)，具有節(jié)水、省工、成活率高等優(yōu)點(diǎn)。

目前在鴛鴦池水庫群西北邊共投資345萬元，架設(shè)高低壓線路3.14 km，打井3眼，修建管護(hù)站150 m2，開挖積沙溝1萬m，埋壓草方格8.16 hm2(122.4畝)，安裝四級(jí)滴灌供水管線27條103.31萬m，營造防風(fēng)固沙林帶近200 hm2(3 000畝)。林木成活率達(dá)到95%以上[2]，長勢良好，單株平均高度達(dá)到1.86 m，單株灌木叢固沙量達(dá)0.58 m3，每年可減少進(jìn)庫沙量20萬m3，累計(jì)積沙量達(dá)180萬m3。

2.2 樹種選擇及栽植技術(shù)

由于鴛鴦池水庫所在區(qū)域自然條件較差，很多樹種都無法正常的生長，樹種選擇不合理，不僅浪費(fèi)大量的人力、財(cái)力和物力，而且難以成活，不能取得固沙成效。根據(jù)西北多風(fēng)沙的氣候因素，在水庫周邊采取壓沙種草，增加植被，植樹造林，綠化荒山等形式進(jìn)行治沙護(hù)庫，從根本上治理水庫的沙害。根據(jù)土壤及氣候條件，在危害區(qū)、流沙活動(dòng)區(qū)和沙源控制區(qū)，分區(qū)域按照“適地適樹”的原則[5]，采取前固后拉、控制流沙等方法，選擇具備抗寒、抗旱、耐瘠薄、耐風(fēng)蝕、耐沙壓，分枝多、易繁殖、防風(fēng)固沙能力強(qiáng)等特點(diǎn)，采用沙生喬木和灌木結(jié)合的混交造林方式，形成一條生物隔離林帶，阻止沙丘的移動(dòng)，從而減輕沙塵暴對(duì)水庫填埋淤積的危害，改善鴛鴦池水庫周邊沙漠生態(tài)環(huán)境。在迎風(fēng)坡，主要以喬灌木紅柳、梭梭、花棒、毛條等沙生植被為主覆蓋沙丘[2]；在背風(fēng)坡，以耐干旱的胡楊、沙拐棗樹種為主，阻擋沙丘移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向限制流動(dòng)沙丘的移動(dòng)[5]。目前已經(jīng)選育特別耐旱的樹種有紅柳、梭梭、花棒、毛條、沙拐棗等樹種，值得在沙地造林上進(jìn)行廣泛推廣。起苗木時(shí)應(yīng)注意不傷根，不損苗，栽植前苗木根系先打漿，為防流沙危害根莖部位，栽植深度比苗木原床面深5 cm，栽植后填土踩實(shí)，以利保墑，當(dāng)天栽植后，應(yīng)及時(shí)用配套滴灌設(shè)施灌水，以保證苗木成活。

2.3 林帶設(shè)計(jì)

林帶走向與主害風(fēng)向(西北方向)垂直，根據(jù)水庫與林帶的相對(duì)位置，林帶走向選為南北方向，通過合理的栽植林木實(shí)現(xiàn)對(duì)流動(dòng)沙丘移動(dòng)的限制。

林帶寬度及間距與滴灌管網(wǎng)布設(shè)相配套，考慮到防護(hù)效果與施工方便，林帶寬度為15 m，帶間距為10 m，防護(hù)林帶為5行一帶的多帶式。株行距為2×3 m，穴與穴之間呈“品”字型排列，栽植時(shí)，為保證成活率，每穴栽植2株。

2.4 播種及補(bǔ)水措施

春季是植樹造林的較好季節(jié)，此時(shí)選擇無病蟲害的苗木進(jìn)行栽植，并做好灌溉、施肥等后期管理工作，一般可取得較理想的成活率。雨季來時(shí)沙質(zhì)土壤墑情較好，種子播種后有相對(duì)充足的水分滿足其萌發(fā)需要，而且穴播存活的苗木有較強(qiáng)的適生能力，根系生長較其他造林方式更為強(qiáng)壯，更能適應(yīng)在沙地的生長。為提高出苗率，應(yīng)適當(dāng)提高播種量以抵御流沙侵蝕，增強(qiáng)幼苗扎根的穩(wěn)定性。另外，由于沙化地區(qū)土壤含水量極低，為提高苗木成活率實(shí)現(xiàn)對(duì)沙化土壤的治理，必須在旱情嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水。

3 治沙護(hù)庫工程效益

自鴛鴦池水庫群治沙護(hù)庫工程實(shí)施以來，選擇紅柳、梭梭、拐棗、胡楊等適宜樹種，實(shí)行“五行一帶”混交方式，應(yīng)用高新滴灌節(jié)水技術(shù)在水庫周邊沙丘上營造防護(hù)林，苗木成活率、保存率均在95%以上，長勢良好，單株生長高度達(dá)1.86 m，單株積沙量達(dá)0.58 m3，有效遏制白水泉沙系對(duì)庫區(qū)的侵蝕。每年相應(yīng)減少進(jìn)庫沙量近20萬m3，整個(gè)林帶阻沙量已達(dá)180萬m3，相應(yīng)增加水庫蓄水量100萬m3，起到顯著的防風(fēng)固沙護(hù)庫作用，年創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益20萬元，間接經(jīng)濟(jì)效益100多萬元。發(fā)揮了明顯的防風(fēng)固沙、降低風(fēng)速、增加林木蓋度、改善庫區(qū)生態(tài)環(huán)境和保護(hù)水庫安全以實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄度汛等作用。

金塔縣沙漠胡楊森林公園4A級(jí)景區(qū)，正是生物治沙護(hù)庫建設(shè)工程體系的一部分，也是金塔縣半個(gè)世紀(jì)防沙治沙的有力見證，每年吸引國內(nèi)外游客300萬人次，實(shí)現(xiàn)收入500多萬元[6]。

4 結(jié) 語

在生物治沙護(hù)庫上，金塔縣先后投資3 000多萬元，在鴛鴦池水庫群周圍，栽植以胡楊、紅柳、梭梭為主防風(fēng)固沙林933.3 hm2(14 000畝)，現(xiàn)已成為集防風(fēng)固沙、生態(tài)保護(hù)為一體的天然綠色屏障。結(jié)果顯示，在有地表水補(bǔ)給的情況下，胡楊婆娑，紅柳搖曳，地表植被有了明顯的恢復(fù)，阻止了流沙前移，保護(hù)了水庫的生態(tài)。