和田河流域生態(tài)保護(hù)紅線劃定初探

郭宏偉，徐海量，凌紅波，閆俊杰

(1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 烏魯木齊 830011；2.中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049)

生態(tài)保護(hù)紅線是指依法在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)/脆弱區(qū)等區(qū)域劃定的嚴(yán)格管控邊界，是國家和區(qū)域生態(tài)安全的底線。生態(tài)保護(hù)紅線所包圍的區(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)保護(hù)紅線區(qū)，對于維護(hù)生態(tài)安全格局、保障生態(tài)系統(tǒng)功能、支撐經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。近年來，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，我國資源環(huán)境形勢日益嚴(yán)峻，在全國范圍內(nèi)規(guī)劃生態(tài)保護(hù)紅線已成為當(dāng)前保障國家生態(tài)安全、維護(hù)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[1-2]。新疆和田河流域是全疆范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)，是我國北方特強(qiáng)沙塵暴的高發(fā)區(qū)之一；該地區(qū)河道兩岸天然植被不斷被破壞，植被豐富度指數(shù)和覆蓋度指數(shù)在1990—2010年分別降低了1.4%和3.7%[3]；該區(qū)地表水資源承載力已過飽和，綠洲破碎化嚴(yán)重，且與沙漠呈鑲嵌交叉分布[4]。綠洲生態(tài)系統(tǒng)一旦失衡，該地區(qū)極易被風(fēng)沙侵蝕，進(jìn)而導(dǎo)致綠洲的沙漠化。同時(shí)，作為絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)地區(qū)，和田地區(qū)人均GDP僅為全疆平均水平的21%，是全疆生產(chǎn)、生活條件最艱苦、農(nóng)牧民收入最低的地區(qū)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是當(dāng)務(wù)之急。但不當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)發(fā)展方式易引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問題，如隨著和田地區(qū)人口數(shù)量和耕地面積的快速增加，生態(tài)用水被國民經(jīng)濟(jì)用水大量擠占，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，而生態(tài)環(huán)境惡化又將限制經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，如不盡快在該區(qū)劃定嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)紅線，為當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境條件，將很難保證該區(qū)“社會-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)”的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展。

目前，國外并沒有明確提出“生態(tài)紅線”這一概念，但是在生物保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)研究以及城市建設(shè)等領(lǐng)域滲透了“生態(tài)紅線”的本質(zhì)理論，如構(gòu)建保護(hù)區(qū)(Protected Areas)[5]、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)(Ecological Network)[6]和綠道(Greenways)[7]保護(hù)區(qū)域生物多樣性，土地利用規(guī)劃中生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)先[8]等。在國內(nèi)，“生態(tài)紅線”的劃定總體上處在起步階段，現(xiàn)有研究雖主要集中于“生態(tài)紅線”的劃定方法和技術(shù)路線上[10-12]，但由于研究區(qū)域地理特征差別較大，其它地區(qū)的生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法并不完全適用于干旱區(qū)。在干旱區(qū)內(nèi)陸河流域，天然植被是綠洲的主要構(gòu)成部分，水則是限制綠洲發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵因子，生態(tài)保護(hù)紅線的劃定應(yīng)該在“用水總量、水質(zhì)、用水效率”三條保護(hù)紅線的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)天然植被的保護(hù)和生態(tài)用水的保障。因此，本研究選取和田河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，在分析流域天然植被分布特征的基礎(chǔ)上將天然植被劃定為不同等級的保護(hù)紅線區(qū)，進(jìn)而劃定天然植被的生態(tài)需水紅線，維系河流水文過程完整性的生態(tài)流量紅線以及保障地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用和適宜植被生長繁育的地下水保護(hù)紅線，從而為干旱區(qū)內(nèi)陸、河流域劃定合理的生態(tài)保護(hù)紅線(區(qū))提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

和田河流域位于新疆維吾爾自治區(qū)南部，塔里木盆地西南緣，空間跨度為77°25′～81°43′E，34°52′～40°28′N，流域總面積48 870 km2。和田河發(fā)源于昆侖山和喀喇昆侖山，自南向北縱貫全流域，穿過塔克拉瑪干沙漠匯入塔里木河，中上游由東西兩支流組成，東支為玉龍喀什河，長513 km，多年平均徑流量為21.95×108m3；西支為喀拉喀什河，長808 km，多年平均徑流量為21.51×108m3。出山口以上為上游，出山口至兩支流交匯處闊什拉什為中游，丘陵傾斜平原區(qū)河床較為開闊，兩岸階地明顯，公路干線以北為連片平原，沿河為綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)；下游為闊什拉什以下至肖塔水文站段，河長319 km，沿河為天然綠洲區(qū)。

和田河流域地處歐亞大陸腹地，由于昆侖山和帕米爾高原的阻擋作用，使印度洋的暖濕氣流難以進(jìn)入，形成了該流域極度干旱的暖溫帶大陸性氣候。流域年均溫12.2℃，年降水量19.6 mm，年蒸發(fā)量2 648.7 mm，全年浮塵天氣平均達(dá)200 d。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本研究通過解譯遙感影像獲得2010年和田河流域天然植被分布圖，在此基礎(chǔ)上分析了流域天然植被分布特征，利用潛水蒸發(fā)法計(jì)算了天然植被生態(tài)需水量，利用基流比例法計(jì)算了和田河豐、平、枯水年的生態(tài)基流。

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文收集了和田河流域內(nèi)的Landsat-TM影像數(shù)據(jù)，分辨率30 m，成像時(shí)間為2010年8月份，這一時(shí)期為流域豐水期，河流、水庫等水量較大，自然植被及農(nóng)作物生長茂盛，地物特征明顯。對該影像進(jìn)行數(shù)字化，獲得和田河流域天然植被的空間分布特征圖(圖1)。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010—2007)并結(jié)合相關(guān)研究，將不同植被類型劃分為：疏林地，郁閉度介于10%～20%，包括各種疏散的喬灌木；有林地，郁閉度20%以上，主要包括較為茂密的灰楊、胡楊、檉柳林；高覆蓋度草地，覆蓋度大于20%的天然草地，一般水分條件較好，生長較茂密；低覆蓋度草地，覆蓋度在10%～20%的天然草地，水分條件差，植被生長稀疏，牧業(yè)利用條件差。河流年徑流量和相關(guān)氣象數(shù)據(jù)來源于烏魯瓦提和通古孜洛克水文站實(shí)測資料，地下水資源數(shù)據(jù)來源于《新疆和田地區(qū)水資源評價(jià)》；社會經(jīng)濟(jì)資料來源于《和田地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》[13]。

圖1和田河流域天然植被分布圖

Fig.1 The natural vegetation distribution in the Hotan River Basin

2.2 潛水蒸發(fā)模型

和田河流域平原區(qū)降水稀少，兩岸多為中旱生的非地帶性植被，主要依靠地下水來維持生命。因此，本研究基于研究區(qū)植被景觀類型遙感解譯的基礎(chǔ)上，選擇潛水蒸發(fā)法來間接估算天然植被需水量[14]。計(jì)算公式為：

W=∑103AiWgikp

(1)

式中，W為植被需水量(m3)；Ai為植被類型i的面積(km2)；Wgi為植被類型i在某一地下水埋深時(shí)的潛水蒸發(fā)量(mm)；kp為植被影響系數(shù)，并可定義如表1。

植被面積通過遙感解譯獲得，潛水蒸發(fā)量Wgi是潛水蒸發(fā)法計(jì)算植被生態(tài)需水量的關(guān)鍵，以阿維利揚(yáng)諾夫公式計(jì)算較為常見[15]，計(jì)算公式如下：

Wgi=a(1-hi/hmax)bEφ20

(2)

式中，a、b為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，在和田河a、b分別取值為0.52和2.51；hi為植被類型i的地下水埋深(m)，通過地下水及野外監(jiān)測數(shù)據(jù)及相關(guān)研究成果確定[16]；在和田河流域高覆蓋植被區(qū)和低覆蓋植被區(qū)分別以潛水埋深2.0 m和3.5 m的蒸發(fā)量作為最低生態(tài)需水量；hmax為潛水蒸發(fā)極限埋深(m)，在和田河取值4.5 m；Eφ20為直徑20 cm蒸發(fā)皿蒸發(fā)量(mm)，各河段Eφ20根據(jù)烏魯瓦提水文站1980—2010年監(jiān)測資料獲得，為2 882.6 mm。

表1 不同地下水埋深下的kp值

2.3 基流比例法

生態(tài)基流是維持河流基本生態(tài)功能和河道基本形態(tài)的最小流量。我國干旱區(qū)內(nèi)陸河徑流存在明顯的豐枯變化，用一個(gè)值來代替河道某一斷面任何時(shí)間的流量保障值是不合理的。因此本研究通過基流比例法[17]計(jì)算和田河在豐、平、枯水年的生態(tài)基流，以便在不同年型進(jìn)行更加合理的水資源調(diào)度。

2.3.1 豐、平、枯水年劃定Z指數(shù)能夠較好地反映某一時(shí)段徑流量的豐枯實(shí)況，假設(shè)和田河1957—2010年同古孜洛克和吐直魯克水文站統(tǒng)計(jì)的多年來水量服從皮爾遜Ⅲ型分布，本研究通過Z指數(shù)法劃分3個(gè)等級作為豐枯年型(表2)。鑒于該方法已有大量文獻(xiàn)介紹[18]，本文不再贅述。

表2 豐枯指數(shù)等級

2.3.2 生態(tài)基流計(jì)算 基流比例法根據(jù)豐、平、枯水年平均徑流量之間的比值，推求基流比例之間的關(guān)系，可更準(zhǔn)確地計(jì)算豐、平、枯水年的基流比例及生態(tài)基流值。其計(jì)算過程為：首先采用根據(jù)Tennant法確定某一年型的基流比例并對其進(jìn)行驗(yàn)證；其次按照各年型平均徑流量之間的比值，推求彼此基流比例的關(guān)系；再根據(jù)已確定的某一年型的基流比例計(jì)算出其它各年型的基流比例，平均徑流量大的年型基流比例低，反之則高；同一年型內(nèi)各個(gè)時(shí)段的基流比例相同。計(jì)算公式為：

Ti+1=[1+(Qi/Qi+1-1)×μ]×Ti

(8)

令

α=1+(Qi/Qi+1-1)×μ

則Ti+1=α×Ti

(9)

式中，Ti為已知的斷面第i年型的基流比例(%)；i=1,2,3，依此為豐水年，平水年，枯水年，一般Ti+1>Ti；Qi為斷面第i年型的平均徑流量(×108m3)；Qi>Qi+1，Qi/Qi+1-1為第i年型徑流量比第i+1年型增加的比值；α為比例倍數(shù)，即第i+1年型與第i年型基流比例的比值；μ為比例削減系數(shù)，0≤μ≤1，μ=1時(shí)表示比例不削減，基流比例與徑流量之間的比值為直接關(guān)系，各年型的生態(tài)基流量一樣，μ=0時(shí)表示比例完全削減，基流比例與徑流量之間的比值沒有關(guān)系，各年型的基流比例一樣。

各時(shí)段的生態(tài)基流為其基流比例與平均徑流量的乘積，計(jì)算公式為：

Si=Qi×Ti

(10)

式中，Si為斷面第i時(shí)段的生態(tài)基流量(×108m3)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生活用水紅線

水資源分配過程中應(yīng)首先保證生活必需用水。2014年和田河流域城鎮(zhèn)和農(nóng)村人口分別為432 174人和1 722 326人，每人每天耗水定額分別為0.096 m3和0.08 m3[19]，結(jié)合水資源利用系數(shù)(0.9)計(jì)算，流域人口耗水量為0.727×108m3。因此，和田河流域生活用水紅線應(yīng)劃定為0.727×108m3。

3.2 天然植被分布特征及生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)

3.2.1 流域天然植被分布特征 和田河流域?qū)贅O度干旱的暖溫帶大陸性氣候，故降水對植被生長的作用可以忽略不計(jì)，干流天然植被分布主要受地表徑流的影響，呈現(xiàn)以河道為中心的帶狀分布。因而，分析和田河流域天然植被的分布特征，是劃定天然植被生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)及計(jì)算該區(qū)生態(tài)需水量的前提和關(guān)鍵。本研究將和田河劃分為3個(gè)河段，中游玉龍喀什河渠首至闊什拉什為段1，喀拉喀什河渠首至闊什拉什為段2，下游即闊什拉什至肖塔段為段3(圖1)。利用ArcGIS提取河道兩岸天然植被數(shù)據(jù)，分析研究區(qū)天然植被的空間分布特征。

根據(jù)圖2，和田河流域天然植被總面積為4 968.87 km2，有林地、疏林地、高覆蓋草地和低覆蓋草地的面積占總面積的比例分別為14.08%、14.98%、13.16%和57.78%。另外，各種植被類型在3個(gè)河段的面積分布比例具有明顯的空間差異性，例如有林地在3個(gè)河段分別為2.13%、5.68%和34.24%，主要分布在下游，而高覆蓋草地則分別為19.42%、17.78%和2.38%，主要分布在中游。

圖2和田河流域天然植被分布面積

Fig.2 The natural vegetation distribution areas in the Hotan River Basin

從和田河不同河段天然植被分布面積來看(表3)，3個(gè)河段的天然植被面積分別占總面積的34.75%、31.52%和33.73%。整體來看，由于受水資源空間分布差異的影響，河流中游(段1和段2)天然植被分布最多，占總面積的66.27%，而下游天然植被占總面積的33.73%。從河道兩岸來看，受地形影響，段1和段2東西岸天然植被面積差異較大，段1東岸比西岸多1 377.14 km2，段2西岸比東岸多1 299.41 km2，段3河道西岸天然植被面積比東岸多135.99 km2，兩岸天然植被面積相近。

表3 和田河流域天然植被分布面積/km2

3.2.2 流域天然植被分布頻率分析 在和田河流域，天然植被分布隨水資源的時(shí)空分布變化而變化。根據(jù)流域天然植被覆蓋度，將有林地和高覆蓋草地合并為高覆蓋植被區(qū)，疏林地和低覆蓋草地合并為低覆蓋植被區(qū)。利用ArcGIS 10的空間分析工具，分別提取距河道每1 km的高覆蓋植被區(qū)和低覆蓋植被區(qū)面積，并通過計(jì)算距河道不同距離范圍內(nèi)的高覆蓋和低覆蓋植被區(qū)面積占總面積的比例計(jì)算每公里高覆蓋和低覆蓋植被分布頻率。進(jìn)而，對每公里頻率值進(jìn)行累加，得到研究區(qū)高覆蓋和低覆蓋植被累積頻率分布曲線(圖3)。

天然植被累積頻率分布擬合曲線方程及參數(shù)如表4所示。

圖3 和田河流域天然植被累積頻率分布

對圖3不同距離河邊緣距離下高覆蓋植被和低覆蓋植被累積分布頻率曲線的擬合方程進(jìn)行求解，得到和田河各河段兩岸高、低覆蓋植被的分布范圍。具體來講，段1西岸90%以上的高覆蓋植被和低覆蓋植被分別分布在距河道4.5～6.6 km和6.8～7.9 km，而東岸在48.2～51.5 km和34.7～40.3 km；段2西岸90%以上的高覆蓋植被和低覆蓋植被分布寬幅分別為距河道31.3～41.6 km和41.8～49.0 km，東岸為2.4～3.5 km和4.0～5.3 km；段3西岸90%以上的高覆蓋植被和低覆蓋植被分別分布在4.5～6.6 km和8.3～9.7 km，東岸為5.3～9.1 km和12.8～16.3 km。流域天然植被分布整體呈現(xiàn)高覆蓋植被距離河道較近，低覆蓋植被距離河道較遠(yuǎn)的規(guī)律。

3.2.3 天然植被生態(tài)保護(hù)紅線區(qū) 2008年7月國家環(huán)境保護(hù)部和中國科學(xué)院聯(lián)合編制的《全國生態(tài)功能區(qū)劃》[20]將我國不同地域單元?jiǎng)澐譃榘ㄋ春B(yǎng)區(qū)、水土保持區(qū)、防風(fēng)固沙區(qū)等的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和包括水土流失敏感區(qū)、土地沙化敏感區(qū)、石漠化敏感區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)。根據(jù)和田河各河段兩岸植被累積頻率分布曲線及植物群落的生態(tài)功能，以河道為中線，平行于河道劃定2個(gè)不同級別的天然植被生態(tài)紅線區(qū)：一是重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，為河流主河道兩岸的高覆蓋植被區(qū)，植被類型為郁閉度20%以上的灰楊、胡楊、檉柳以及覆蓋度大于20%的天然草地。二是生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)，河流主河道兩岸的低覆蓋植被區(qū)，植被類型為郁閉度介于10%～20%的各種疏散的喬灌木以及覆蓋度在10%～20%的天然草地(圖4)。各保護(hù)區(qū)分布范圍(以距離河岸邊緣的公里數(shù)表示)見表5。

圖4 和田河流域天然植被生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)植被是和田河綠色走廊的主要構(gòu)成部分，為當(dāng)?shù)匾吧鷦?dòng)物和人類的生存提供了必要條件，所以要嚴(yán)格保證其生態(tài)用水，并在此基礎(chǔ)上通過漫溢干擾來進(jìn)一步保護(hù)和恢復(fù)保護(hù)區(qū)內(nèi)植被。根據(jù)前人研究成果，適宜漫溢頻次為每年1～2次，不僅能夠維持較高的生物多樣性，而且有利于喬灌木的生長，維持喬灌木在群落中起到主導(dǎo)地位[21]。生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)是和田河流域沙漠化的敏感區(qū)，區(qū)內(nèi)植被雖然稀疏，卻有效減緩新月形沙丘鏈的移動(dòng)速度，對保障綠洲生態(tài)系統(tǒng)安全具有重要意義。由于其植被組成以多年生草本、檉柳以及殘存灰楊、胡楊為主，這些植被耐旱性較好，在豐、平水期一次滿足其生態(tài)需水后，5年內(nèi)漫溢1～2次即可保證該保護(hù)區(qū)植被不退化[22]。

3.3 天然植被生態(tài)需水紅線

本研究借助潛水蒸發(fā)模型，分別計(jì)算和田河各個(gè)河段重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)和生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)的生態(tài)需水量(表6)。

由表6知，和田河重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)生態(tài)需水量分別為7.25×108m3和1.60×108m3，生態(tài)需水總量為8.85×108m3。其中，中游(段1～段2)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)和生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)生態(tài)需水量分別為3.96×108m3和1.17×108m3，生態(tài)需水總量為5.13×108m3；下游(段3)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)和生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)生態(tài)需水量分別為3.27×108m3和0.45×108m3，生態(tài)需水總量為3.72×108m3。

3.4 河流生態(tài)流量保護(hù)紅線

將和田河1957—2010年按年均徑流量劃分為豐水年、平水年和枯水年(圖5)。

表6 重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)和生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)生態(tài)需水量/108 m3

圖5和田河豐枯變化

Fig.5 The variation of wet and dry year-flow of the Hotan River

根據(jù)Tennant法，假定豐水年的生態(tài)基流占其平均徑流的25%，計(jì)算后生態(tài)基流值為多年平均流量的31%。根據(jù)公式(3)和公式(4)分別計(jì)算各年型的基流比例及基流值，公式(3)中比例削減系數(shù)在本研究中取0.4[23]，結(jié)果見表7。

根據(jù)表7，和田河在豐水期、平水期和枯水期生態(tài)基流應(yīng)分別為13.79×108、12.14×108、10.68×108m3，均可滿足和田河每年應(yīng)向塔里木河干流下泄9.2×108m3水量的任務(wù)。

3.5 地下水保護(hù)紅線

近年來，由于地下水的不合理開發(fā)利用導(dǎo)致了諸如地下水位持續(xù)下降、土壤次生鹽漬化、天然植被衰敗和土地沙漠化等生態(tài)環(huán)境問題[24]。人工綠洲的主要生態(tài)問題是土壤鹽漬化，因此地下水位控制的原則是不發(fā)生土壤次生鹽漬化或者使鹽漬化的程度有所減輕。根據(jù)中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所[25]在塔里木盆地北部地區(qū)開展的土壤積鹽速率試驗(yàn)，土壤積鹽速度隨著潛水埋深的增加而指數(shù)下降，以潛水埋深2～2.5 m為界，小于該值，土壤積鹽速度明顯加快；大于該值，土壤積鹽速度就顯著減慢。因此，和田河流域中游地下水適宜水位可以確定為2.0～2.5 m，該試驗(yàn)與新疆土壤改良實(shí)驗(yàn)的結(jié)果(2.3～2.8 m)十分接近。天然綠洲的主要生態(tài)問題是天然植被衰敗，因此地下水位控制的原則為既能減少地下水強(qiáng)烈蒸發(fā)返鹽對植物生長的不利影響，又不造成土壤變干而影響植物繁殖。根據(jù)樊自立等[26]對塔里木河流域的地下水、土壤水和植被狀況相互關(guān)系的研究，當(dāng)潛水埋深小于2 m時(shí)，地表蒸發(fā)強(qiáng)烈，埋深大于2 m時(shí)，潛水蒸發(fā)受地下水位控制作用增強(qiáng)，土壤積鹽速率加快，毛管水強(qiáng)烈上升，綜合考慮地下水礦化度和土壤質(zhì)地，塔里木河流域地下水臨界深度平均為1.7～2.0 m。潛水埋深大于其極限蒸發(fā)深度(4.0～4.5 m)，土壤水分不能滿足植物需求，植被因土壤干旱而開始衰敗。因此，把和田河流域天然綠洲適宜生態(tài)水位確定在2.0～4.0 m。

表7 和田河各年型生態(tài)基流

平原區(qū)地下水資源補(bǔ)給主要來源于大氣降水入滲、山前側(cè)向徑流補(bǔ)給、河道滲漏、水庫滲漏、渠系滲漏、灌區(qū)田間入滲、井泉回歸。和田河流域干旱少雨，降水對地下水補(bǔ)給甚微，在此不做計(jì)算。根據(jù)《新疆和田地區(qū)水資源評價(jià)》，山前側(cè)向徑流補(bǔ)給量、河道滲漏補(bǔ)給量、水庫滲漏補(bǔ)給量、渠系滲漏補(bǔ)給量、灌區(qū)田間入滲量、井泉回歸補(bǔ)給量分別為4.29×108、3.32 ×108、0.44 ×108、3.98×108、3.14×108、0.83×108m3·a-1，因此，和田河流域現(xiàn)狀地下水總補(bǔ)給量為16.00×108m3·a-1，和田河流域灌區(qū)主要分布于礫質(zhì)平原下部、細(xì)土平原區(qū)，呈東西向帶狀和南北向沿河分布，而組成灌區(qū)地下水資源量除南部山前的側(cè)向流入補(bǔ)給量外，其它全部為轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量，因此可以根據(jù)山前側(cè)向流入量及轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量來計(jì)算灌區(qū)地下水資源量。山前側(cè)向流入量為4.30×108m3·a-1，扣除重復(fù)水量0.83×108m3·a-1，轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量中除河道外，其它均在灌區(qū)內(nèi)進(jìn)行，均可計(jì)入灌區(qū)資源量，為11.71×108m3·a-1，因此，和田河流域灌區(qū)地下水資源量為15.18×108m3·a-1。

在和田河流域，77.14%的地下水資源量均為地下水轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量，隨著地下水埋深加大、渠系水利用效率的提高以及各種高新節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，地表水轉(zhuǎn)化補(bǔ)給地下水資源量會迅速減少，隨之而來的是地下水水位下降，潛水蒸發(fā)蒸騰量減少，因此，從長遠(yuǎn)考慮，為避免生態(tài)環(huán)境脆弱的和田流域地下水位的迅速下降，引起生態(tài)環(huán)境惡化，本文參照《新疆地下水資源》[27]，將開采系數(shù)取為0.4(灌區(qū)內(nèi))，地下水資源量乘以開采系數(shù)得到和田河流域現(xiàn)狀地下水可開采量為6.07×108m3·a-1。

綜上，地下水保護(hù)紅線應(yīng)劃定為：人工(段1和段2)和天然(段3)綠洲區(qū)適宜生態(tài)水位分別為2.0～2.5 m和2～4 m；地下水開采量不大于6.07×108m3·a-1。

4 討 論

在干旱區(qū)內(nèi)陸河流域，天然植被是綠洲生態(tài)系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，它們的存在可以降低風(fēng)速、調(diào)節(jié)氣溫、增加空氣濕度、形成特殊小氣候，為人類和其他動(dòng)物提供了必要的生存條件。然而由于過去對保護(hù)沙漠生態(tài)環(huán)境的意義認(rèn)識不足，破壞沿岸天然植被的情況時(shí)有發(fā)生，自闊什拉什開始，幾十公里的地段胡楊林被不斷砍伐，流動(dòng)沙丘已逼近河岸。許多地段由于過度放牧、過量采挖藥材，使植被覆蓋度降低，加速了土壤風(fēng)沙化程度，河岸階地草甸已形成起伏沙地，嚴(yán)重威脅著人類的生存。所以，在干旱區(qū)內(nèi)陸河流域劃生態(tài)保護(hù)紅線首先應(yīng)該考慮到天然植被保護(hù)紅線。高覆蓋天然植被是構(gòu)成綠洲生態(tài)環(huán)境的主體，其生態(tài)功能對綠洲生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展起決定性作用，所以將這一植被區(qū)劃定為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，重點(diǎn)保證該區(qū)天然植被不被破壞。綠洲外圍的低覆蓋植被區(qū)為綠洲-荒漠過渡帶，是綠洲化和荒漠化最活躍、最敏感的地區(qū)[28]。雖然其植被稀疏，但在防風(fēng)固沙、緩沖沙漠與綠洲間能流物流交換、保留鄉(xiāng)土動(dòng)植物物種等方面具有重要作用[29]，所以將該植被區(qū)劃定為生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)。另外，由于水資源利用方面的不足，和田河下泄水量減少，沿岸胡楊林與灰葉胡楊林不斷萎縮。所以有必要?jiǎng)澏ㄉ鷳B(tài)需水保護(hù)紅線，從水量上保證天然植被的正常需水。干旱區(qū)降水量極少，水資源較為貧乏，屬于典型干旱荒漠類型區(qū)，植被多是由適應(yīng)性和耐旱性極強(qiáng)的植物組成，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，地下水資源具有不可替代的作用和地位，而河流可以有效補(bǔ)給河道兩岸地下水，所以在干旱區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線劃定工作中必須劃定生態(tài)流量和地下水保護(hù)紅線。

通過分析和田河1957—2010年年平均徑流量實(shí)測資料發(fā)現(xiàn)，和田河年均徑流量存在明顯的豐枯變化，故本研究將研究區(qū)天然植被劃定為兩個(gè)不同等級的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)，在水充沛時(shí)同時(shí)滿足兩個(gè)區(qū)的生態(tài)需水，在枯水年則重點(diǎn)保護(hù)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)植被的生態(tài)需水，既有針對性的保護(hù)了研究區(qū)天然植被，又合理高效利用了水資源。在豐、平、枯水年，和田河生態(tài)基流分別應(yīng)為13.79×108、12.14×108m3和10.68×108m3，分別占平均徑流的31%、27%和24%，均符合Tennant法的推薦比例。地下水保護(hù)紅線的劃定從地下水適宜水位和可開采總量進(jìn)行，根據(jù)研究區(qū)人工和天然綠洲不同的生態(tài)環(huán)境，人工綠洲區(qū)地下水適宜水位為不發(fā)生土壤次生鹽漬化或者使鹽漬化的程度有所減輕的水位，天然綠洲區(qū)地下水適宜地下水水位為天然植被的適宜生長水位，地下水可開采總量則根據(jù)《新疆和田地區(qū)水資源評價(jià)》(2014)中提供的相關(guān)水資源數(shù)據(jù)，結(jié)合流域?qū)嶋H情況進(jìn)行核算，劃定為6.07×108m3。

5 結(jié) 論

1) 現(xiàn)階段和田河流域生活用水紅線為0.727×108m3。

2) 根據(jù)流域天然植被分布特征將天然植被劃分為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)。和田河下游重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)主要分布在距離河道5～8 km和8～15 km范圍內(nèi)。

3) 和田河流域重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)生態(tài)需水量分別為7.25×108m3和1.60×108m3，生態(tài)需水紅線為8.85×108m3。

4) 在豐水年、平水年和枯水年，和田河生態(tài)基流紅線分別為13.79×108、12.14×108、10.68×108m3。

5) 和田河流域人工和天然綠洲地下水位紅線分別為2.0～2.5 m和2.0～4.0 m；地下水開采量紅線為6.07×108m3。

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