新疆南疆水资源高效利用与重大水利工程布局

李 江，刘 江，谢 蕾

(新疆水利水电规划设计管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 概述

新疆南疆属典型内陆干旱区，具有水土资源极不匹配、时空分布极不均衡的特点。长期以来的发展局限于以农业为主，过大的农业灌溉造成生态用水被严重挤占，而生产布局不协调、用水方式粗放、效率极其低下、水资源调控措施不足是水资源利用的明显“短板”。2016年新疆政府工作报告提出推进天山南坡石油石化产业带、沿边经济带发展以及交通沿线、沿边开放经济带城镇发展[1]。2019年又提出加快推进南疆四地州劳动密集型产业发展，按照区划经济和地理属性，天山南坡经济带是新疆又一个具有潜力和优势的重点发展地带[2]。

根据《新疆主体功能区规划(2017)》，新疆构建“天北和天南两带”为主体的农业战略格局，同时构建“三屏两环”为主体的生态安全战略格局，培育天山南坡新的城镇组团，形成多极化的网络化城市格局，促使经济增长在空间上全面扩展。南疆受历史、自然特点、经济因素的限制，发展缓慢，三产极不均衡，与北疆差距较大，随着中央援疆工作的稳步推进，当前差距逐步减少，但三地州(喀什、和田、克州)经济社会发展严重滞后，是新时期新疆脱贫致富的难点和重点。研究指出流域社会经济发展滞后与水资源利用效率低有关。当前应实施“人口向北、产业向南”聚集的策略，创新推动“旅游+”的工作，加快南疆四地州片区基础设施建设步伐。但水资源短缺是制约经济与环境协调发展的重要因素[3- 10]。

由和田河、叶尔羌河、阿克苏河、喀什噶尔河、开都河等九大水系组成的塔里木河流域几乎涵盖了整个南疆，因此南疆从水资源角度也泛指塔里木河流域。流域灌溉面积2016年达到4594万亩，农业用水354亿m3，占南疆水资源量430亿m3的82%[11]。长期以来灌溉农业不断发展，与生态争水的后果是塔里木河一度断流，但经过20年的近期综合治理，塔里木河重见天日[12]，塔克拉玛干、库鲁克塔格两大沙漠合拢的趋势得以遏制，干流区下游自然环境得到了显著改善。

流域内灌溉农业面积过大、生态用水被挤严重占、用水效率极其低下、生产布局不协调、水资源调控措施不足是当前需要重点研究解决的问题，而要实现水资源高效利用，解决生活、生产、生态用水的矛盾，实现灌溉、供水、防洪、生态调度、发电的综合效益，实现人水和谐则必须依托重大水利工程的调控。

2 南疆基本概况

2.1 社会经济发展概况

2017年南疆五地州灌溉面积4325万亩，已发展节水灌溉面积2322万亩(其中高效节水面积2155万亩)，占南疆总灌溉面积的54%。按照统计数据，目前能够正常使用的高效节水面积为1158万亩，高效节水灌溉率为48%。但据调查，由于缺乏有效管护，南疆尤其是喀什、和田、克州田间高效节水工程使用率低于上报统计数据。南疆各地州社会经济发展情况见表1。

2.2 生态环境保护状况

南疆分布的地州县市、兵团团场等围绕塔克拉玛干大沙漠，干旱少雨，是全国自然环境最恶劣的区域之一。20世纪50年代以来，在气候变化、人类经济活动两大因素的影响下，塔里木河源流向干流输送的水量逐年减少，致使干流下游近400km河道断流，生态环境急剧恶化。塔里木河历史上有水力联系的河流仅剩下阿克苏河、叶尔羌河、和田河[13]，其他河流除克里雅河以外，都因过多的人类活动造成平水年都不再向干流泄水。人工绿洲不断扩大，天然绿洲不断缩小，造成围绕九大河流的生态走廊功能退化，沙漠直逼绿洲。

2001年国务院批复实施《塔里木河流域近期综合治理规划》[14]，要求采取各项综合治理措施，使干流阿拉尔断面多年平均来水达到46.5亿m3。源流区的阿克苏河、叶尔羌河、和田河和开都-孔雀河，多年平均下泄水量分别为34.2亿、3.3亿、9.0亿、4.5亿m3，并确保大西海子断面下泄3.5亿m3生态水，水流到达尾闾台特玛湖。项目实施以来，年均下泄生态水量4.05亿m3，尾闾形成约500km2的水域，流域生态状况改善效果显著，尤其是干流2131万亩天然林草植被和胡杨林中有1247万亩得到保护和初步恢复。但这一切都基于南疆近20年来处于丰水期和平水期的现状，即便如此，源流和塔河干流中上游河道两岸胡杨林仍然出现衰败的迹象，塔河流域整体呈现出生态环境退化由下游向上中游、由干流沿线向源流转移的趋势，生态环境保护修复情势仍严峻。一旦流域转入枯水期，近期治理效果将面临严峻考验。同时还要注意，规划要求的四源流区下泄水量并不总能得到有效控制[15- 16]。客观评价，目前水资源总体上利用超80%，仍然处于过度开发利用状态，基于流域的整体生态环境保护仍重而道远。

3 南疆水资源及利用现状

3.1 水资源及其开发利用概况

南疆水资源总量为412.8亿m3(1956—2000年，不含入境水量)，其中地表水391.4亿m3，不重复地下水22.0亿m3。2001—2012年期间，南疆属丰水年段，年均水资源总量达464.8亿m3，比1956—2000年系列多年平均值偏多52.0亿m3，增幅12.6%。2017年，南疆地区供用水总量326.7亿m3，占南疆水资源总量的81.3%(未计入入境水量和不可利用量)。根据用水总量控制要求，现状2017年南疆实际用水量超出2030年红线指标41.6亿m,阿克苏、喀什是超用大户，见表2。南疆农业用水方式粗放，水资源利用效率较低，现状亩均灌溉水量为637m3，高于全疆平均528m3，灌溉水利用系数仅为0.52，低于全疆平均0.55，主要原因是南疆输水距离长、蒸发渗漏大、平原水库损失大、灌溉管理水平较低等[17]。

3.2 重大水利工程建设情况

3.2.1山区控制性水利工程

截止2018年，南疆五地州已建成水库176座(不含在建水库)，水库总库容60.6亿m3。其中，已建成山区控制性水利工程卡拉贝利、乌鲁瓦提、下坂地、布仑口、吉音、察汗乌苏、克孜尔7座山区水库，总库容30.2亿m3。在建阿尔塔什、大石峡、大石门、奴尔、托帕等大中型水库，玉龙喀什和库尔干、莫莫克等水利枢纽工程正在开展前期工作，计划近期开工建设[17]。

表1 2017年南疆主要经济社会发展指标表

注：1.表中地州数据包括相应兵团，水库座数统计包含已建、在建和近期拟建水库(截止2018年)；2.水资源量数据不含入境水量，来源为新疆水资源综合规划。

表2 2017年南疆五地州供用水情况统计表 单位：亿m3

3.2.2防洪工程

截止2018年，南疆已建设堤防4926km，达标堤防2456km，占现有堤防的50%，占需治理河道的31%。叶尔羌河自2015年开始在以往历次治理已完成102km的基础上进行了系统整体治理，挑选中下游760km河段中的险工、险滩、重点保护区进行集中整治，目前已完成堤防167.8km、护岸154.5km，合计322.3km。结合上游阿尔塔什水库的建设将一般防护对象的防洪标准从不足2.5年一遇提高到20年一遇，将重要防护对象防洪标准从20年一遇提高到50年一遇，效果显著。其他重要河流如喀什噶尔河、和田河等都在参照叶尔羌河治理模式开展前期工作。

3.2.3其他基础设施

大中型灌区续建配套与节水改造工程进展较为顺利，已经完成流量大于0.2m3/s的干支斗渠道长度11.3万km(防渗长度为3.8万km)，防渗率为33.8%；各类水闸19053座，其中过闸流量5m3/s以上的引水闸有544座，引水能力可达867亿m3；建有城镇自来水厂44座，农村集中式供水工程598处，其中千吨万人以上农村集中式供水工程157处；各类泵站774座，机井36.6万眼，规模以上4.56万眼(农用4.34万眼)。

4 水资源高效利用的突出问题

4.1 开发利用过度

塔里木河流域具有丰富的土地资源，而水资源则是制约塔里木河流域人口、经济发展的劣势资源[18]。据水资源公报数据统计，2010年灌溉面积3870万亩，2016年灌溉面积为4594万亩，自塔里木河流域开展治理以来，灌溉面积不降反增，在来水持续偏丰的气候条件下，无序扩张一直没有有效控制。2017年灌溉面积稍有下降为4325万亩，经济用水326.7亿m3，占总量的81.5%，其中农业313.6亿m3，占用水量的96%。由于农业灌溉面积过大，造成农业需水量较大，流域水资源供需矛盾突出，而且实际用水量已经严重超出水资源承载能力[19]。如开孔河流域灌溉面积现状超载85.3%，渭干-库车河流域灌溉面积现状超载54.1%，部分区域地下水超采严重。现状水资源开发利用程度南疆达到87.5%，远大于北疆的48.4%。虽然全疆用水总量当前控制在总量的66%左右，但北疆用水少掩盖了南疆用水大的事实，因此南疆水资源开发利用方式亟待优化调整。

4.2 用水效率低下

现状(2018年)南疆五地州灌区干支斗渠防渗率相对偏低，亩均灌溉水量高达637m3，万元工业增加值用水量62m3，水资源利用效率低下，水资源紧缺与用水浪费严重长期并存。2018年新疆供用水效率比较分析见表3。

表3 2018年新疆供用水效率指标比较分析表

促进用水效率提高的一个主要措施是新疆高效节水灌溉农业的发展。据统计，现状2018年新疆节水灌溉面积已达到5654万亩(含兵团)，占总灌溉面积的60.8%。其中，北疆和东疆地区超过70%，南疆地区约45%。但目前新疆亩均灌溉水量仍偏高，尤其是南疆地区高达637m3，新疆农业仍具有较大的节水潜力。

4.3 基础设施薄弱

(1)山区控制性水库。南疆地区分布着众多独立水系河流，已建山区水库总量偏少。受建设难度、资金等多种因素影响，南疆山区控制性工程较少，主要河流都还未能形成“一河一库”调控体系，已经建成的控制性山区水库调控能力较低，不能完全满足下游灌区防洪、供水和生态保护等各项任务的要求。

(2)大中型灌区改造与田间高效节水。南疆五地州灌区干支斗渠道防渗率不足40%，还需要下大力气更新改造，减少输送的无效损耗。目前南疆地区累计发展田间高效节水2155万亩，已占灌溉面积的45%，但从实际利用效果分析，部分地州利用率不足五成，且在实施过程中受地块零散、种植结构不一致、林粮间作、专业管护队伍缺失等原因影响，进一步深入推进的困难非常大。

(3)堤防建设。南疆地区防洪工程基础依然薄弱，抵御洪水能力不强。各地普遍存在河道防洪战线长、治理点多、防洪工程标准低、抗洪能力弱等问题。兴建山区水库后结合河流堤防建设可以大大降低洪水风险。

(4)其他。目前南疆防病改水项目大多还比较分散，以乡村为单位的供水工程占了绝大多数，这些工程水源简易、供水保证率较低；灌区引水工程绝大多数还是通过河道引水设施引用，输水干渠送至田间，用水浪费严重。山区水库建成后由于距离下游城镇、灌区相对较远，管道直供还难以做到，水库调蓄功能没有充分发挥。

4.4 水价严重偏低

2016年全疆水管单位执行平均农业水价0.085元/m3，仅达到完全成本的60%，现行农业水价偏离成本严重。例如南疆喀什噶尔河流域水价是沿用1997年成本计算，仅能收缴0.01元/m3，仅够满足人员工资，无法遏制水利工程年久失修的老化问题，难以维持水管单位的正常运转。

5 水资源高效利用与重大工程调控布局

5.1 水资源高效利用原则

南疆水资源开发利用的指导思想和原则是贯彻塔里木河流域生态保护和高质量发展的原则，强化用水总量控制，协调好经济社会发展与生态环境用水关系，依托重大水利工程优化配置和高效利用水资源。到2035年按照南疆集中连片特困区和天山南坡产业带的经济社会发展目标，构建南疆水生态经济协调发展的战略格局。

5.1.1用水总量控制要求

按照新疆用水总量控制要求，2020年、2030年新疆用水总量控制指标分别为550.23亿、526.74亿m3；南疆分别为309.4亿、285亿m3，而农业用水总量分别为291.3亿、259.8亿m3，其占比分别为94%、91%。采取的主要措施包括：继续发展高效节水，基本完成大中型灌区节水改造，强化工业和城镇生活节水措施等。见表4。

5.1.2供水配置方案

依据实施最严格水资源管理制度对新疆用水总量的控制要求和有关规划确定的水资源配置方案，2030年规划水平年供水总量总体是减少的趋势。新疆未来工业用水将呈快速增长趋势，随着城镇化进程的推进和城乡居民生活水平的提高，生活用水量和生态用水量均呈稳步增长的态势，农业用水量将逐步压减，在经济社会总用水量中的比重逐年下降，用水结构进一步优化。

有关规划要求：力争2030年南疆灌溉水利用系数达到0.58、综合毛灌溉定额达到640～670m3/亩，农业灌区现代化建设的用水需求为248～260亿m3，农业用水占比降至80%以下。显然2030年用水总量控制确定的指标(表4)与规划要求还有很大差异。短期内大幅度降低农业用水既不现实、也无可能，这与南疆的发展模式有很大关系，也说明塔里木河流域灌溉农业绿洲经济的基础地位长期不会改变[20]。

5.1.3生态用水配置方案

新疆自产水资源总量832亿m3，其中在人类活动区域自产水资源总量800亿m3。规划水平年2030年，人类活动区域可供经济社会和生态环境消耗的水资源量为758.2亿m3。近十几年来南疆降水增多、来水偏丰，为提高灌溉保证率甚至间接扩大灌溉面积提供了水资源条件，但枯水期时降水和来水急剧减少可能对经济社会发展及生态环境保护带来风险，使塔里木河近期治理效果大打折扣。近10年来在各源流天然来水普遍偏丰的情况下，干流来水持续减少的势头仍未得到有效遏制。文献[19]分析了不同频率下塔里木河流域“九源一干”可承载最大灌溉面积，研究表明，50%来水频率下生态用水勉强满足要求，在枯水期喀什噶尔河、渭-库河、克里雅河、叶尔羌河流域的生态用水保证率较低，小于50%，这极不利于流域经济社会发展和生态环境保护，见表5。迄今近期综合治理工程已近基本完成，“工程措施”已基本建成，“非工程措施”却远未发挥预期效能，从科学发展观角度出发，需要“以水定地(绿洲)”，在维护天然绿洲植被现状规模且不在恶化前提下，积极修复严重退化的生态环境，确保水量分配方案落实到位[21]。

表4 南疆供水水源配置及用水方案 单位：亿m3

表5 塔里木河“九源一干”水资源量及用水情况分析

5.2 重大工程布局与规划

塔里木河流域内县以上管辖河流1268条(地区级以上河流125条)，当前实际开发建设水库的仅53条，开发率仅4%(占地区级的42.4%)，重要河流如玉龙喀什河、托什干河、车尔臣河、若羌河、提孜那甫河、库尔干河等都还正在谋划建设和即将建设控制性水库。已经建设水库(含兵团)176座，库容仅60.58亿m3，在建和拟建水库20座，库容63.26亿m3，合计水库196座，库容123.8亿m3；其中山区水库50座，总库容91.24亿m3，占总库容的74%。按照规划，南疆地区将立足于当地水资源的合理配置和高效利用，走内涵式、高效节水农业发展的道路，确保向塔里木河干流的下泄水量，实现塔里木河流域绿色走廊生态系统显著改善。

规划在塔里木河流域各源流区域，建成一批山区水库，基本形成阿尔塔什、大石峡、下坂地、玉龙喀什、乌鲁瓦提、奥孜、察汗乌苏、卡拉贝利等水库为控制的源流区骨干水库水资源调配体系，其他河流也要建设山区控制性水库，以满足灌溉、供水、防洪、生态调度、发电等需要，稳定并改善塔里木盆地湿地系统基本功能。表6给出了塔里木流域“九源一干”控制性工程的主要指标参数。图1给出了塔里木河流域重点控制性水利工程布局，2030年之前水资源利用控制性工程——“项链式”布置格局基本形成。

27座水库个别为引水注入式水库，如苏库恰克水库[22]，是早期建设的，也具有一定的灌溉调控能力，但从水资源控制角度看，起主要作用的还是山区控制性水库。塔里木河流域建设各类控制性水库总库容81.55亿m3，河流调控能力大幅度提升。

5.3 工程调控作用分析

5.3.1农业灌溉

南疆现状灌溉面积4325万亩，是未来的主要经济支柱，短时间内退减可能性不大。受河流来水年内分配极不均匀影响，农业春旱缺水现象较为严重，灌区灌溉保证率普遍偏低。按照确有需要、生态安全、可以持续的原则，以规划论证为基础，在南疆重要河流上中游建设控制性山区水库工程，将南疆灌区农业灌溉保证率提高到75%～85%。表6中的27项控制性工程承担灌溉面积达3350万亩，占比77.5%，由此可见，做好这些控制性工程的调控，南疆大部分灌溉都可以保障供水。

表6 南疆五地州在建、已建、规划重点控制性水利工程

注：下坂地水库和阿尔塔什水库控制灌溉面积有重叠。

图1 塔里木河流域水系及重大水利工程布局简图

5.3.2城乡供水

2030年天山南坡地区城镇化率将达到65%～70%，南疆三地州城镇化率达到55%～60%。流域内分布的水库是城乡用水优质水源，在下一轮城乡一体化供水中应优先考虑水库直供。新型工业化发展也是南疆城乡融合的推动力之一，巴州、阿克苏地区以能源矿产资源和特色农业资源为依托，着力打造天山南坡产业带。规划2030年南疆工业用水需求控制在13亿m3左右，工业用水占比由现状的1.4%提高到4.5%左右。这就要求积极调整用水结构，通过农业节水等措施降低农业用水来支撑工业发展用水需求。

5.3.3河道防洪

南疆除叶尔羌河进行过系统治理以外[23]，其他流域防洪治理缺口较大。按照规划，多数流域均采用库堤结合的防洪总体布局。如和田河上游玉龙喀什支流建设玉龙喀什水库后可与喀拉喀什河上的乌鲁瓦提水库实现联合调度，将干流防洪标准提高到50～100年一遇。几乎所有的山区水库均有防洪作用，其中卡拉贝利、阿尔塔什、吉音等水库防洪功能是第一位的，可见山区水库防洪功能的重要性。

5.3.4水力发电

规划建设的水库电站总装机1971MW，年发电量52.33亿kW·h，占全疆水电装机容量的29%，发电量占水电的21%，作为清洁能源，具有极大的发展优势。水电装机的增加对，天山南坡产业带发展，巩固脱贫攻坚成果具有极大地促进作用。

5.3.5生态调度

南疆地区天然植被主要分布在环塔里木盆地的“九源一干”各河流沿岸、湖泊以及湿地周边，为典型的荒漠河岸林。现状南疆国民经济用水量为326.7亿m3，挤占了相当一部分生态用水。近十几年南疆来水整体偏丰，天然生态所面临的风险没有凸现。从塔里木流域近期综合治理确定的保护目标来分析，单靠流域自然调节存在很大风险，枯水年份生态用水将得不到足够保障，必须依托重大水利工程进行组合调控。现有补水方式将水集中大西海子水库并向下游尾闾方向集中放水，这种集中下泄的补水方式仍显粗放，无法在河谷林草、胡杨林、尾闾湖泊等生态补水对象间实现协调平衡。邓晓雅等研究提出了流域生态调度技术路线和源流区“集中同步组合”生态调度调控对策，值得关注。实际上就需要重点研究山区水库调控能力，如三源流在多座水库联合调控下的生态调度。

6 结论

(1)南疆耕地资源丰富，具有适宜发展农业的水土光热条件，受水资源禀赋的限制，引水灌溉对河流水资源依赖度极高，单位面积耗水量也极大。塔里木河流域近期治理取得了较好的效果，但流域内确定的退地减水目标当前受经济社会发展、脱贫攻坚等因素限制，短期内难以实现，做好水资源高效利用迫使我们必须考虑兴建足够数量的控制性水库来进行水量调节。2030年之前兴建的山区水库将达到50座，总库容91.24亿m3，对流域解决防洪、灌溉、供水、生态调度、发电都将起到积极地作用。

(2)水库大坝的兴建对于河流生态系统的胁迫是客观事实，无法回避。尤其是高坝大库的兴建对流域水生生物的影响，河道水温改变对植被的影响，发电调度与供水的矛盾，兴利与排沙的矛盾等等，都需要我们予以足够重视。

(3)喀什噶尔河流域的克孜河实际灌溉面积远大于控制面积，用水总量控制存在很大问题，单靠已建的卡拉贝利水库难以实现。结合喀什市城市发展对供水的迫切需求，需要进一步研究克孜河上游玛尔坎恰提水库，以增加调蓄能力，解决克孜河灌溉和供水问题。

(4)塔里木河近期治理目标确定的生态水下泄任务目前主要依靠源流区自身调节，仍然存在洪水季节浪费严重、源流区生态退化的问题，急需结合源流区控制性水库的建设，开展“四源一干”基于大尺度、水库群的生态联合调度的专项研究。

(5)受各种因素影响，塔里木河流域重大水利工程归属塔里木河流域管理局、水电企业、地方水利局等管理，隶属关系不同，调度原则不同，实践过程中仍然存在“多龙治水”的问题，如用分水比来代替调度从流域治理层面就显得过于简单化。气候变化条件下应综合考虑流域尺度的生态用水，按丰、平、枯研究制定不同的生活、生产、生态用水量，科学制定调度原则，按“调度统一”的原则实现流域管理。