塔里木河干流洪水漫溢現(xiàn)狀及對策

袁志毅,董其華,張向萍 ,王遠(yuǎn)見 ,張廷奎

(1.塔里木河流域管理局，新疆 庫爾勒 841000；2.黃河水利委員會黃河水利科學(xué)研究院,鄭州 450003；3.水利部黃河下游河道與河口治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,鄭州 450003；4.鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院,鄭州 450001)

0 前 言

塔里木河是中國最大的內(nèi)陸河，地處中緯度歐亞大陸腹地，四周高山環(huán)繞，東部是塔克拉瑪干大沙漠，降雨稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，水資源相對貧乏[1]。塔里木河干流全長1 312 km，其自身不產(chǎn)流，水資源主要依靠阿克蘇河、和田河、葉爾羌河等源流補(bǔ)給[2-5]。塔里木河干流控制站阿拉爾年徑流46億m3[6]，并且70%～80%以上集中在汛期的6—9月，大多為洪水。塔里木河干流洪水具有洪峰高[7]，下泄過程中易發(fā)生坦化，沿程水量損失大，滲漏、漫溢嚴(yán)重等特點(diǎn)。同時，水量損失過大，會引起塔里木河流域水資源浪費(fèi)，加劇供需矛盾[8-10]。

相關(guān)科技工作者針對塔里木河干流洪水沿程水量損失問題開展了大量研究。饒瑞符[11]根據(jù)1986年塔里木河沿程考察情況結(jié)合歷史查勘資料，統(tǒng)計(jì)了1957—1986年塔里木河干流沿程水量變化情況，認(rèn)為洪水漫溢、人為扒口、沿程“穿膛水庫”無序引水等是沿程水量損失的主要原因。王延貴、胡春宏[12]認(rèn)為塔里木河干流洪水漫溢是水資源無效損耗的關(guān)鍵，引水分流的粗放管理加重了水資源的浪費(fèi)，不規(guī)整的兩岸地形促使水資源的無效損耗；塔里木河干流上游中段和中游中下段泥沙淤積，造成河道洪水漫灘機(jī)會增加。叢振濤等[13-17]基于水量平衡定量研究了包含漫溢損失在內(nèi)的河段水量損失或河段耗水量與斷面來水之間的關(guān)系。目前針對洪水漫溢損失的量化研究還比較少。

本文對塔里木河干流洪水漫溢區(qū)進(jìn)行實(shí)地查勘，對河道沿岸水管站點(diǎn)、水文站及相關(guān)單位進(jìn)行實(shí)地訪問，調(diào)查1999、2015年洪水漫溢情況、跑水區(qū)域、洪痕高程等，結(jié)合遙感影像和無人機(jī)航拍對每個漫溢區(qū)的漫溢水量進(jìn)行測算，提出提高漫溢水資源利用的措施，為塔里木河水資源管理與利用提供決策支持。

1 研究區(qū)域概況

塔里木河干流從阿克蘇河、葉爾羌河及和田河等三河匯合的肖夾克至臺特瑪湖,河道全長1 321 km，流域面積1.76×104km2[1]。從肖夾克至英巴扎為上游，河道長495 km，河道縱坡1/4600～1/6300，沿程有阿拉爾、新其滿、英巴扎3個水文站。英巴扎至恰拉為中游，河道長398 km，河道縱坡1/5700～1/7700，沿程有烏斯?jié)M、恰拉2個水文站；恰拉至臺特瑪湖為下游，全長428 km，河道縱坡為1/4500～1/7900，塔里木河流域水系關(guān)系見圖1。

圖1 塔里木河流域“三源一干”關(guān)系

2 塔里木河干流洪水漫溢現(xiàn)狀

自20世紀(jì)50年代以來，隨著塔里木河源流和干流兩岸連續(xù)不斷的大規(guī)模水土開發(fā)，使得“三源流”下泄塔里木河干流的來水量逐年減少，直至河道斷流長度達(dá)到1 100 km。進(jìn)入21世紀(jì)，國家投入巨大人力和物力在源流節(jié)水，保證下泄水量到塔里木河干流，在塔里木河兩岸修建了650 km的輸水堤和46座各類農(nóng)業(yè)和生態(tài)灌溉引水閘口。沙雅縣在塔里木河上游河道兩岸先后修建了180 km的防洪堤和生產(chǎn)子堤，這些工程的修建較大程度地減少了塔里木河汛期洪水漫溢所產(chǎn)生的大量無效蒸發(fā)滲漏，節(jié)約了水資源。但是，目前塔里木河干流上中游仍然存在不同程度的洪水漫溢區(qū)和無效跑水口，這些漫溢區(qū)導(dǎo)致洪水發(fā)生坦化(見圖2)，對洪水傳播時間造成影響，一方面給洪水防御造成不便；另一方面導(dǎo)致洪水資源大量損失。

圖2 2016年塔里木河干流洪水演進(jìn)過程

塔里木河流域管理局聯(lián)合黃河水利科學(xué)研究院，先后于2017年3月和2019年7月2次對塔里木河干流漫溢區(qū)進(jìn)行實(shí)地查勘和調(diào)研，對河道沿岸水管站點(diǎn)、水文站及相關(guān)單位進(jìn)行了實(shí)地訪問，調(diào)查1999、2015年洪水漫溢情況、跑水區(qū)域、洪痕高程等，并結(jié)合遙感影像、無人機(jī)航拍確定漫溢區(qū)的水邊線，利用洪痕局部地形等確定漫溢區(qū)的局部水位和水深，進(jìn)而對每個漫溢區(qū)的漫溢水量進(jìn)行了估算。由于漫溢區(qū)的局部地形比較復(fù)雜，水深也不均一，因此估算的漫溢水量存在一定誤差，在此僅供參考。

塔里木河干流阿拉爾-大西海子河段共有26處漫溢區(qū)，漫溢面積共225.45 km2，其中左岸9處，漫溢面積共138.68 km2，右岸17處，漫溢面積共86.77 km2。其中上游阿拉爾-英巴扎河段共有13處漫溢區(qū)，左岸6處，右岸7處。中游英巴扎-恰拉河段共有9處漫溢區(qū)，左岸3處，右岸6處。下游恰拉以下河段共有4處漫溢區(qū)，都位于右岸，分別為羅布湖漫溢區(qū)、英庫爾海子漫溢區(qū)、二娃漫溢區(qū)和葫蘆島漫溢區(qū)。各河段估算的漫溢區(qū)面積和漫溢水量如表1～3所示。塔里木河下游不同河段漫溢區(qū)如圖3～5所示。

圖3 塔里木河下游阿拉爾到阿其克河段上段漫溢區(qū)

表1 塔里木河干流上游阿拉爾至英巴扎河段漫溢區(qū)特征值

表2 塔里木河中游英巴扎至恰拉河段漫溢區(qū)特征值

表3 塔里木河下游恰拉到大西海子河段漫溢區(qū)特征值

3 提高漫溢水資源利用措施

通過2次現(xiàn)場勘查調(diào)研和近期收集的塔里木河兩岸洪水漫溢和跑水口情況，較為全面的掌握了塔里木河洪水漫溢和跑水口位置，基本掌握了塔里木河干流沿岸洪水漫溢和不同形式的跑水口耗散水量。塔里木河流域水資源匱乏，水是當(dāng)?shù)厝丝?、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的一個關(guān)鍵性問題，科學(xué)調(diào)蓄、充分利用洪水資源是緩解當(dāng)?shù)厮Y源緊缺和防洪減災(zāi)的重要措施[18]。

3.1 漫溢區(qū)適當(dāng)修筑輸水堤，提高輸水效率

21世紀(jì)以來，國家在塔里木河干流兩岸修建的輸水堤、防洪堤和生產(chǎn)子堤較大程度的減少了塔里木河汛期洪水漫溢所產(chǎn)生的大量無效蒸發(fā)滲漏和兩岸居民的自然災(zāi)害損失。但現(xiàn)有輸水堤僅覆蓋了塔里木河兩岸25%的岸線，對于減小水量漫溢區(qū)來說，輸水堤長度還不夠。因此，還要在塔里木河上中游洪水漫溢區(qū)適當(dāng)修建輸水堤，結(jié)合河道形態(tài)、河勢變化進(jìn)行河道整治，集中水流，歸順河勢，提高輸水效率。

3.2 封堵非法跑水口，合理修建農(nóng)業(yè)、生態(tài)閘

目前塔里木河干流非法跑水口大多是灌溉季節(jié)沿岸農(nóng)牧民為灌溉草場和擴(kuò)大耕地面積，隨意在兩岸開挖的引水口，這些引水口無閘門控制，形成汛期洪水越大，進(jìn)水越多的局面，多余水量往往隨意漫流，造成大量水資源無效耗散。因此，必須封堵非法跑水口，減少因其引起的漫溢損失，減少無效蒸發(fā)滲漏損失，提高洪水水資源的可控制性。

圖4 塔里木河下游阿拉爾到阿其克河段下段漫溢區(qū)

圖5 塔里木河下游阿其克到大西海子河段漫溢區(qū)

封堵非法跑水口保證向下游輸水，同時合理修建農(nóng)業(yè)、生態(tài)閘，保護(hù)沿岸生態(tài)植被，提高洪水水資源的利用率。跑水口封堵后，沿岸靠塔里木河自然漫溢生長的胡楊、檉柳等植被受到一定影響，因此，須在沿岸植被分布多的地方設(shè)置一定數(shù)量的生態(tài)閘；同時也應(yīng)考慮沿岸農(nóng)牧民生產(chǎn)生活需要，在合適的位置修建一定數(shù)量的農(nóng)業(yè)閘，滿足沿岸草場及耕地的農(nóng)牧業(yè)用水需求。

3.3 采取科學(xué)灌溉方式，提高生態(tài)灌溉效率

目前塔里木河的生態(tài)灌溉以“大水漫灌”、“洪水淹灌”為主，灌溉范圍僅能覆蓋到河道兩岸附近低洼灘地和生態(tài)渠道延伸的有限地帶，而遠(yuǎn)離河道以及地勢比較高的區(qū)域無法得到有效灌溉，且該灌溉方式耗水量較大。低洼地帶水多成澇、地勢高的區(qū)域得不到有效補(bǔ)水，水資源利用不充分。漫溢頻次過低或者過高都不利于植被群落物種多樣性的恢復(fù)與維持，而中度頻次的漫溢能夠維持相對較高的生物多樣性。每年漫溢1～2次，不僅能夠維持較高的生物多樣性，還有利于喬灌木的生長，維持喬灌木在群落中的主導(dǎo)地位[19]。因此，改變現(xiàn)有的生態(tài)灌溉方式，根據(jù)塔里木河兩岸胡楊、檉柳等植被的生長和需水特點(diǎn)，采取輪灌制和汛期洪水漓漫灌溉等更為科學(xué)合理的生態(tài)灌溉方式[20]，適時適量的進(jìn)行生態(tài)灌溉，擴(kuò)大生態(tài)植被的灌溉面積，使河道兩岸自然生態(tài)植被得到科學(xué)有效可持續(xù)的保護(hù)。

3.4 編制塔里木河洪水資源實(shí)施方案

在確保防洪安全的前提下，根據(jù)防洪形勢、氣象水文預(yù)報(bào)，綜合考慮水資源、水生態(tài)等需求，編制塔里木河洪水資源實(shí)施方案，適時地將部分洪水轉(zhuǎn)化為可供利用的水資源，科學(xué)、合理利用洪水資源。將塔里木河洪水資源實(shí)施方案納入塔里木河流域生態(tài)治理國家投資項(xiàng)目，盡快付諸實(shí)施。

4 結(jié) 論

目前，塔里木河干流仍然存在不同程度的洪水漫溢區(qū)和無效跑水口。本文根據(jù)實(shí)地查勘調(diào)研，結(jié)合遙感影像、無人機(jī)航拍、洪痕、局部地形圖等對每個漫溢區(qū)的漫溢水量進(jìn)行了測算，針對塔里木河干流洪水漫溢現(xiàn)狀，形成結(jié)論如下：

(1) 通過實(shí)地調(diào)查、遙感解譯核查，查明了塔里木河干流洪水漫溢區(qū)的分布特征，阿拉爾-大西海子河段共有26處漫溢區(qū)，其中左岸9處，右岸17處，漫溢面積達(dá)225.45 km2。上游阿拉爾-英巴扎河段共有13處漫溢區(qū)，中游英巴扎-恰拉河段9處，下游恰拉以下河段共有4處。中游英巴扎附近的胡楊林公園漫溢區(qū)面積最大，可達(dá)100 km2左右，其次為羅布湖漫溢區(qū)。

(2) 利用水深、洪痕、局部地形等，大致估算了不同河段的漫溢水量。26處漫溢區(qū)漫溢水量約3.69億m3，其中胡楊林公園漫溢區(qū)漫溢水量最大，約2億m3。

(3) 調(diào)查漫溢位置和估算不同河段的漫溢水量，上游阿拉爾-沙雅縣鹿場(新其滿上游47 km)的游蕩型河段漫溢區(qū)較少，漫溢區(qū)主要集中于沙雅縣鹿場-帕滿水庫(新其滿上游20 km)的過渡型河段和帕滿水庫-恰拉的彎曲型河段。漫溢水量主要集中于中下游英巴扎以下河段，這佐證了洪水演進(jìn)過程中英巴扎和恰拉站洪水發(fā)生了明顯的坦化，導(dǎo)致洪水峰型發(fā)生了很大的改變。

(4) 為減少塔里木河干流漫溢，漫溢區(qū)適當(dāng)修筑輸水堤，提高輸水效率；封堵非法跑水口，合理修建農(nóng)業(yè)、生態(tài)閘；采取科學(xué)灌溉方式，提高生態(tài)灌溉效率；合理編制塔里木河洪水資源實(shí)施方案。