吐魯番盆地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及有效保護(hù)分析

郭 琳，郭 健，吳 彬

(1.新疆水電院地質(zhì)勘察研究所，新疆 烏魯木齊830091;2.新疆昌吉學(xué)院，新疆 昌吉831100;3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆烏魯木齊 830052)

吐魯番盆地位于天山的東端，，總面積6.97萬 km2。由于地處歐亞大陸腹地，地形封閉，氣候極端干旱，自然生態(tài)環(huán)境極其脆弱，加之對地表水和地下水相互轉(zhuǎn)化規(guī)律認(rèn)識不清，水資源開發(fā)利用不當(dāng)，帶來的生態(tài)環(huán)境惡化更是雪上加霜。在各山溪河流引水工程和蓄水工程建成后，大部分河水被引往下游灌區(qū)。一方面是進(jìn)入艾比湖水量大量減少，致使湖面萎縮，湖濱植被枯萎或死亡，濕地減少;另一方面又造成上游灌區(qū)水源缺乏，為解決灌溉水源，上世紀(jì)80年代開始大規(guī)模進(jìn)行機(jī)井建設(shè)開發(fā)利用地下水，從而造成地下水位大幅持續(xù)下降，泉水流量衰減，坎爾井出水量急劇減少及土地沙化面積逐漸擴(kuò)大等。為此，徹底查清這些主要生態(tài)環(huán)境問題的具體情況，提出改善與保護(hù)的有效措施，對吐魯番盆地水資源可持續(xù)利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 盆地自然環(huán)境特征

1.1 地形地貌

盆地歷經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動，形成了北部博格達(dá)山區(qū)和南部的卻勒塔格山丘區(qū)，并在山間形成了凹地，即吐魯番盆地。中部又出現(xiàn)構(gòu)造隆起的火焰山，把盆地分為兩部分，即北盆地和南盆地，呈現(xiàn)出“三山夾兩盆”的地貌格局。盆地地形相對平坦，最低點(diǎn)為艾丁湖，湖面平均海拔為 －154 m。

1.2 氣象水文

封閉盆地主要特征是，氣候極端干旱，降水量稀少，蒸發(fā)量極大。據(jù)盆地三個(gè)縣市氣象站觀測資料，年均降水量16.6 mm，年蒸發(fā)量高達(dá)2 845 mm，7月極端最高氣溫33℃，1月極端最低氣溫 －11℃，全年平均氣溫13.9℃，日照時(shí)數(shù)3 000～3 200 h，無霜期長達(dá)210 d以上。大風(fēng)天氣頻繁，風(fēng)速大，有名的“百里風(fēng)區(qū)”就在該盆地。

盆地有14條小河，組成兩大水系即白楊河水系和艾丁湖水系。主要徑流特性是河流流程短，水量小，總河川徑流量僅 10.56 ×108m3/a。

1.3 水文地質(zhì)特征

地下水廣泛分布于盆地的第四紀(jì)地層中。根據(jù)地下水埋藏規(guī)律及分布特征，可分為北盆地及南盆地兩大水文地質(zhì)單元。

北盆地:第四系孔隙水為單一結(jié)構(gòu)潛水和潛水—承壓水結(jié)構(gòu)埋藏分布區(qū)。兩者含水層滲透性好，富水性強(qiáng)，單井涌水量均大于1 000 m3/d，水質(zhì)為礦化度小于1 g/L的 HCO3—Na型水。

南盆地:在南盆地傾斜平原近火焰山地帶的西部與各個(gè)構(gòu)造缺口處，地下水為單一結(jié)構(gòu)的潛水，單井出水量一般在100～200 m3/d;在艾丁湖湖積平原區(qū):潛水和承壓水混合取水，單井出水量小于100 m3/d。依據(jù)水文地質(zhì)條件，新疆綜合水資源規(guī)劃評價(jià)出盆地的地下水資源量為7.18×108m3/a。

2 盆地主要生態(tài)環(huán)境問題

綜上自然環(huán)境特征可以看出，吐魯番盆地是一個(gè)極端干旱荒漠區(qū)。由于水土資源開發(fā)利用不當(dāng)，產(chǎn)生了一些嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。

2.1 入湖水量急劇遞減，艾丁湖面臨干涸

上世紀(jì)50年代中期前，限于經(jīng)濟(jì)情況和技術(shù)條件，盆地工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和人畜飲水，主要依靠泉水和坎爾井水。為適應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，滿足工農(nóng)生產(chǎn)需水，水利工作主要是掏泉、新挖和延伸坎爾井來增加可供水量，年水量達(dá)5.63×108m3，灌溉面積3.48萬 hm。1957年以后，水利建設(shè)轉(zhuǎn)入以開發(fā)利用地表水為主，到1967年，在天山深處的各條河上先后修建了12座永久性渠首、干支渠1 190 km，年引水量達(dá)到2.6×108m3，灌溉面積增加到6.18萬 hm。90年代以后，又建成了中小型水庫10座，總庫容達(dá)6 200×104m3，渠道防滲率約達(dá)70%，在灌區(qū)引水量增加的情況下，而依靠地表水補(bǔ)給的艾丁湖水量大大減少，湖面萎縮，湖濱濕地大為減少，植被枯萎、死亡，致使盆地生態(tài)環(huán)境惡化。

2.2 地下水嚴(yán)重超采，坎爾井和泉水流量逐年減少

據(jù)吐魯番地區(qū)水利局2010年提供的資料，盆地地下水開采利用量已達(dá)8.29×108m3/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地下水的可開采量，從而造成地下水位大幅度下降，導(dǎo)致泉水和坎爾井水量銳減。

2.2.1 地下水位動態(tài)變化情況

根據(jù)吐魯番市鄯善縣2003—2010年17眼地下水監(jiān)測井資料:吐魯番市地下水位平均累積下降 5.23 m，年均降幅0.75 m;鄯善縣平均累積下降 10.67 m，年均降幅 1.07 m。

2.2.2 泉水減少情況

在1990年，盆地北部天山山脈南麓泉水溢出量和火焰山北緣泉水溢出量共1.51×108m3，到2000年，兩地泉水溢出減少到1.163×108m3，共減少了3 348×104m3，平均每年減少 334.8 ×104m3。其中，吐魯番市減少了 1 718 ×104m3，鄯善縣減少了1 630×104m3。

2.2.3 坎爾井出水量減少情況

根據(jù)歷史資料，吐魯番盆地坎爾井在1957年共有1 237條，總流量為 17.86 m3/s，年出水量達(dá) 5.626 ×108m3。到2003年，盆地有水坎爾井只有404條，總流量7.352 m3/s，年出水量 2.32×108m3，條數(shù)減少了 833條，減少率為67.34%，而且出水量減少率為 58.8%;灌溉面積由 3.48萬hm減少到 0.82萬 hm，減少了 2.66萬 hm，減少率為76.4%。現(xiàn)將盆地超采區(qū)吐魯番市和鄯善縣的坎爾井流量變化情況統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 吐魯番盆地超采區(qū)坎爾井流量減少情況統(tǒng)計(jì)表 104m3

2.2.4 土地沙化情況

據(jù)《吐魯番市五河流域規(guī)劃》和《鄯善縣三河流域規(guī)劃》，吐、鄯兩市縣土地沙化面積為61.78 km2。吐魯番市沙化區(qū)呈條帶狀分布在恰特喀勒鄉(xiāng)南部、二堡鄉(xiāng)東部及二堡鄉(xiāng)、三堡鄉(xiāng)北部的綠洲邊緣地帶;鄯善縣沙化區(qū)主要分布在綠洲邊緣，即魯克沁東部、東坎鄉(xiāng)東部與中部邊緣、及達(dá)浪坎鄉(xiāng)西南部邊緣。

3 生態(tài)環(huán)境有效保護(hù)分析

對吐魯番盆地而言，盡快進(jìn)行水資源綜合規(guī)劃，加大“退地、減水、增效”的力度，是落實(shí)2011年中央水利工作會議精神的具體體現(xiàn)，也是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境有效保護(hù)、促進(jìn)盆地經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的戰(zhàn)略決策。

3.1 水資源利用總量控制目標(biāo)

提高水資源利用效率，節(jié)約使用水資源，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵是實(shí)行水資源利用總量控制。根據(jù)《新疆地表水資源研究》和《新疆地下水資源》成果資料，吐魯番盆地地表水資源量 10.56×108m3/a，易于可利用的地表水資源量10.5 ×108m3;地下水總補(bǔ)給量 8.24 ×108m3/a，地下水資源量 7.18 ×108m3/a，地下水可開采量 5.43 ×108m3/a。盆地水資源總量為地表水資源量與地下水天然補(bǔ)給量之和，即10.56 ×108+1.98 ×108=12.54 ×108m3/a。

盆地可利用的水資源總量應(yīng)為地表水資源量與地下水可開采量之和，即 10.5×108+5.43 ×108=15.93×108m3/a。這就是包括生態(tài)需水在內(nèi)的盆地最大水資源利用量，以該量做為水資源利用總量控制目標(biāo)。

3.2 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化水資源配置

根據(jù)吐魯番地區(qū)政府制定的《強(qiáng)農(nóng)、興工、促旅、重文、活水、宜居、育人》發(fā)展方針，建立高效益、節(jié)水型綠色的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。為此，盆地以最大水資源利用量作為安全供水為中心，擬定出不同水平年不同保證率組合的需水方案和供水組合方案，進(jìn)行供需水平衡計(jì)算。依據(jù)供需水平衡計(jì)算成果，綜合分析不同水平年不同保證率水資源利用情況和效益，結(jié)合地區(qū)政府制定的農(nóng)業(yè)實(shí)施“退地、減水、增效”的可能性與可行性，最終確定一個(gè)水資源優(yōu)化配置的最佳方案，使吐魯番盆地有限的水資源得到高效利用，且能達(dá)到有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。

3.3 以重點(diǎn)生態(tài)環(huán)境為保護(hù)目標(biāo)，采用適用適宜的保護(hù)措施

在水資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上，對重點(diǎn)生態(tài)環(huán)境采用適宜的保護(hù)措施。在艾丁湖濕地自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)，即應(yīng)該限制鑿井抽取地下水，防止地下水位下降招致濕地減少，再者利用已建或新建部分調(diào)蓄工程和輸水工程，把配置的生態(tài)環(huán)境需水，及灌區(qū)通過節(jié)水灌溉節(jié)余的水量，輸送到艾丁湖及綠洲邊緣生態(tài)脆弱區(qū)，以維護(hù)湖濱濕地和生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

坎爾井是一個(gè)享榮世界的古老的水利工程，有了坎爾井才有了吐魯番盆地的歷史文明綠洲。因此，在水文地質(zhì)條件比較好，坎爾井出水量大水質(zhì)比較好的分布區(qū)，嚴(yán)禁打井抽取地下水或興建其它水利工程，真正有效地保護(hù)坎爾井。

4 結(jié)語

由于對盆地地表水地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系認(rèn)識不清，又缺乏綜合水資源規(guī)劃，造成水資源利用不當(dāng)、工程布局不合理，尤其是地下水過量開采，造成地下水位大幅下降，導(dǎo)致產(chǎn)生眾多不良的生態(tài)環(huán)境問題。從前述可知，泉水量由1.51×108m3減少到1.163×108m3，坎爾井條數(shù)由 1 237條減少到 404條，年出水量由 5.628 ×108m3減少到 2.32 ×108m3，減少率達(dá)58.8%;土地沙化面積達(dá)61.7 km2。加之1957年以來，以開發(fā)利用地表水為主的水利工程建設(shè)，使灌區(qū)灌溉水量大為增加，相應(yīng)地以地表水補(bǔ)給為主要水源的艾丁湖，入湖水量大為減少，湖泊面臨干涸，湖濱濕地逐漸消失。為改善這些不良的生態(tài)環(huán)境問題，提出了盆地最大水資源利用量15.93×108m3/a，作為水資源利用總量控制目標(biāo)。在通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置水資源的基礎(chǔ)上，采用一些相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，能使盆地生態(tài)環(huán)境良性化。從而促進(jìn)盆地水資源可持續(xù)利用，經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

［1］董新光，鄧銘江.新疆地下水資源.新疆科學(xué)技術(shù)出版社.2005.10.

［2］新疆生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查組.新疆生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告［R］.2001.5.

［3］章曙明，王志杰.尤平達(dá)，等.中國水利水電出版社.2008.4.