新疆柯柯牙生态工程水资源保障研究

2022-08-05李鹤

水资源开发与管理 2022年7期

李鹤

(1.阿克苏地区水利局，新疆阿克苏 843000;2.新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐 830000)

阿克苏地区位于新疆维吾尔自治区天山南麓、塔克拉玛干沙漠北缘。阿克苏地区沙漠占全地区总面积的77%，长期以来，阿克苏地区不仅是新疆的风沙策源地，也是抗击土地荒漠化、盐渍化的最前沿[1]。

柯柯牙生态工程施工地距离阿克苏市城区6km，在生态工程实施以前，这里是阿克苏地区主要的风沙策源地。为了根治风沙，改善生态条件，为阿克苏地区百姓创造一个良好的工作和生活环境，1986年4月，阿克苏地区动员全社会力量，在柯柯牙片区展开生态工程建设。经过几代人的努力，目前柯柯牙生态林面积已经达到80169hm2。生态工程实施后，阿克苏市风沙天气频次大大减少，气候明显呈现“增温增湿”趋势。同时，生态工程的建设使阿克苏地区成为了重要林果业基地，成为“冰糖心”红富士苹果的原产地[2]。2021年初，阿克苏市人民政府迁入柯柯牙河西岸，为该区域的发展注入了新的活力。但随着城市经济的不断发展，人口日渐增多、人民生活水平不断提高、防护林面积不断扩大，水资源不足的问题日益凸显。因此，探索实施柯柯牙生态工程科学合理的水资源保障措施，愈发迫切和重要。

1 工程概况

柯柯牙生态工程位于阿克苏市温宿县城区东北洪积阶地上，原始地貌复杂，地势北高南低，由西北向东南倾斜，海拔1056～1300m，地面坡度1/80～1/1500，其间沟壑纵横，地势险峻；阶地土壤是发育在砾石基层上的棕漠土，砂砾密布，盐碱严重，以硫酸盐、氮化物为主，土壤盐碱率平均值高达5.58%，最高达9.87%，高出国家规定值4.58%，远超过了国家规定的盐碱含量1.00%的造林标准。该地域土质贫瘠、植被稀疏、气候干旱，年平均气温10.16°C，降水量56.7mm，蒸发量1972.9mm，多年平均风速1.7m/s，最大风速40.0m/s。季风时节，黄土迷漫、浮尘蔽天，每年浮尘天气超过100天。严酷的气候与自然环境不仅对阿克苏城市安全造成了巨大威胁，也给当地社会经济可持续发展带来了严重影响[1]。

1986—2020年间实施的柯柯牙生态工程已完成人工造林76858.92hm2，其中核心区面积13867.00hm2。主要区域位于阿克苏市城区东南部，涉及阿克苏市城区南部的实验林场、阿克苏市依干其乡、温宿县依希来木其乡、克孜勒镇以及温宿县东部的佳木镇、红旗坡农场和县城以北的荒漠戈壁。

因生态环境恶劣，1986—1990年，柯柯牙生态工程一期面积1949.93hm2中防风固沙林1169.95hm2，约占总面积的60%，且防风固沙林分布在最外围，位于风沙最前沿。随着生态环境逐渐改善，生态工程中的防风固沙林占比逐渐减少，生态经济林逐渐增多。生态经济林所占面积逐渐从一期生态工程的60%增加到现在的92.62%[1]。生态林主要树种为新疆杨和胡杨两种，经济林主要有苹果、核桃、红枣、香梨等，种植结构见表1。

2 现状水资源情况及存在的问题

2.1 水资源总体情况

阿克苏地区是新疆水资源较丰富的地区之一，境内有冰川面积4098km2，储水2154.00亿m3，冰川、融雪是河流的主要补给源，全地区地表水资源总量133.40亿m3；地下水资源量49.95亿m3，近期地下水开发潜力24.37亿m3，是新疆地下水开发潜力最大的地区之一[3]。

柯柯牙生态工程位于阿克苏河水系，主要涉及的河流有阿克苏河的一级支流库玛拉克河、柯柯牙河以及温宿县东部的独立水系台兰河。近些年，由于经济社会高速发展，新疆经济社会用水量持续增加，根据中国工程院《新疆可持续发展中有关水资源的战略研究》成果，干旱内陆地区经济社会用水和生态环境用水原则要求各占水资源量的一半。2012年，阿克苏地区地表水资源开发利用程度已经达到77.8%，为缓解生态用水矛盾，2015年，新疆维吾尔自治区人民政府制定并下发了《新疆维吾尔自治区用水总量控制方案》，提出阿克苏地区用水总量要由2020年的103.99亿m3减少至2025年的98.24亿m3、2030年的92.50亿m3。

2.2 存在的问题

柯柯牙生态工程主要涉及阿克苏河流域内的库玛拉克河灌区、柯柯牙河灌区和台兰河灌区，在水利部确认的新疆39个大型灌区内，3个灌区均属于大型灌区，其现状灌溉面积分别为54万亩、37万亩和93万亩。

柯柯牙生态工程各灌区水资源特性见表2。

根据新疆维吾尔自治区《农业灌溉用水定额》(DB 65/T 3611—2014)，在灌溉保证率75%的情况下，柯柯牙生态工程亩均净耗水量为440m3，根据阿克苏地区灌溉水利用系数,可计算出亩均毛耗水量为779m3。

从表2中可以看出，生态工程所处的3个灌区亩均分配水量分别为665m3、431m3、620m3，均低于定额中的亩均耗水量，存在不同程度的缺水问题，其中核心区域的柯柯牙河灌区缺水问题尤为突出。同时，根据《新疆维吾尔自治区用水总量控制方案》，阿克苏地区用水总量将逐步缩减，水资源短缺的问题将会日趋严重。

3 水资源保障措施

柯柯牙生态建设工程是一项利国利民的民生工程，为实现可持续发展，在水资源总量有限的条件下，确保生态林有水可供，应结合当地实际，从修建控制性水库工程，利用山区水库替代平原水库，提高各级渠道的防渗率，大力发展高效节水等几个方面入手，逐步解决生态工程水资源短缺问题，为生态工程提供可持续的水资源保障。

3.1 修建控制性水库，合理配置水资源

柯柯牙生态工程涉及的主要河流为库玛拉克河、柯柯牙河和台兰河。库玛拉克河和柯柯牙河为阿克苏河的一级支流，在《新疆阿克苏河流域综合规划》中，库玛拉克河与柯柯牙河均具备修建山区控制性水库的条件。台兰河为独立水系，由于山区河段不具备修建控制性水库的条件，在《新疆台兰河流域综合规划》中水资源供给配置方案为：布置调蓄工程，中游建成洼地水库，调节库容为5132万m3；下游扩建地下水库，到规划水平年2030年地下水库开发利用量达到4000万m3。

柯柯牙生态工程区域内主要河流控制性水库工程特性见表3。

表3 控制性水库工程特性

目前，库玛拉克河大石峡水利枢纽工程、台兰河洼地水库工程已经开工建设，但是柯柯牙河拱拜孜水库目前还处于可行性研究的论证阶段，鉴于柯柯牙生态工程水资源短缺问题日益凸显，为确保柯柯牙生态工程的可持续发展，保障生态工程核心区的供水，拱拜孜水库工程应尽快开工建设。

3.2 优化调整平原水库，提高水资源利用效率

库玛拉克河、柯柯牙河和台兰河流域内建成运行的平原水库共4座，均为20世纪六七十年代建设的，调节库容4.34亿m3，目前均存在泥沙淤积严重、渗漏蒸发量大的问题，流域内控制性山区水库建成后，从提高水资源利用效率，增强流域水资源的调控能力角度出发，可优化调整平原水库，以减少水资源的无效损失。根据已审批的《大石峡水利枢纽工程可行性研究报告》，从工程投资、实施难度、经济指标、节水效果分析，位于塔里木河上游的上游水库调节库容由原来的1.49亿m3缩减至0.35亿m3，缩减的库容将由大石峡水库承担[4]。柯柯牙河流域内的苏盖特来水库将由拱拜孜水库替代。

3.3 提高渠道防渗率，减少渗漏损失

柯柯牙生态工程区域内现有的输水工程多建于20世纪70—90年代，由于受当时社会、经济和科学技术的限制，工程设计标准低，工程不配套。经过几十年的运行，工程年久失修，渠道破损、老化、淤积严重，输水建筑物只能勉强维持运行，造成水资源的利用效率较低，渠系配套设施如节制分水闸、量配水设施少，影响了灌溉管理和水量调配，很难做到按需供水和计划用水[5]。

柯柯牙生态工程区域内渠道防渗情况统计见表4。

表4 柯柯牙生态工程区域内渠道防渗情况统计

塔里木河近期综合治理工程和大型灌区节水改造启动以来，虽然对柯柯牙生态工程区域内的渠道进行了防渗改造，但主要集中在干渠，并没有做到所有渠道全覆盖。从表4可以看出，柯柯牙生态工程区域内的支渠、斗渠防渗率依然较低，水资源利用效率较低的现状依然没有改变。因此，积极筹措资金、提高渠道防渗率、减少渗漏损失依然是柯柯牙生态工程水资源保障的重要措施。

3.4 大力发展高效节水，积极推广果树精准灌溉

高效节水灌溉技术不但节水效率高，而且具有节地、节肥、节劳、适应性强等特点，目前在全国已得到广泛应用。实践证明，高效节水灌溉技术不仅节水而且更能增产增效，有利于提高农业经济，促进农业增产和农民增收，从长远看它是节约水资源的主要发展方向[6]。目前，柯柯牙生态工程区域内农业用水占比达96%，已实施高效节水的耕地面积仅占耕地总面积的60%，高效节水可发展的空间十分广阔。

柯柯牙生态工程核心区域种植结构以林果为主，常用的灌溉方法有漫灌、沟灌、滴灌和喷灌，漫灌方式水资源浪费严重，生产成本高。根据测算，果树滴灌能节水50%～70%，微喷灌能节水40%～60%，随着水利信息化手段的不断丰富和提高，精准灌溉将是未来一个时期高效节水的发展方向。精准灌溉以信息化手段对灌溉水量、水流速度等实行科学管控，构建完善的智能集成水肥一体化管理系统，为农作物生长营造良好土壤环境[7]。果树精准灌溉主要存在的问题是一次性投入成本较大，对运行管理人员专业素质要求较高，但是柯柯牙生态工程位于西北干旱缺水区，果树的生长完全依赖于灌溉，水资源严重短缺，积极推广果树精准灌溉势在必行。