内陆河流域水资源平衡与生态环境改善

内陆河流域水资源平衡与生态环境改善张玉芳邢大韦（西北农林科技大学水利水电科学研究院）摘要以石羊河、黑河、塔里木河为例说明内陆河流域水资源利用上下游之间不平衡，产生了生态环境恶化问题。必须建立流域水平衡，协调内陆河流域，保护和改善生态环境。关键词可持续发展流域水平衡内陆河流域面临全球的气候异常，温室效应以及人口增长和社会经济发展，联合国与国际组织再三提醒水资源恶化问题，并宣称21世纪人类面临最大的问题是水资源。中国是水资源短缺的国家，水土资源不平衡，水资源分布与社会经济不协调，加之降雨集中、地形复杂加大了水资源利用的难度，加剧了水资源供需之间的矛盾。自然因素和人为因素使水资源成为我国社会经济发展和生态环境保护重大的战略性问题⑴。本文就内陆河流域有关的水资源利用的问题，生态环境恶化现象，从流域水资源平衡的战略，进行论述。1.流域开发与流域水资源平衡的原则流域不仅是地理单元，也是社会经济、资源和生态系统，古代的四大文明的产生和发展与河流有密切的关系。流域具有多种资源，有生物资源、也有非生物资源，有可更新资源、也有不可更新资源。水资源属于可更新资源，水不仅是生命不可缺少的物质，也是人类社会生活和生产活动不可替代的资源。城乡建设，工农业发展，矿产资源开发，都离不了水。流域开发是一个大系统的规划问题，应是社会、经济、生态、环境的综合体。由于水资源的特殊地位，流域开发与流域水资源的平衡是密切相连的。流域开发和流域水资源平衡必须遵循下列原则：⑴社会可持续发展与水资源可持续利用原则世界环境与发展委员会将可持续发展定义为，“既满足当代人的需要，又不危及后代人满足其发展的需求”。可持续发展是一个资源分配问题，不同时代和不同地区的人享有同等资源分配的权利；可持续发展也是一个自然资源得到可持续利用的问题，对于不可更新的资源要以最少的消耗、最优的利用模式，使资源得到合理配置；或者使用可更新资源代替不可更新资源。对于可更新资源是通过合理的调控、保护，实现资源的永续利用。水资源可持续利用就是充分利用一切现代科学技术，在水资源总量的基础上，通过合理配置和有效利用水资源，最大限度的保持良好的环境状态下的社会经济发展规模。必须考虑水资源的承载能力，水资源利用量不能超过其再生能力。必须保持水的功能、不能丧失水的使用价值。⑵统筹兼顾协调一致的原则在水资源开发利用中必须考虑上下游之间的关系，统一考虑。现代流域开发注重梯级开发，在一定程度上忽视了工程与河段、全流域之间的关系，忽视了流域整体合理性，缺乏统筹兼顾、协调一致。⑶社会经济与生态环境协调一致的原则水资源的开发利用多为生活和生产服务，但忽视了水环境的保护、生态多样性，以致产生了水污染、地面下沉等环境灾害和水生生物的减少甚至绝灭的现象。必须重视社会经济效益与生态环境协调一致性，生态环境得到有效的保护。2.内陆河流域的水资源平衡2.1内陆河流域的河流特征我国的干旱内陆河流域与世界其它地区有一个最大的区别是中国的内陆干旱盆地四周为高山所环抱，由于地形的垂直变化显著，导致气候的垂直分带性突出，山区降雨量多，为干旱的降雨稀少的平原提供了充分的水源，形成了绿洲。据统计我国西北地区有径流量大于1亿m3的内陆河428条（表1）⑵。由于干旱缺水内陆河流域是一个脆弱的生态系统，生态类型的变化完全取决于水。内陆河具有典型的、独特的特征，多数河流有头无尾、河流泥沙以推移质为主、河道变迁大，生态环境分带性突出鲜明等特点。表1干旱内陆盆地内陆河统计⑵地区径流＞10亿m3径流5～10亿m3径流＞10亿m3合计条数径流量条数径流量条数径流量条数径流量准喀尔盆地5159.409182.5339242.96176282.31塔里木盆地8246.8515295.7647350.41139386.38柴达木盆地110.68218.051034.965147.20河西走廊115.42331.061456.226271.32小计15432.3529527.94110684.55428787.21注：据《中国的沙漠》整理2.1.1多数河流有头无尾内陆河流发源于山区，由于山前盆地干旱少雨、蒸发强烈，地表多为粗颗粒的砂卵砾石所覆盖，透水性强，在蒸发和渗漏的双重作用下，河流径流量减少。山前地带一般无支流汇入，所以内陆河出山以后径流不断减少，以致大部分内陆河流出山不远就消失在山前平原的荒漠中。内陆河流有头无尾，内陆河流域出现大面积的无径流区。2.1.2内陆河流经常改道山区冰川融雪水强烈侵蚀作用，使内陆河带有大量的泥沙。进入山前平原地区，由于地形突然变得平坦，泥沙迅速沉积，河床淤高。在洪水到来时，洪水就可能冲破自然堤，而改变流路，形成新的河道，新河道经过淤积又会高出两岸，遇到下一次洪水，就再次改道。这种河道迁徙在西北内陆盆地是屡见不鲜，古河道的痕迹难以辨认出来。河流的河道迁徙，使许多古代文明城市突然消失。2.1.3内陆河流尾闾多有湖泊，湖泊处于萎缩状态内陆河流尾闾的洼地潴水成湖，如塔里木河下游的台特马湖。河西走廊黑河下游的居延海。由于气候变化和河流改道，湖泊位置经常移动，最著名的游移湖是罗布泊。据统计新疆天山南北盆地50年代大于5km2的湖泊为52个、合计水面面积9700km2，现已缩小到4952km2（3）。新疆罗布泊、玛纳斯湖相继干涸，艾比湖、乌伦古湖面积缩小了1/2以上。新疆最大的湖泊博斯腾湖由于开都灌区用水，1979年比1959年水面下降了1.7m；湖水矿化度不断增高，已经变成微咸水湖。我国最大的湖泊青海湖1988年比1959年湖水水面下降了2.96m，平均每年下降10.2cm。2.1.4生态环境分带性突出鲜明内陆河流域由山前到平原，从高山森林、草原山区径流形成区，到山前平原天然或人工绿洲或荒漠区呈现水平的纵向分带性；同时还有以河流为轴线的横向分带性，河流两侧依次为绿洲、半荒漠、荒漠；其植被由丛地、灌木林、疏林、草地、沙漠戈壁。纵向分带性和横向分带性取决于水的丰富程度。有水则是绿洲、林地或草地，无水则是荒漠。2.2内陆河流域水资源及其利用西北内陆河流域可分为河西走廊、柴达木盆地、准喀尔盆地、塔里木盆地四大块。其中水资源开发利用率较高、出现问题较多的是河西走廊的石羊河、黑河以及塔里木盆地的塔里木河。以下就以这三条河流为代表，说明西北内陆河流域水资源开发利用所出现的问题。2.2.1石羊河流域水资源及其开发利用⑴石羊河流域水资源概况石羊河流域面积4.16万km2,自西向东由发源于祁连山的大景河、古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河、西营河、东大河、西大河等8条支流平行排列。石羊河流域的地形地貌可分为祁连山地、武威盆地、走廊北山（龙首山）山地、民勤盆地。武威盆地北部山前地带大部分为绿洲，南部为腾格里沙漠；民勤盆地除少数沿河地带为绿洲外，大部分属于腾格里沙漠。石羊河流域平原区绿洲面积占20%（其中人工绿洲占17.5%、天然绿洲占2.5%），荒漠、半荒漠占80%。祁连山地降雨量垂直分带明显为400～700mm是地表径流形成区；在武威盆地、走廊北山、民勤盆地降雨量120～300mm，民勤盆地北部雨量不足100mm。石羊河8条主要支流及其小河小沟多年平均地表径流量16.27亿m3,武威盆地和民勤盆地不形成地表径流，当次降雨量＞10mm时，对地下水埋深＜5m的地带有一定的补给作用，大部分地下水为侧向潜流补给。武威盆地地下水总补给量为366万m3,其中侧向潜流补给202万m3、降雨补给164m3；民勤盆地地下水总补给量为9688万m3，其中侧向潜流补给3776万m3、降雨补给6288m3。两盆地地下水总补给量10054万m3。石羊河流域水资源总量为17.27亿m3。石羊河尾闾在腾格里沙漠古代为湖泊古称猪野泽、唐代称白亭海，明清称青土湖，因上游引水青土湖在解放后干涸。⑵石羊河流域水资源利用情况石羊河8条主要支流除杂木河外均在山区建立水库，控制河川径流量9.1亿m3，在石羊河中下游的走廊北山沿河还有西马湖和红崖山两座水库。红崖山水库的来水量与古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河、西营河、东大河等6条河流有密切的关系。中流武威盆地上段为渠灌区，灌溉面积10.13万hm2;下段为以地下水（井泉）为主的渠井双灌区，灌溉面积6.62万hm2;下游民勤盆地为渠井双灌区，灌溉面积4.2万hm2;全流域灌溉面积合计21.14万hm2.据甘肃省水利水电设计院计算，1990年全流域耗水量为19.12亿m3，其中农业耗水量为15.86亿m3、工业和生活耗水量为1.14亿m3、其它耗水量为2.52亿m3(4)。又据“九五”国家科技攻关统计1995年全流域供水量25.73亿m3，其中地表水14.62亿m3、地下水11.11亿m3；总用水量25.73亿m3，其中农业灌溉用水24.11亿m3、城乡生活用水0.56亿m3、工业用水1.05亿m3(5).⑶石羊河水资源利用的问题石羊河流域主要的问题是流域用水不均匀，实际耗水量超过水资源量。中游武威盆地上段为渠灌区农业耗水量为6.495亿m3，武威盆地下段井渠双灌区农业耗水量为5.355亿m3，其中地下水超采量1050万m3，使大部分泉水出水量减少、以致干涸，相当部分渠灌区由于渠水减少，被迫改为井灌；下游民勤盆地为渠井双灌区农业耗水量为4.01亿m3、其中地下水超采量1.75亿m3。从上世纪70年代开始，大约有近1000hm2的范围，地下水平均以每年1.14m的速率下降，累计下降了10～25m；地下水的矿化度以每年0.12g/L的速率上升，目前矿化度高达2～4g/L。民勤绿洲的灌溉面积由6万hm2减少至4.2万hm2；民勤绿洲边缘的防风固沙灌木丛已由13.3万hm2减少至7.3万hm2。民勤绿洲及其边缘植被退化、土地沙化、水质恶化等生态环境恶化的现象不断加剧。为了保证生计，被迫在沙漠中开采地下水，开垦新的耕地，这种“竭泽而渔、饮鸩止渴”现象，更加剧了土地荒漠化。1959年民勤盆地有灌木林7.24万hm2，现存3.64万hm2；与此同时盐碱化土地面积1958年为1.05万hm2，1991年达到4.08万hm2(表2)。生态环境破坏的主要原因是武威盆地上段渠灌区用水过度所致。中游武威盆地的耗水量由1957年为8.67亿m3，1990年增至12.1亿m3，而进入民勤盆地的水量1957年为4.64亿m3，1995年仅有1.50亿m3(表3)。按照目前这种趋势发展下去，即使中游武威盆地维持现有的用水量，民勤盆地的地下水将在15～20年内完全被疏干，会引起严重的社会动荡和生态恶化问题。表2石羊河流域民勤盆地盐碱地面积变化年19581963197819811991盐碱地面积(万hm2)1.051.232.212.564.08表3石羊河流入民勤盆地径流变化年50年代60年代80年代19911995径流量(亿m3)5.244.552.231.701.50⑷石羊河流域生态环境治理措施石羊河流域生态环境恶化的问题，主要表现在下游，其根源在于水资源分配不科学合理。上游引水量大，使下泄水流减少，下游缺水，转向开发地下水，以致使地下水又超采，加剧了生态环境的恶化。要根治石羊河流域生态环境问题，首先是实行全流域的水资源统一管理，减少中游武威灌区的用水量，保证下泄到民勤盆地水量，以遏止生态环境恶化的趋势。其次是节约用水，目前石羊河流域每立方米水产粮仅0.65kg/m3、必须提高到1.1～1.3kg/m3以上，灌溉定额由目前的6750m3/hm2，下降到5250m3/hm2以下；工业万元产值用水量由目前500m3/万元，下降到30～50m3/万元以下（3）。在水利工程供水方面要新建杂木河水库、黑松泽水库以及延长引大入秦和二期景泰抽水工程，输送至民勤盆地，合计引调水量约1.0亿m3。同时要调整产业结构，压缩耗水量大的工业，控制并减少武威灌区水稻种植面积，减少农业用水量。2.2.2黑河流域水资源及其开发利用⑴黑河流域水资源概况黑河古称弱水，流域面积13万km2,山地丘陵面积为5.32万km2、占36.81%，沙漠戈壁5.93万km2、占45.29%，绿洲0.49万km2、占3.81%，湿地及盐滩地0.6