疏勒河干流生态用水评价与保障研究

刘 鑫

南昌市水利工程建设质量与安全监督站，江西 南昌 330038

一、研究区域概况

（一）河流概况

疏勒河源头与大通河、布哈河和黑河源头相邻，源头海拔高程4737m，有456.46km2冰川分布，年融水量约2.77亿m3，干流从源头到哈拉湖河长约670.45km，流经肃北县、玉门市、瓜州县、敦煌市[1]，流域面积4.13万km2，是河西走廊三大内陆河之一。疏勒河水系见图1。

（二）政策背景

近年来，党和国家高度重视河湖生态用水保障和水环境保护。2015年国务院印发《水污染防治行动计划》和《关于加快推进生态文明建设的意见》，明确要求“切实加强水环境管理，全力保障水生态环境安全”，“到2020年，全国水环境质量得到阶段性改善，污染严重水体较大幅度减少。到2030年，力争全国水环境质量总体改善，水生态系统功能初步恢复。到21世纪中叶，生态环境质量全面改善，生态系统实现良性循环”[2]。2020年4月水利部印发的《关于做好河湖生态流量确定和保障工作的指导意见》规定“到2020年底，重要河湖生态流量目标基本确定，生态流量监管体系基本建立，到2025年，生态流量管理措施全面落实，重要湖泊生态水位得到有效维持”[3]。

（三）生态保护目标

疏勒河干流生态需水保障十分重要。上游部分河段在昌马河省级自然保护区内，下游部分河段在安西极旱荒漠国家级自然保护区，区内分布的国家保护植物多达13种，现根据《国家重点保护野生植物名录》（1999）文件，国家一级重点保护植物有裸果木，国家二级重点保护植物有中麻黄、胡杨、梭梭、白梭梭、沙拐枣、胀果甘草、甘草、乌苏里狐尾藻、锁阳、肉苁蓉、蒙古冰草。除此以外，保护区内分布有甘肃省二级保护植物蒙古莸、河西菊。区内列入国家重点保护野生动物名录的种类有34种（I级8种，II级26种），其中国家Ⅰ级保护的物种有：黑鹳、金雕、胡兀鹫、小鸨、雪豹、普氏野马、野驴、北山羊。国家Ⅱ保护物种有21种鸟类：白琵鹭、大天鹅、鹗、鸢、雀鹰、苍鹰、白腹鹞、普通鵟、大鵟、毛脚鵟、草原雕、秃鹫、红隼、燕隼、黄爪隼、灰鹤、高山雪鸡、雕鸮、短耳鸮、纵纹腹小鸮、长耳鸮以及5种哺乳动物：草原斑猫、猞猁、鹅喉羚、盘羊、岩羊。双塔水库及其上游河部分道位于疏勒河特有鱼类国家级水产种质资源保护区内，保护对象有祁连山裸鲤、高背鲫等珍稀鱼类及部分伴生生物。

二、评价目标与技术路线

（一）评价目标

本研究旨在研究疏勒河干流生态流量及水质变化规律，对河流现状生态流量及枯水期生态流量进行综合评估，从加强疏勒河流域水资源管理，保护生态环境，确保河流最小生态需水，尤其是枯水期生态需水的角度出发，调查分析现状生态流量及最小生态流量，评价生态水水质和水量保障情况，提出河流生态流量保障措施，对未来疏勒河水资源合理配置、河流水量调度计划、水生态环境保护以及流域灌区地下水资源可持续利用提供科学依据。

疏勒河干流生态水保障具体目标包括水量和水质两项指标。一是水量目标，潘家庄以上河道常年有水不断流，区域内地下水位保持动态平衡，不下降，西湖自然保护区生态环境维持良好；二是水质目标，昌马新渠首以上为II类，以下为III类[1]。

（二）技术路线

本次评价现状年选取为2016年。在掌握河流水文特征前提下，调查河流现状水生态状况；在掌握河流现状水生态状况及水质的基础上，评价河流水生态方面存在的问题；综合评估河流现状生态流量及枯水期生态流量，提出建议及生态流量保障措施。

技术路线可分为四个步骤：第一步，收集疏勒河主要水文站的水文资料、经济社会资料等，对数据进行初步的整理分析，对流域及径流特点进行概括描述；第二步，分析疏勒河流域水资源现状与存在的问题；第三步，选取重要控制断面作为河流生态需水量的评价断面，采用Tennant法、年模数法对河流生态环境需水进行定量分析和计算；第四步，在评价生态基流的基础上，提出水量调度及生态流量保障措施。

三、水质现状与径流特征

（一）河流水质

疏勒河是流域内唯一的地表水源，受地质构造控制，河流沿途地表水与地下水多次重复转化，形成陆地水循环运动。根据1986-1988年疏勒河昌马大坝、潘家庄、双塔水库等水质监测断面监测成果，对照《地表水环境质量标准GB3838-2002》分析，疏勒河天然河道水质昌马大坝以上河段达到Ⅰ类标准，昌马大坝至潘家庄河段达到Ⅱ类，双塔水库达到Ⅲ类。河流出山口以后水质特征为矿化度沿流程显著增加，昌马堡0.44kg，潘家庄0.7kg，双塔水库0.8～0.9kg，到西湖矿化度增至1～2kg；昌马堡离子总量437.9mg/L，到潘家庄增加到824.3mg/L；水化学类型昌马堡为型，过渡到潘家庄HCO3--SO42--Mg2+-Ca2+型，双塔水库SO42--HCO3--CL-Mg2+-Ca2+型，西湖的Ca2+-SO42--Mg2+-Ca2+型。

（二）径流特征

1.年内变化。干流从上至下依次有花儿地、昌马堡、潘家庄、双塔水库四个水文站，具体位置见图1。干流出山径流受人工控制，径流资料按《甘肃省地表水资源》（甘肃省水文总站1984.10）、2000年甘肃省水资源评价结果和近期各水文站上游调查用水资料（取多年均值）进行了资料还原计算和缺测资料的插补延长。径流年内变化与气候相关规律见图2。

2.年际变化。流域干旱少雨，水源单一，水资源总量短缺，时空分配不均，年际变化大。多年平均降水量96.6mm，水面蒸发量为1668.9mm，疏勒河径流量是该地区唯一的水源补给，疏勒河干流多年平均径流量10.31亿m3/a，Cv值0.24，枯水年1956-1957年年径流量5.36亿m3/a，丰水年1972-1973年年径流量15.07亿m3/a，年平均最大流量47.8m3/s，年平均最小流量17m3/s，多年平均流量32.8m3/s。

疏勒河流域各河流年径流的丰枯变化周期具有相似性，径流过程的年际变化分为3个阶段，即1956-1981年，和1982-1998年期间总体趋势为缓慢上升阶段，1999-2013年期间总体趋势为加速上升段。还可以看出，丰水年组出现周期在9年以上，而平枯水年很多，如1982-1998年17年中出现枯水10年次，1999-2013年里出现丰水13年次。尽管径流的这种丰平枯年组出现的间隔周期不相等，数量等级也不相同，但径流丰枯年组出现要间隔一定时间。经统计1956-2016年间枯水年出现26次、平水年出现15次、丰水年出现20次。统计径流变化过程3个阶段的均值，1956-1981年年平均流量为32.4m3/s，1969-1989年年平均流量为34.1m3/s，1990-2002年年平均流量为48.0m3/s。将这3个均值分别点绘在图3中，可以看出均值呈现出台阶式的变化，这种台阶式变化反映了径流变化过程不同时段的均值具有的跳跃性。

昌马水文站1956-2016多年平均流量31.4m3/s，多年平均径流量9.91亿m³，1998-2016年，多年平均流量41.3m3/s，均大于多年平均流量31.4m3/s，为丰水年，呈上升趋势如图3。由此看出，径流过程的长期变化趋势不论是阶段性还是长期性，均表现出持续性上升的特点。

四、生态水评价结论与保障措施建议

（一）生态流量评价

根据2016年昌马渠首及水库进出库流量统计，以河流水生态健康情况下的多年平均流量观测值为基准，采用Tennant法和年模数法对比计算，对比分析生态基流与现状年下泄生态流量，得出评价结论：

昌马水库-昌马渠首河段汛期、非汛期生态流量均可以达到最佳生态流量；昌马渠首-双塔水库河段流量汛期、非汛期生态流量均可以达到最佳生态流量；双塔水库—双墩子河段汛期生态流量达到最佳生态，非汛期生态流量为极好；昌马堡、潘家庄水文站无断流情况发生；双塔水库站冬季有断流发生[1]。

（二）生态水质评价

1.地表水评价。依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2020），采用单指标评价法进行评价，得出结论。疏勒河在出山口以上为深山区，人类活动较弱，水质良好，一般为Ⅰ类；出山口以上浅山区人类活动相对频繁的区域，水质略有降低，一般为Ⅱ类；疏勒河出山口以下至双塔水库为人口、城镇及经济活动密集区域，由于区间没有废污水入河，双塔水库水质为Ⅲ类，水质良好。主要超标污染物为挥发酚（0.116mg/L，超标22.2倍）、氨氮（13.6mg/L，超标12.6倍）、COD（34.3mg/L，超标0.7倍）、阴离子（0.39mg/L，超标1倍）。地表水中氨氮含量较低，均小于0.5mg/L，大部分年份在0.2mg/L以下，属于Ⅰ类或Ⅱ类水。CODmn的含量均小于2.0mg/L，属于Ⅰ类水。总体而言，地表水是较好的淡水资源[1]，水质达标河长占比100%，适宜水生态用水。

2.地下水评价。以2016年7月水质监测成果为例，从各取样点水质Piper三线图中可以看出，研究区地下水水质特点：碱土金属离子超过碱金属离子；图中部分水样点下移，弱酸超过强酸，碳酸硬度超过50%；其他水样点强酸超过弱酸，非碳酸硬度超过50%[3]。总体而言，研究区地下水类型以硫酸-氯化物-重碳酸钙型水为主，碱土金属离子超过碱金属离子。水质分析三线图见图4。

（三）保障措施

1.建立生态流量监控保障体系。疏勒河干流沿线自上而下依次建有青羊沟水电站、黄土湾水电站、月亮湾水电站、昌马水库、中核404厂工业取水枢纽、宏源水电站、昌马大坝农业取水枢纽、双塔水库等拦河大坝，拦蓄水造成天然河道流态改变，对水生态影响较大，必须建立生态流量下泄监控系统，采取行政强制措施，在河道各拦蓄水建筑物生态水无障碍排放设施，安装生态流量下泄计量监控设施，建立健全生态流量下泄台账和管理制度体系，保证疏勒河各控制断面最小下泄生态流量，昌马水库以上枯水期不小于2.33m3/s，丰水期不小于4.46m3/s；潘家庄断面枯水期不小于0.78m3/s，丰水期不小于3.0m3/s；双塔水库断面枯水期不小于0.52m3/s，丰水期不小于3.99m3/s，确保河道内生态用水安全。

2.落实最严格的水资源管理制度。河流水生态保障的关键是生态需水保障，枯水期生态流量和水质是衡量生态水安全的关键性指标。流域机构和各级河长要加强对生态需水规律的研究，落实最严格水资源管理制度，科学制定疏勒河干流水量分配方案，控制水资源开发利用、用水效率、水功能区限制纳污“三条红线”，统筹生活、生产与生态需水，严格控制经济社会系统用水总量在取水许可总量中预留生态用水量；以核定的水功能区纳污能力为依据，严格控制入河排污总量，确保河道生态用水水质达标。

3.建立生态用水补偿机制。疏勒河流域已建成调蓄水库3座，总库容4.72亿m3，干支渠1100km，末级渠系4050km，干流昌马大坝以下河段径流量完全被水利工程控制，中下游生态用水完全依赖于水利工程调水，输水距离长，沿程损失大，供水成本高。以疏勒河干流双塔水库断面为例，年下泄生态用水不少于7800万m3，按照现行农业灌溉用水供水成本价0.179元/m3计算，年生态水供水成本在1396万元以上，对水利工程管理单位是一项巨大的负担，应当建立生态用水补偿机制，解决生态供水经费来源。