艾丁湖流域綠洲濕地退變成因及發(fā)展趨勢預測

方 靜，陳 立，劉 亮，劉 源

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830000)

1 項目概況

濕地是一種特殊的生態(tài)系統(tǒng),是人類寶貴的自然資源,具有重要而又獨特的環(huán)境功能,蘊含著多樣性的生物資源.近年來,在我國由于盲目開墾濕地資源,不合理修建水利工程,以及天氣持續(xù)高溫、干旱等,導致濕地面積減少,質(zhì)量與功能下降[1]。我國西北干旱內(nèi)陸盆地劇烈人類活動導致地下水水文過程發(fā)生改變，使與之休戚相關(guān)的綠洲和荒漠植被系統(tǒng)因缺水而退化乃至消亡，生態(tài)環(huán)境嚴重惡化。迫切需要將地下水水文過程與生態(tài)過程進行集成，深入研究西北地區(qū)干旱內(nèi)陸盆地地下水生態(tài)功能，因地制宜提高水資源綜合利用效率的同時加強生態(tài)系統(tǒng)保護。本項目新疆艾丁湖流域為主要研究區(qū)，通過搜集和分析與濕地息息相關(guān)的各因子來分析濕地退變的原因，并預測其發(fā)展趨勢[2]。

2 艾丁湖湖面面積減少因素分析

艾丁湖是內(nèi)陸流域尾閭湖泊，流域水循環(huán)決定了艾丁湖的生態(tài)狀況。自然水循環(huán)結(jié)構(gòu)包括“降水-坡面-河道-地下”四大路徑，社會水循環(huán)包括“取水-給水-用水-排水-污水處理-再生回用”六大路徑。自然與社會水循環(huán)交叉耦合、相互作用形成“自然-社會”二元水循環(huán)。由于艾丁湖湖水來源于區(qū)域地表河流和地下水的補給，受人類活動取水影響較大，影響艾丁湖湖面面積的因素主要包括自然水循環(huán)(徑流量)和人類活動影響(用水量和耗水量)。

圖1 1976-2018年期間艾丁湖湖面面積影響因素分析圖

由圖1可看出，1976-2018年期間，流域用水量及耗水量整體上均呈增加趨勢，流域內(nèi)徑流量總體呈先增大后減小趨勢，2015-2016年徑流量突增。艾丁湖湖面面積整體呈減小的變化趨勢，且1997-1999年期間和2016-2018年期間湖面面積突增。

圖2 2011-2018期間艾丁湖流域?qū)嵤└咝Ч?jié)水和退地面積

1997年之后，流域徑流量波動較大，2002年和2016年出現(xiàn)了兩次波峰，流域用水及地下水開采量逐年增大，艾丁湖湖面面積波動也較大，1999年及2017年出現(xiàn)兩次波峰，流域用水及地下水開采量逐年增大，艾丁湖湖面面積與流域徑流量的變化趨勢呈相同，與流域用水、地下水用水量的變化趨勢相反。

從2012開始艾丁湖流域用水總量及耗水總量逐年降低；究其原因，主要為艾丁湖流域2013年以來開始實施退地、高效節(jié)水灌溉等措施(見圖2)，使艾丁湖流域農(nóng)業(yè)灌溉用水量逐年減少，最終導致艾丁湖流域用水總量和耗水量的下降。

艾丁湖流域2013年以來開始實施退地、高效節(jié)水灌溉等措施，高效節(jié)水面積的增加提高了艾丁湖流域的用水水平，退地面積的增加減少了艾丁湖流域的用水量和耗水量。同時，艾丁湖流域在十三五期間在繼續(xù)保持高效節(jié)水建設(shè)的同時還加大了退地力度，降低了艾丁湖流域內(nèi)用水總量和耗水總量，進而增大了艾丁湖湖面面積，為艾丁湖生態(tài)保護做出了強有力的措施。

3 天然綠洲衰退與地下水開發(fā)利用關(guān)系

1976-2018年期間，艾丁湖流域水資源利用量、地下水開采量、人類總耗水量與天然綠洲、人工綠洲的面積比的變化過程見圖3。圖3顯示，人工綠洲面積在1976-2018期間，隨著地下水開采量的先增加后減少呈現(xiàn)先增大后保持穩(wěn)定的趨勢。而天然綠洲面積在1976-2018期間，隨著地下水開采量的先增大又逐漸減小的趨勢，也呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。由此可見，天然綠洲面積與地下水開采量的變化趨勢是相反的。

圖3 1976-2018年艾丁湖流域天然綠洲、人工綠洲面積比和水資源利用量、地下水開采量、人類總耗水量之間的關(guān)系圖

綜上，在1976-2012年期間，艾丁湖流域的社會經(jīng)濟進入了一個迅速發(fā)展的時期，隨著流域內(nèi)人口對水資源以及糧食的需求不斷地增大，地下水資源的開采量、人工綠洲面積及人工植被覆蓋度均呈現(xiàn)明顯的增大趨勢。由于多年平均降水量呈輕微減少的趨勢，且地下水開采量的明顯增大，是導致此期間天然植被面積及天然植被覆蓋度呈減小趨勢的原因。到了2012年左右，地下水開采量達到極大值，隨后在2012-2018年期間，由于當?shù)卣岢霾⒉扇×松鷳B(tài)保護的政策和科學的治理方略，推進了約束地下水資源開采、地下水合理開發(fā)利用、退耕還林、退牧還草的方案，地下水開采量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，盡管人工綠洲面積仍保持穩(wěn)定，但人工植被覆蓋度明顯開始回落，天然綠洲的面積及天然植被覆蓋度均開始回升，生態(tài)環(huán)境逐漸改善。

4 預測發(fā)展趨勢分析

艾丁湖流域天然綠洲濕地系統(tǒng)的退變成因主要成因是流域水資源開發(fā)利用量超過水資源承載力造成地。分析流域未來水資源開發(fā)利用量，進而分析流域天然綠洲濕地系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。未來水資源開發(fā)利用量將按照吐魯番市用水總量控制實施方案實施。

表1 吐魯番市分行業(yè)、水源用水量控制方案匯總 萬m3

從吐魯番市現(xiàn)狀到2030年的用水總量控制指標可知，總用水量將從2018年12.85億 m3，減少到2030年的10.7億 m3，減少16.6%；地下水用水量將從2018年6.79億 m3，減少到2030年的3.96億 m3,減少41.6%。不論從總用水量還是地下水用水量都是在減少。但是，由于現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用率已經(jīng)達到102.0%，已經(jīng)處于超載狀態(tài)，2030年水資源開發(fā)利用率為85.0%，仍然為高開發(fā)利用狀態(tài)。同時，由于耗水率將進一步增加，整體耗水量減少不明顯，因此，進入艾丁湖的水量將不會繼續(xù)惡化，略有改善?，F(xiàn)狀地下水為超采狀態(tài)，2030年基本達到采補平衡，從2018-2030年期間的12 a，地下水仍處于超采狀態(tài)。因此，未來天然植被區(qū)內(nèi)地下水位整體將繼續(xù)降低，地下水埋深還將增加，天然植被總體將進一步衰退。

5 結(jié)語

(1)艾丁湖流域2013年以來開始實施退地、高效節(jié)水灌溉等措施，高效節(jié)水面積的增加提高了艾丁湖流域的用水水平，退地面積的增加減少了艾丁湖流域的用水量和耗水量。同時，艾丁湖流域在十三五期間在繼續(xù)保持高效節(jié)水建設(shè)的同時還加大了退地力度，降低了艾丁湖流域內(nèi)用水總量和耗水總量，進而增大了艾丁湖湖面面積，為艾丁湖生態(tài)保護做出了強有力的措施。

(2)艾丁湖流域天然綠洲濕地系統(tǒng)的退變成因主要成因是流域水資源開發(fā)利用量超過水資源承載力造成地。

(3)由于現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用率已經(jīng)達到102.0%，已經(jīng)處于超載狀態(tài)，2030年水資源開發(fā)利用率為85.0%，仍然為高開發(fā)利用狀態(tài)。同時，由于耗水率將進一步增加，整體耗水量減少不明顯，因此，進入艾丁湖的水量將不會繼續(xù)惡化，略有改善。現(xiàn)狀地下水為超采狀態(tài)，2030年基本達到采補平衡，從2018-2030年期間的12 a，地下水仍處于超采狀態(tài)。因此，未來天然植被區(qū)內(nèi)地下水位整體將繼續(xù)降低，地下水埋深還將增加，天然植被總體將進一步衰退。