塔里木河流域生态综合治理水量变化研究

塔衣尔·艾尔肯

（新疆塔里木河流域干流管理局,新疆 库尔勒 841000）

河流所具有的供水、航运、水力发电等资源利用功能以及泄洪、地下水补给、生物多样性、植被供水、河流稀释等生态环境功能均通过河道表现出来,河流所具有的资源利用功能长期以来受到关注并不加限制的利用,而其生态环境功能却始终处于被忽略状态,导致河道持续断流、植被衰退、土壤沙化,生态环境不断恶化。为此,必须加强对河流生态环境功能的重视,以利于维持河流健康。

1 塔里木河流域水文特性概述

塔里木河流域是我国最长的内陆河,其自身不产流,河道水量主要来自其上游阿克苏河、叶尔羌河、和田河三大源流下泄,长期以来,塔河流域表现出较为稳定的水文特性：（1）年际来水稳定。塔里木河属于典型的平原补给型内陆河流,且补给水源固定,其三大源流中的阿克苏河为主要的补给水源,塔河流域每年来自阿克苏河的水量补给量在塔河总水量中占比在70%以上。塔河年径流变差系数取0.21,年径流最大值和最小值之比为2.3,表明塔河上游年际来水稳定,且来水量在年际间分配均匀。（2）年内分配不均匀。塔里木河在每年的7 月～9 月便进入洪水期,且具有洪量大、洪峰高等特征,且洪水灾害较为频繁。洪水期内的河道来水量在全年河道总来水量中占比在70%,并与河道年来水量之间呈显著相关性特征[1]。（3）河道水量持续递减。塔里木河流域水量具有明显的耗散型特征,因无区间入流的缘故,其上中下游水量依次递减。上中下游年来水量均值分别为45.89 亿m3、27.48 亿m3、6.23 亿m3,但20 世纪70 年代初期,河道下游来水量骤减至2.47 亿m3。1972 年,大西海子水库以下长度约501 km 的河道彻底断流,下游植被也因缺水而大批量衰亡。

2 塔里木河流域生态综合治理水量变化

2.1 下游河道水文情势

结合笔者实地调研并借鉴相关研究成果发现,塔河下游河道自2001 年实施生态输水及综合治理战略后水文情势表现出明显变化,下游河道来水量的稳定增加为生态环境恢复及改善提供了基础条件。

（1）从河道断流向有计划输水转变。塔河在生态输水前下游河道大西海子水库至台特玛湖段长达360 km 处于长期断流状态,河道两侧的塔克拉玛干沙漠和库木塔格沙漠呈合拢趋势,两岸植被大规模枯竭死亡,尾闾湖台特玛湖也在1972 年干涸。从2000 年开始至今,先后向塔河下游实施21 次生态输水,其中前9 次为应急输水,主要以河道渗漏为主,水流以缓慢速度推进（见图1）；在15 m3/s～25 m3/s 的同流量级下,输水进程持续推进过程中输水量逐渐增大,水流速度和进程也逐渐加快。其中,第1 次应急输水过程中输水距离仅为106 km,第3 次输水距离达到363 km,并到达台特玛湖,第5 次输水过程中水头到达台特玛湖仅花费了20 d 时间。至今为止的21 次生态输水总输水量达到22.55 亿m3；流域管理部门在持续推进流域下游河道生态输水的同时,还启动了向塔河全流域胡杨林区域的生态补水工作。

图1 塔河下游生态输水下泄水量比较

（2）双河道输水基本实现。从第3 次应急输水开始,大西海子水库的下泄水量就已经能够到达台特玛湖；从第5 次应急输水开始,基本实现了其文阔尔河与老塔河向下游双河道输水。在至今为止所进行的塔河下游生态输水中,水流18 次到达台特玛湖,结束了塔河流域下游河道数十年的断流历史。

（3）下游地下水位呈升高趋势。应急输水前,塔河下游地下水平均埋深在9 m～12 m,通过对应急输水及此后生态输水过程中下游河道地下水埋深的观测发现,在第8 次输水后流域下游地下水平均埋深升高至4.21 m,且随着输水计划的持续推进,下游地下水位升幅呈增大趋势：从首次应急输水开始到目前为止的第21 次生态输水,流域下游地下水位升幅 分 别 为13%、24.8%、32.9%、40.7%、40.2%、44.3%、45.8%、50.7%、46.6%、52.1%、52.9%、58.7%、60.2%、64.3%、65.8%、60.7%、60.9%、74.3%、75.8%、70.7%、71.4%。该结果充分表明,地表输水所引起的地下水埋深变化趋势十分明显。

2.2 河道来水量

相关调查资料表明,在塔河下游生态输水战略实施前,塔河上游叶尔羌河、阿克苏河和和田河三源流向塔河输入的年径流量逐年递减0.31 亿m3。为具体分析塔河生态输水期间上游源流向塔河输入水量的变动情况,本文以塔河生态输水战略开始实施年度即2001 年为界,将研究时段划分为1997 年～2001 年和2002 年～2020 年两段,以进行塔河上游三源流向塔河输入水量（即塔河河道来水量）变动趋势的对比分析,具体见表1。

通过对表1 的分析可以看出,若塔里木河没有实施下游河道生态输水战略,仅依靠其上游三源流向塔河每年输入年径流量进行补给,按照其向塔河输入的年径流量逐年递减0.31 亿m3的趋势进行推演,2002 年～2020 年塔河来水量仅为42.67 亿m3,比现状46.19 亿m3少3.52 亿m3。上表数据还说明,在塔河下游河道生态输水治理战略实施前5 年和实施期间,上游三源流向塔河输入水量均值合计为225.89 亿m3和224.04 亿m3,基本处于稳定状态,这也说明,过去上游三源流向塔河输水量逐年递减的趋势在塔河下游生态输水战略实施后,源流节水工程建成运行及流域水量统一调出管理持续加强情况下得到初步遏制。

然而,值得注意的是,这种上游三源流向塔河输水量逐年递减趋势得到初步遏制的现象是在源流区持续处于丰水期且水文条件好转的情况下才出现的,源流下泄塔河的水量未因源流来水量增大而显著增加[2]。根据自治区政府所提出的塔河流域“四源一干”的水量分配方案,上游源流实际下泄塔河水量与规划量仍存在一定差距,其中,阿克苏河、叶尔羌河及和田河2002 年～2020 年下泄塔河水量年平均值分别为36.98 亿m3、1.13 亿m3和11.92 亿m3,分别相当于相应设计频率来水量分配方案所设计下泄水量的72.9%、19.8%和86.1%。

2.3 上中游向下游输水量

塔河下游河道生态输水战略实施前,造成流域下游河道生态萎缩、恶化的主要原因在于源流来水量的减少以及塔河上中游无序漫溢蒸发损耗、无序垦荒而使耗水量增大。生态输水战略实施后,在下游河道陆续修建输水堤、闸堰、拦河枢纽等水工建筑物,并加强对下游河道的疏浚治理,水量监控管理更加严格,塔河干流输配水调控能力不断增强,下游来水量增大趋势十分显著。根据调查资料,以恰拉站为起始断面的塔河下游在生态输水战略实施前10 年来水量均值为2.35 亿m3,生态输水战略实施后2002 年～2020 年间塔河下游河道来水量均值达到5.31 亿m3,为生态输水战略实施前的2.26 倍。

塔河下游河道控制性拦蓄水水工建筑物的修建及流域水资源监控管理制度的不断完善使河道输水效率进一步提高,水流到达尾闾的时间大大缩短,中下游洪峰及洪量均显著增加。生态输水战略实施前,塔河流域上游阿拉尔站来水输送至下游恰拉站所需时间为19 d～25 d,而生态输水战略实施后的2002 年及第21 次生态输水后的2021 年初,所需时间缩短为10 d～13 d 和5 d～8 d。从传递水量来看,生态输水战略实施前,上游阿拉尔站最大洪峰流量2410 m3/s 输送至恰拉站仅剩余31.0 m3/s；而生态输水战略实施后的2002 年及第21 次生态输水后的2021 年初上游阿拉尔站最大洪峰流量分别为1630 m3/s 和1600 m3/s, 输送至恰拉站后剩余流量分别为96 m3/s 和189 m3/s。流域下游恰拉站断面洪水过程变动表现最为突出,生态输水战略实施后的2002 年及第21 次生态输水后的2020 年末其日流量均值超出50 m3/s 的时间分别达到38 d 和254 d,最大日流量均值分别达到98 m3/s 和211 m3/s。

2.4 各河段耗水量

在1997 年～2001 年和2002 年～2020 年两个研究时段,以各河段实际耗水量占上游来水量的比即耗水率为主要指标,进行塔河上、中、下游河道耗水量情况变动的分析,具体结果见表2。

表2 生态输水前后塔河河道各河段耗水量

由表2 可知,塔河上游河道段耗水率从生态输水战略实施前的44.93%提升至生态输水战略实施后的46.67%,增大了1.74%；而中游河道耗水率从生态输水战略实施前的90.11%降低至生态输水战略实施后的84.69%,降低了5.42%；下游河道耗水率从实施前的84.13%降低至实施后的81.75%,降低了2.38%。以上变化说明,生态输水战略推进过程中,塔河中下游河道耗水情况改善明显,中游河段耗水量降低幅度最大。

根据综合分析可知,塔河下游河道生态输水战略实施过程中,上中游总耗水量的控制基本符合水量分配方案的要求,且中游耗水量略小,上游耗水量略大,中游河道耗水量呈现出明显的减少趋势。塔河流域胡杨林完整河段位于流域中游,而这种中游河道耗水量减少的趋势十分不利于胡杨林生长[3]。待流域河道治理工程全部建成运行后,可以借助生态闸在流域各河段调度水量,并严格按照“水量分配方案”进行水量调配。

3 结论

综上所述,塔里木河下游河道生态输水及生态综合治理实施后,河道水量呈现出明显变化,且上中下游表现出不同的水量变化特征：（1）下游水文情势变动最为明显。在上中游河道控制性水利工程建成运行的影响下,下游河道来水量和洪峰均呈增大趋势；下游河道也因此从断流局面转变为间歇性受水,地下水受到地表水沿程耗散转化补给后水位升高明显。（2）上游耗水量增大,但中游耗水量表现出截然相反的变动趋势,十分不利于流域中游河段天然胡杨林的生长；为此必须加强工程措施的应用及水量调度管理,严格按照流域水量分配方案的规定进行水量调度配置。（3）随着生态输水及生态综合治理战略的持续推进,塔河流域河道来水量减少趋势已得到初步遏制,然而在其源流来水量较丰的情况下,下泄水量并无明显增加,为此,必须进一步加强流域水资源统筹调度管理,严格用水限额,保证塔河流域水量指标的顺利实现。