吐鲁番绿洲水资源特征与水资源持续利用

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702以科学发展观促进科技创新(下)明显，而且能与各种农业技术措施相结合，操作简便，适合我国干旱半干旱地区的生产力和社会发展水平，可广泛应用于大田、果园、草场、温室大棚等作物栽培中，其经济效益和社会效益十分显著，市场前景非常广阔，十分适合在新疆干旱灌溉农业区推广应用。参考文献1刘善建著．水的开发与利用．北京：中国水利水电出版社，20002孙景生，康绍忠．我国水资源利用现状与节水灌溉发展对策．农业工程学报，2000，2：1～53薛亮主编．中国节水农业理论与实践．北京：中国农业出版社，20024张志新．新疆微灌发展现状、问题和对策．节水灌溉，2000，3：8～105张志新，周建萍，伊力哈木．关于发展新疆节水灌溉的几点建议．节水灌溉，2004，5：38～396柴付军，顾烈烽，胡卫东，李旌胜，程鸿．棉花自压微水头软管灌溉技术试验研究．节水灌溉，2005，1：24～277刘焕芳，孙海燕，苏萍，蔡小超．微灌自压软管合理铺设长度的确定．农业工程学报，2005，2：46～508牛瑛．膜下常压软管微孔灌的实践与探讨．石河子科技，2003，1：9～129赵云涛，王新建．膜下低压软管灌田间试验．石河子科技，2002，3：1～210谢静，刘忠元，钱元春，王建彬．膜下自压软管微孔灌技术综合效益分析．石河子科技，2002，5：(67)11石河子总场“自压软管输水微灌试验”项目组．自压软管输水微灌试验报告．石河子科技，2001，5：14～16作者简介蔡小超，女，河南焦作人，石河子大学水利建筑工程学院硕士研究生，中国自然资源学会会员，会员登记号0000356。联系电话：13031325946；E—mail：caixiaocha080@tom．corn。吐鲁番绿洲水资源特征与水资源持续利用地里夏提·买买提阿不都克依木·阿不力孜刘志辉玉素甫·艾力新疆大学资源与环境科学学院，乌鲁木齐，830046摘要吐鲁番地区有限的水资源既是绿洲存在的必要因素，又是地方经济发展的限制因素。本文分析了吐鲁番绿洲水资源特征，认为以水资源开发利用为目的的水利建设活动，严重干预了吐鲁番绿洲的水循环，造成了河水断流、地下水位大幅度下降、土地荒漠化加剧等生态环境问题。为了发挥吐鲁番的旅游优势，保证吐鲁番社会经济的持续发展，应该合理调整用水产业结构，压缩农业用水，增加生态用水，严格控制地下水开采，恢复地下水位，保证低耗水、高产出的旅游业用水需求，走水资源永续利用、经济稳步发展之路。关键词地理学吐鲁番绿洲水资源可持续发展 第45分会场水资源与水和生态环境协调发展70．3================#============—========#—==—============一一、引言吐鲁番绿洲位于新疆维吾尔自治区的东部，东与哈密为邻，西南和巴音郭楞蒙古自治州毗连，北隔天山与乌鲁木齐市及昌吉回族自治州相邻，它地处东经87。16’～910557，北纬41。12’～43。40’的范围之内，南北长约240km，东西宽约为300km，总面积约为69713km2，占新疆维吾尔自治区总面积的4．1％。行政区划范围包括吐鲁番地区的吐鲁番市、托克逊县和鄯善县。绿洲三面环山，西北高而东南低。绿洲北部的博格达山是东段天山最高山地，平均海拔高度约3500m，最高山峰博格达峰海拔5445m；西部为东天山喀拉乌成山，海拔高度介于1500～4500m之间，两山为绿洲主要水源地；南部觉罗塔格山为蚀余山地，岩石裸露，风化强烈，海拔600～1500m，是吐鲁番绿洲与塔里木绿洲的分界；东部略呈开口状，只有低矮丘陵。自20世纪60年代以来，随着国民经济和社会的发展，吐鲁番大搞农田水利建设，加大了对水资源和土地资源的开发力度，地方经济以较快的速度发展。特别是随着旅游业的兴起，吐鲁番以其博大精深的历史文化和独特的沙漠绿洲景观，吸引着国内外众多游客前来观光。旅游业不仅极大地促进了当地经济的发展，而且使吐鲁番在世界的历史文化地位和知名度进一步提高。由于绿洲水资源量十分有限，对水资源的需求日益递增。加之人为不合理地开发利用自然资源，造成了地下水位下降、坎儿井枯竭、地下水质恶化、土壤次生盐渍化、沙漠化，绿洲退化等一系列环境问题。这些问题已经对人们的生产和生活产生了不利影响和危害，亟须引起政府各级部门的高度重视。二、吐鲁番绿洲水资源总量与时空分布特征(一)水资源基本特征与水资源总量吐鲁番绿洲身居内陆，绿洲属独特的温带大陆性干旱荒漠气候。吐鲁番市气象站测得多年平均气温为14．1℃，最高气温47．7℃，最低气温一28℃。由于气候干燥炎热，绿洲内部降水十分稀少，多年平均年降水量仅有16．6mm，而多年平均蒸发量却在2845mm以上，这种降水与蒸发相差悬殊的特点，决定了平原降水几乎不参与绿洲地下水及地表水的转化，直接经过蒸发和蒸腾返回大气中。吐鲁番绿洲可利用的水资源由地表水和地下水两部分组成，地表水主要来源于14条河流(含独立支流)，发源于吐鲁番绿洲北部的博格达山地和西部的喀拉乌成山。河流流域集水面积为8615km2，2003年地表水资源年径流总量9．644×108ITl3。绿洲的地下水资源主要分布在14条河流冲洪积扇地带和绿洲分布区，扣除与地表水重复计算量，可开采利用的地下水量约1．426×108m3。吐鲁番绿洲可供开发利用的水资源总量约为11．07×108m3。吐鲁番市人均占有水资源量为1252m3，鄯善县人均占有水资源量1660m3，托克逊县人均占有水资源量为4186m3，均低于新疆维吾尔自治区人均占有水资源量6461m3。从现状亩均占有水量看，吐鲁番市为673m3／亩，鄯善县为1023m3／亩，托克逊县为22041．／．13／亩，除托克逊县外，也低于全疆(1725m3／亩)和全国(1752m3／亩)。由此可见，吐鲁番绿洲尤其吐鲁番市和鄯善县的水资源极度匮乏。(二)绿洲水资源的时间分布特征1．降水绿洲内部大气降水稀少，且在时间上分布不均。多年降水的年际变化也较大，最大年降水量与最小年降水量相差高达16倍以上，蒸发的多年年际变化相对稳定，最大年蒸发量与最小年蒸发量倍比为1．5。绿洲降水主要集中在6～9月下旬，约占全年降水的213，一般以7月最多，1月和12月最少。 704以科学发展观促进科技创新(下)2．径流绿洲内各河流是以冰雪消融补给为主的}昆合型河流，其上游高山冰雪具有多年水资源的调节作用，所以河流的补给来源和出山径流比较稳定，表现为河水流量变率较小。径流在年内的分布具有春汛、夏洪、秋平、冬枯的特征。径流量的年际分布比较均匀，变差系数也很小。多年平均流量及多年平均径流量恒定。3．地下水天然条件下，绿洲地下水主要来源于河水渗漏和中北部地下水的侧向径流补给。冬季冰雪融水量大大减少、地表土层冻结时，地表水入渗量很少，地下水接受的补给量也随之减少，地下水水位呈降低态势；在融冻季节，上游山区冰雪融水及河流径流增加，地下水获得补给量也渐渐增多，地下水水位可回升到一年中最高的水位。由于吐鲁番绿洲地下水与地表水有密切的水力联系，地下水也源于博格达山和喀拉乌成山冰雪融水的直接补给和间接补给，地下水的动态平衡和变化规律与绿洲内诸河流径流变化具有相应性和同步性。(三)绿洲水资源的空间分布特征吐鲁番绿洲水资源极为贫乏，农业生产纯属灌溉型农业，水资源的供需矛盾主要表现在春季和秋季。地表水资源量在地域上分布很不均匀，就全区而言，总体分布规律是西部多、东部少，北部多、南部少，而灌溉面积则是西部小、东部大，南部大、北部少。三、水资源开发利用与水环境变化(一)绿洲水资源的利用概况吐鲁番绿洲地表水利用率总体来说比较低，基本在50％～60％。流域内控制性工程较少，多数河流仅靠低栏栅渠首引水，平原水库的库存小、调蓄能力差，存在着汛期引水用不完、枯水期水资源又不够用的问题。加之仅有的水利工程也存在严重老化和设施不配套的现象，造成了水资源利用率较低的局面。吐鲁番绿洲地下水利用率与地表水相近，多年平均地下水利用总量为6．66×108m3，已经超过地下水直接补给量4．94X108m3(包括山前侧渗量和河川径流转化补给量)，占总补给量的60．49％，其中坎儿井利用量为2．21×108m3，自流井、平原泉、阴沟年利用量为1．86×108m3，机电井利用量为2．59×108m3。(二)绿洲水环境的变化吐鲁番绿洲的水环境变化包括天然条件下的水环境变化和人为条件下的水环境变化。天然条件下绿洲的水环境变化主要包括降水、径流的年内变化和多年变化，以及地下水的动态变化。通过分析近50年的气象、水文历史资料可知，目前的水环境与20世纪50年代相比，天然条件下吐鲁番绿洲水环境变化相对缓慢，具有一年和多年周期性变化特征，水资源总的数量和质量变化甚微。也就是说，自然条件对吐鲁番绿洲水环境变化的影响甚微，而导致绿洲水环境发生变化的主要影响因素是人为活动。吐鲁番绿洲水环境在人为生产、生产活动影响下发生的主要变化是：首先，水库截流，强烈干预了地表水循环的路径，天然水循环条件随之变化；其次，渠系建设标准提高，地下水补给量减少。高标准渠道的修建，代替了原天然河道和土渠的输水功能，河水被迫纳入砼板防渗衬砌渠道；最后，人工超采地下水，彻底改变了地下水的排泄条件，打破了地下水动态平衡。地下水的开采量也增加4倍多，由此造成区域地下水水位大幅度下降，地下水原有的天然排泄点消失。 第45分会场水资源-9水和生态环境协调发展705一一=====—==—#=========—===—=#—===—；=—#=—===—======{===一四、吐鲁番绿洲主要水环境问题(一)严重干旱的气候条件造成水资源极度匮乏由于气候干燥炎热，绿洲内部降水十分稀少，降水与蒸发相差悬殊，决定了平原降水几乎不参与绿洲地下水及地表水的转化，直接经过蒸发和蒸腾作用返回大气中。这些不利的因素决定了吐鲁番绿洲水资源自然禀赋低，促使我们必须合理利用水资源。(二)水资源的时空分布不均匀地表水资源量在地域上分布很不均匀，就全区而言，总体分布规律是西部多、东部少，北部多、南部少，而灌溉面积则是西部小、东部大，南部大、北部少，如托克逊县的灌溉面积占全区的25．5％，鄯善县的灌溉面积占全区的36．6％。地表水资源量最少的是占吐鲁番地区总面积54．2％的库木塔格荒漠区，地表水资源量只有0．0529X108m3，仅占全地区地表水资源量的0．9％。地表水在年内四季水量分布也极不均匀，夏秋季占77％。总体而言，水资源在时空上分配都很不均匀。(三)河流下游地下水蒸发强烈，土地盐渍化加剧全区的盐碱化面积占耕地面积的5％。其中，鄯善县的盐渍化土壤约占农田面积的28％，主要分布于火焰山北麓的带状地带，主要是由于火焰山泥岩阻挡作用，地下水位抬高，地下水蒸发而盐分滞留所致。盐碱化分布于靠近艾丁湖周围乡村的盐碱区，该区地下水位埋深小于5m，土壤次生盐渍化相当严重，如托克逊县的托台乡、吐鲁番市的艾丁湖湖周灌区和鄯善县的鲁克沁镇等，这些地区地下水亟待进一步开发，以便降低地下水位，改良土壤。其他局部的盐碱害，主要是由于风蚀作用，其他地区的盐碱土随风刮来堆积而成，造成地区的盐碱化。(四)洪涝灾害严重绿洲内各河流洪水均集中在6～8月，以7月份最多，洪水的时空分布极不均匀。1984年6月21日和7月11日，鄯善县柯柯亚水文站两次发生罕见的大洪水，最大洪峰流量分别达到174m3／s和268rn3／s；1996年7月托克逊县的两大河流发生500年一遇的特大洪水，白杨河洪峰流量811m3／s，阿拉沟洪峰流量520m3／s；吐鲁番市1969年6月26日在煤窑沟发生特大洪水，最大洪峰流量达494m3／s；1987年7月27日大河沿河、塔尔朗河分别发生特大洪水，最大洪峰流量达720m3／s和633m3／s，给人民的生命财产造成巨大危害。(五)地下水开采量逐年增加，地下水位不断下降从地下水利用情况看，绿洲内托克逊县主要以开采深、浅层地下水为主，占地下水开采总量的75％，坎儿井取水量占19％；吐鲁番市以开采浅层水和平原泉水为主要地下水水源，占地下水开采量的82％，18％为坎儿井供水量；鄯善县则为浅、深层井水、泉水和坎儿井水三种取水方式并存，分别占地下水开采量的65％、22％和13％(图1)。随着社会的发展和人口的快速增长，吐鲁番地区两县一市的深、浅层地下水开采量基本呈现逐年增加的趋势，其中，吐鲁番市主要开采浅层地下水，而托克逊县和鄯善县机井开采则深、浅层地下水均有，两县的浅层水开采量大致是深层水开采量的2倍，而坎儿井的利用量则由于地下水下降导致坎儿井报废而逐渐递减，10年期间坎儿井利用量减少了10％。 706以科学发展观促进科技创新(下)一================≈=====；===========≈=====。====；==—=一图1吐鲁番绿洲2000年用水量分布图(104ITl3)五、水资源合理开发利用的途径(一)地表水资源合理开发与优化配置，解决水资源时空分布不均绿洲地表水资源在时空分布上极不协调，水资源利用率低。今后的开发重点是优化河水、山泉水、水库水、地下水(包括坎儿井、机电井、平原泉水)的分配模式，解决水资源供需与时空分布不均匀的矛盾。1．优化现有河川径流利用分配模式目前实施的河川径流利用分配极不合理，造成水资源浪费。通过调整河川径流利用的区域分配状况，增加上中游特别是上游灌区的河川径流引用量，尽可能减少长距离向下游输水，将会提高水的重复利用率和减少渠系损失水量。2．在山区流域修建控制性水利工程。调控地表水资源流域现有山区调蓄工程少，主要是平原水库，其库容小，调蓄能力差，导致冬闲水难以利用，夏季易发生洪涝灾害。在山区流域修建控制性水利工程，使天然径流完全改变为人工调控径流，以解决地表水资源时间分布不均匀性，极大地提高了水资源的利用率，为绿洲的发展提供可靠的水源保障，有利于灌溉绿洲的持续、稳定发展，对生态农业的建设也将起到积极的推动作用，并能彻底解决灌区的洪水灾害，有效减轻下游水土流失危害。(二)做好水资源评价，加强水资源管理吐鲁番绿洲水资源极度匮乏，为了该地区的社会经济可持续发展，面对有限的水资源，针对绿洲水资源特性和存在的环境问题，必须对地表水、地下水、植被和生态进行通盘考虑，统一研究，科学规划，优化配置。开展水资源评价，算清水账，对区域地表水、地下水的水质和水量进行统一评价，确定区域可用水资源总量，在此基础上进行水资源开发利用规划与优化配置。积极开源，在地表水、地下水可开采潜力有限的情况下，积极采取措施开发利用空中水资源，既是解决地区缺水的长远之计，又是改善保护脆弱生态环境的最有效措施。吐鲁番地区已经规划在“十五”期 第45分会场水资源与水和生态环境协调发展7047一一：===================——；—j=—==—=；=====—；====；—；；—一间建设“开发空中水资源与生态环境保护建设项目”，项目完成后，可以大大提高地lx_]N、北部山区人工增雨的实施范围、机动性和效果，为地区防灾减灾、改善生态环境发挥更大的作用。加强水资源管理、建设节水型社会。吐鲁番绿洲严重的水资源紧缺，近年来，也采取了一些相应的措施，比如，不断提高渠系防渗率，农业上逐步推广膜上灌和滴灌的灌溉方式，引进了以色列先进的节水技术及设备，学习国外的节水经验。合理利用经济杠杆，提高用水户节水意识，充分发挥人的主观积极性。尤其是加强灌溉用水的管理，如提高水费，实行票制，使农民的节水意识得到提高，在耕地面积稳中有增的情况下，从河流引水量反而降低，节约了水资源。转变思想观念，变过去那种单纯根据水力要素建立的水资源管理模式为水力一经济多要素管理模式，从经济管理的角度研究在发展经济中水资源的最优配置，以获取最佳的社会、生态、经济效益。在开发利用水资源过程中，应贯彻全面规划，统筹兼顾，应加大环境投资，启动一些大型生态环境项目，以此带动吐鲁番的经济发展。吐鲁番地区已经确定的重点项目包括20万亩葡萄节水灌溉工程、“三十里风沙区”防风防沙护路林建设工程、20万亩退耕还林生态建设工程、吐鲁番地区旅游通道绿化工程等十几项重大生态环境建设项目。(三)防治盐碱灾害和洪涝灾害1．继续加大治理力度，除涝治碱截至2003年底，吐鲁番绿洲已治理盐碱耕地面积达11．32khm2，盐碱耕地改良面积5．49khm2(表1)。由表可见，吐鲁番市和鄯善县的盐碱面积治理化程度高，但托克逊县治碱程度低，治理面积还不到盐碱面积的10％。表1吐鲁番地区市(县)治碱面积(单位：khm：)对于由于地下水位埋深浅的地区，如靠近艾丁湖的周围乡村的盐碱区，托克逊县的托台乡，吐鲁番市的艾丁湖湖周灌区和鄯善县的鲁克沁镇，可以适量开采地下水，以便降低地下水位、改良土壤。另一方面，可以考虑种植耐盐碱经济作物，加施有机肥，辅以地下水灌溉洗盐，加快土壤改良。2．改进灌溉制度，防治土壤次生盐渍化防治土壤次生盐渍化的基本途径是在合理分配水资源的基础上，建设完整的、科学的灌溉和排水系统，改进灌溉制度，不仅可以提高渠道利用系数和水资源重复利用率，增加水源，扩大灌溉面积，而且还可以稳定地下水位，防止土壤盐渍化。中、下游灌区的渠系应逐步实现防渗化，使渠系有效利用系数提高到0．5～0．55。改大水漫灌为沟灌和滴灌，毛灌溉定额降低到9000～12000m3／hm2。建立可调控的灌溉系统，还可保持土壤最佳湿度。参考文献1熊黑钢．新疆资源环境与可持续发展．新疆大学出版社，2001，27～312秦大河，丁一汇，王绍武，等．中国西部生态环境变化与对策建议．地球科学进展，2002，17(3)：314～3193张明泉，赵转军，曾正中．敦煌盆地水环境特征与水资源可持续利用．干旱区资源与环境，2003，17 708以科学发展观促进科技创新(下)————=—=————==——；=———=———=———=—————=————=———=—#(4)：71～764刘俊民，马耀光．中国西北干早区水资源特征及保护利用．干旱区资源与环境，1999，16(3)：103～1075申元村．绿洲形成条件与良性演替调控研究．干旱区资源与环境，1995，9(3)：44～48作者简介地里夏提·买买提，新疆乌鲁木齐人，副教授，博士，中国自然资源学会员(0000302)，新疆大学资源与环境科学学院，研究方向：水文及地质研究。电话：0991—8583076；E—mail：dilixiati@渭河健康生命问题与维护对策宋进喜1’2徐宗学1刘昌明1李琦2孙宁宁11．北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室，北京，100875；2．西北大学环境科学系，西安，710069摘要作为黄河最大支流的渭河，是陕西关中地区的生命河，渭河健康生命直接关系着关申地区社会经济发展的兴衰。目前，渭河面临水资源短缺，水污染严重和泥沙淤积导致洪水灾害加剧等严重问题，致使渭河健康生命问题十分严峻。针对渭河目前主要存在的生态与环境问题，从维持水生生态环境最小需水量，河道渗漏需水量，河道蒸发需水量，河道自净需水量以及河道输沙需水量等方面计算得出渭河不同代表年生态与环境需水量，并将生态与环境需水量与来水量相比较计算出生态与环境缺水量。结果表明：渭河生态与环境缺水量较大，渭河健康生命受到严重威胁。为了维护渭河健康生命，首先要更新观念，视生态环境用水为一个重要的用水“部门”，与农业、工业、城市生活用水并列，并合理分配。其次，应通过多种途径来维护渭河健康生命。针对影响渭河健康生命的主要问题，从建立节水型社会、降低河道泥沙淤积、水源涵养与水污染防治、雨水利用、管理与政策、流域外调水等方面提出了一系列维护渭河健康生命的措施。关键词渭河健康生命生态与环境需水量生态与环境缺水量维护对策在20世纪70年代全球生态系统普遍退化的背景下，生态系统健康被人们提出并得到逐步发展。进入20世纪90年代，有关河流系统健康的问题逐步引起世界上许多国家的普遍重视。1997年，美国实施了一项全国生态系统健康评价项目，要求在4年内完成全国主要类型生态系统健康状况的评价，其中包括河流生态系统。澳大利亚政府于1994年发起一个《水改革框架》，在此框架下开展了国家河流健康计划的研究，并启动了一系列研究与示范项目。南非的水事务及森林部也于1994年启动了全国河流生态系统健康计划，旨在将此计划作为南非整个河流生态系统整体状况的信息源，主要通过河流和沿岸生物群落(如鱼类、无脊椎动物、河岸植被等)指标监测水生态系统对外界干扰的响应，对河流生态系统健康进行直接、整体与综合衡量。在欧洲的英国、荷兰、瑞典等国家及北美的加拿大，有关河流生态系统健康的研究也广为开展。渭河是黄河的最大支流。渭河流域的水资源是流域内社会经济赖以发展的唯一水源，这里曾经创造了光辉灿烂的古代文明，并且在现代文明的建设过程中依旧发挥其巨大的作用。特别是地处渭河流