应急输水对塔里木河下游生态环境影响探讨

应急输水对塔里木河下游生态环境影响探讨
李丽君
【摘要】塔里木河下游绿色走廊是塔里木盆地东部南北联系的必经之地,也是新疆与内地联系的第二条战略要道,更是与边界外商经济贸易往来的重要地区.这个素有古丝绸之路之称的通道,历史上曾是烟波浩淼、鸟兽群栖、林草繁茂、村舍相连的繁华古国.但从上世纪50年代后,塔里木河流域大规模农业开发,造成流域内水资源区域分配失调,干流来水急剧减少,地下水位下降,生态遭到严重破坏,流域内土地沙漠化和土壤盐渍化问题日益突出,成为干旱区内陆河流域生态系统退化的典型代表之一.塔里木河下游生态恶化问题已引起了全社会关注.近几年来,国家加大了对塔里木河流域生态治理力度,于2000年5月至2009年12月,先后十次实施向塔里木河下游生态应急输水,使下游生态环境和水文状况都得到了改善,生态得到了一定程度恢复.本文以十次生态输水实测资料,从输水过程中地表水与地下水的变化、地表植被的生理生态变化、天然植被群落的恢复响应程度等方面,对塔河下游生态环境影响做一探讨.
【期刊名称】《吉林水利》
【年(卷),期】2010(000)005
【总页数】4页(P48-51)
【关键词】输水;生态环境;影响
【作者】李丽君
【作者单位】新疆塔里木河流域管理局,新疆库尔勒841000
【正文语种】中文
【中图分类】X143
塔里木河干流是典型的干旱耗散型内陆河,自身不产流,水资源全部来自其源流补给。

它有自然资源丰富和生态脆弱双重性特点,并以其鲜明的地域特色和突出的水资源
与生态问题著称于世。

近50年来,流域在以水资源开发利用为核心的大强度经济、社会活动的作用下,流域自然生态过程发生了显著变化,流域内土地沙漠化和土壤盐
渍化问题日益突出,特别是塔河下游自1972个大西海子水库修建后,水质严重恶化,下游河道断流,湖泊干涸,地下水位大幅度下降,天然植被大面积衰败,沙漠化日益加剧,下游生态严重退化。

塔里木河日趋恶化的生态环境问题引起了政府和国际社会的关注。

为此,国家把塔里木河流域的综合治理列入“十五”计划,投资107亿元资金
用于塔里木河流域综合的治理,并于2000年5月至2009年12月,先后十次实施以保护和恢复塔河下游严重受损的生态系统为主要目标的生态输水工程。

到目前为止,生态输水已实施10年,共从博斯腾湖调出水量25.5亿m3,自大西海子水库泄洪闸
向塔河下游输水22.7亿m3,六次将水输到台特玛湖,加上车尔臣河水的汇集,已两次形成200余平方公里的湖面,水域面积超过历史记载。

恢复下游河道500多公里,结束了塔河下游河道干涸近30年的历史。

生态输水工程在国内外开创了通过大规模水资源的转移来保护和恢复严重受损生态系统的先河,产生了较大的社会影响,同时为塔河下游濒临死亡的胡杨林等生态植被
补给了水源。

1 基本情况
塔里木河下游段位于新疆尉犁县和若羌县境内,从恰拉至台特玛湖,主河道全长
428km,走廊面积4240km2。

此段海拔高程801.50-846.25m之间,总体地势是西
北高东南底,地形起伏不大从而决定了河流流向。

塔里木河下游河道地处塔河下游的冲洪积平原区,东为库鲁克沙漠,西为塔克拉玛干沙漠。

台特玛湖湖盆区为最低点,海拔高程为801.5m左右。

目前,塔里木河仅有一狭窄的河床,切割较深,没有阶地,有河漫滩和高于河漫滩2-5m的超河漫滩。

区域地面物质组成以细粒沙壤土为主,以外部形态特征和成因类型可将研究区划分为冲洪积平原地貌、冲积平原地貌、风积沙漠地貌和河湖积平原地貌四种。

塔里木河流域远离海洋,地处中纬度欧亚大陆腹地,为干旱环境中典型的大陆性气候。

其特点是:降水稀少、蒸发强烈,四季气候悬殊,温差大,多风沙、浮尘天气,日照时间长,光热资源丰富等。

气温年较差都很大,年平均日较差14℃-16℃,年最大日较差一般在25℃以上。

由于大西海子水库的建成,造成无水向下游河道下泄。

这一人为干扰措施直接导致了这里的生态失衡。

“塔里木河下游绿色走廊”急剧萎缩,台特玛湖区大片胡杨林枯死,草丛凋谢,流沙穿越了绿色走廊的公路。

英苏以下自上世纪七十年代起至输水前已断流30年。

2 生态输水对下游生态环境影响探讨
2.1 生态输水概况
自2000至2009年经过10年时间,塔里木河流域管理局向塔河下游生态实施了十次应急输水。

共从博斯腾湖调出水量25.5亿m3,从大西海子水库泄洪闸向塔里木河下游河道下泄水量合计为22.7亿m3,使下游河道实现全线通水,干涸多年的台特玛湖恢复了一定的水面。

2.2 十次输水后地表水和地下水变化情况
2.2.1 水量监测断面的选择和位置
为满足长期生态保护监测、短期科研研究监测和满足水量调度需要,在塔河干流下游英苏、喀尔达依、依干不及麻等地沿河近路选择了9个典型生态监测断面,共布设64眼观测井,来保障人工采集数据或自动远传数据。

图1 塔里木河下游监测断面示意图
2.2.2 地表径流变化
表1 十次应急输水各监测断面来水量及耗水量变化表单位:104m3?
大西海子水库以下输水河道各段地表径流量大小受下泄水量、河道槽蓄特性和河床入渗能力等因素的影响。

从十次应急输水河道沿程各断面的径流统计情况看,各断面地表径流的变化随着输水次数的增加表现出相同趋势,由于水流的沿途渗漏和消耗,各断面的径流量和平均流量均沿程递减;但随着放水次数及放水量的逐步增加,各断面径流量和平均流量的递减趋势明显减缓。

从每次输水过水时间来看,受来水量和到达各断面的来水时间影响,在输水过程中各断面过水时间变化不一致。

大西海子泄水断面累计径流量为22.7亿m3,总过水时间为959天。

英苏断面累计径流量为 11.23亿 m3,总过水时间为759天,占总过水时间的79%。

阿拉干断面累计径流量5.09亿m3,总过水时间为599天,占总过水时间的63%。

依干不及麻断面累计径流量2.26亿m3,总过水时间为363天,占总过水时间的38%。

台特玛湖断面累计径流量0.56亿m3,总过水时间为 246天,占总过水时间的26%。

2.2.3 区间耗水量变化
十次生态输水,在大西海子水库泄洪闸总计下放的22.7亿m3水量中,除少部分消耗于河湖水面蒸发外,长期的断流和干涸造成绝大部分补给了河道两侧的土壤水和地下水。

致使初次过水的水流速度缓慢,到各断面径流损失也很大。

从第三至第七次输水在河道全程通水条件下的情况来看,各区段耗水的沿程分布为:大西海子～英苏占总下泄水量的23%～27%,英苏～阿拉干占36%～45%,阿拉干～依干不及玛占17%～19%,依干不及玛～台特玛湖占 10%～14%,台特玛湖入湖水量约占4%,主要以大西海子～阿拉干区段的水量消耗比例为最大,且耗水量的相对比例较前三次明显下降。

从十次输水情况来看,在河道全程通水的条件下,各区段耗水的沿程分布为:大西海子～英苏占总下泄水量的51%,英苏～阿拉干占27%,阿拉干～依干不
及玛占25%,依干不及玛～台特玛湖占7%,台特玛湖入湖水量约占2.5%,此时主要以大西海子～依干不及麻区段的水量消耗比例为最大,且耗水量的相对比例较以往明显上升。

其主要原因是由于近三年塔河来水较少,向塔河下游生态输水减少,导致地下水位下降,河道损耗加大,且距离延长。

2.2.4 地表径流、耗水量与离水源距离关系
从地表径流总量和平均流量来看,随距大西海子距离的增加,地表径流量、区间耗水量、单位河长耗水量基本都呈递减趋势,说明河道两旁沿岸缺水严重,而这一现象随着输水次数的增加明显减缓。

2.3 地下水变化
塔河下游中下段地区地下水动态类型为渗入-蒸发型,其主要受气候、地表水体和人类因素的控制。

该区域河流多年断流,地表水体对地下水的补给量减少,地下水位下降,地下水埋深增大,潜水蒸发量也相应变小。

地下水补给和排泄相差不大,因此季节性和年内地下水动态很不显著,甚至阿拉干以下地区地下水已基本处于停滞状态。

虽然地下水季节性和年内变化不大,但是区域地下水补给量始终小于排泄量,使地下水处于长期的负均衡状态,地下水位区域性下降,多年下降幅度明显。

地下水区域性动态表现出季节和年内变化不明显多年变化较明显的特征。

经过十次输水后,该区段地下水位明显上升,地下水位的上升反映了地表水对地下水的补给。

经实测资料分析,地下水位上升值的大小与过水断面的流量、过水时间、观测井距河道的距离、地下水位初始值以及土壤性质等因素有关:过水断面流量越大,河道水位越高,地表水对地下水的补给量越大,例如,第三次第二阶段输水与第一阶段输水相比,地下水抬升迅速,主要原因是过水断面的流量增加;地下水位的初始值对地下水的上升量也有影响,第一次输水与第三次第二阶段输水相比,地下水的初始值较低,因此输水前后的地下水位变幅较大。

通过分析发现距离河道越远,地下水位的变化越小,根据这一规律可以大致估计输水
对地下水的影响范围。

塔河下游输水地下水位的影响范围与断面流量有关,因此自上段至下段有所不同,在上段至下段的影响范围大致为从2000m到1000m。

地下水位总的来说处于不断上升中,地下水位的变化过程与河道来水过程密切相关。

距离河道50m的地下水位受河道来水的影响显著,河道有水时,地下水位上升,河道无水时,地下水位下降,地下水位的变化存在时间上的滞后。

随着与河道距离的增加,地下水位的变化趋于平缓,滞后的时间也更长,因此即使是间歇性的输水,距离河道1000m的地下水位基本上处于持续上升。

2.4 地下水水质变化
十次生态输水后,下游各断面的地下水水质均有不民程度改善。

英苏的矿化度由输水前的1.6—5.14g/L下降到输水后的1.63—2.6g/L左右;喀尔达依由6.2—
9.4g/L下降到2.52—3.2g/L左右;阿拉干由 4—9.7g/L下降到2.43—3.05g/L左右;依干不及麻由11.11g/L下降到2.61—3.3g/L左右;罗布庄由37.28g/L下降到2.25-13.6g/L左右。

说明输水后塔里木河下游地下水水质有了明显改善。

2.5 植被恢复状况
据我局输水监测人员观察:输水前,河道两岸的植被几乎没有生机,只有河底有零星的胡杨顽强地生长着,近地表植被(灌草)均已死亡;输水结束后,河道两岸植被均已恢复生长,枯死多年的胡杨枝干上又发出新绿。

从乔灌整体恢复情况来看,灌木恢复生长速度较快。

根据新疆农业大学对第一次输水前后所做的植物响应调查分析结果可知,2000年5～7月塔里木河向下游紧急输水产生了明显的植物响应效果,具体表现在以下两个方面:一是胡杨当年生小枝平均长度、平均叶数量指标的变化特征充分体现了水分的梯度变化过程。

输水效果的横向效应空间,从各断面叶相对含水量、平均叶重量、胡杨叶长度、胡杨平均当年生小枝长度等多项指标都反映出200m 是其界限区。

二是从效应物角度看,不同植物对地下水的生长要求深度不一样,即受水分胁迫的忍耐程度及其反应不同,芦苇的各项叶特征指标与河道的距离反应敏感,
反应敏感区约在100～150m之间,而胡杨则多在200m左右。

总之,应急输水对下游生态植被恢复有明显影响。

例如,第四次应急输水使水量到达
台特玛湖并在库尔干以下形成28.74km2的水面,对台特玛湖及其周围生态环境的
恢复具有重大意义。

第四次输水后现场调查表明:在输水时形成的水域周围100米
范围内,原先地面部分已枯死的柽柳灌丛中,已有少数个体已抽出新枝。

有些区域有
较大面积的片状芦苇幼苗及单株分布叉枝出现。

实测柽柳株高1.5m,芦苇平均株高1.2m左右。

第五次和第七次水量较为充沛的输水,更加加速了植被恢复速度和范围。

3 结论
综上所述,应急输水后塔里木河下游绿色走廊生态环境有了明显的短期的改善,这与
输水水量、输水持续时间、输水次数以及输水间隔时间长短等因素有着直接联系。

通过十次输水,下游地下水位、水质都在逐步恢复,输水期间所有监测井的水位均有
明显上升,由输水前的8-12米上升到4.13米;地下水位上升的面积扩大,如阿克墩到库尔干断面地下水埋深在4-6米的范围从输水前的 128.96km 2增加到
261.17km2,增幅达103%;地下水影响宽度增加,大西海子以下沿河各断面影响宽度在50-2000米之间;地下水矿化度降低,由输水前矿化度最高为37.28g/L下降到
3g/L左右。

下游植物种类、植被盖度和生物多样性也均有增加,植物种类由17种
增加到46种,植被盖度最高增加到5倍。

同时,下游水域面积明显增加,特别是台特
玛湖由一个干盐湖水域扩大到190 km2的湖域面积,下游生态环境有了明显的改善。

下游绿色走廊生态环境的改善说明通过塔里木河流域近期综合治理每年向大西海子以下下泄3.5亿m3生态水量,最终实现塔里木河下游绿色走廊生态系统显著改善
的目标是可以实现的。

4 建议
一是充分利用十次向下游生态输水取得的数据进行整理分析,建立生态输水和需水
关系模型,以此确定切实可行且行之有效的生态输水量;
二是在生态输水前提下,以自然恢复为主,辅之以人工措施;
三是控制流域面积,落实退耕封育,加大水量调度,解决下游水源。

参考文献:
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