新疆柯柯牙生態(tài)工程水資源保障研究

李 鶴

(1.阿克蘇地區(qū)水利局，新疆 阿克蘇 843000;2.新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

阿克蘇地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)天山南麓、塔克拉瑪干沙漠北緣。阿克蘇地區(qū)沙漠占全地區(qū)總面積的77%，長期以來，阿克蘇地區(qū)不僅是新疆的風(fēng)沙策源地，也是抗擊土地荒漠化、鹽漬化的最前沿[1]。

柯柯牙生態(tài)工程施工地距離阿克蘇市城區(qū)6km，在生態(tài)工程實(shí)施以前，這里是阿克蘇地區(qū)主要的風(fēng)沙策源地。為了根治風(fēng)沙，改善生態(tài)條件，為阿克蘇地區(qū)百姓創(chuàng)造一個良好的工作和生活環(huán)境，1986年4月，阿克蘇地區(qū)動員全社會力量，在柯柯牙片區(qū)展開生態(tài)工程建設(shè)。經(jīng)過幾代人的努力，目前柯柯牙生態(tài)林面積已經(jīng)達(dá)到80169hm2。生態(tài)工程實(shí)施后，阿克蘇市風(fēng)沙天氣頻次大大減少，氣候明顯呈現(xiàn)“增溫增濕”趨勢。同時，生態(tài)工程的建設(shè)使阿克蘇地區(qū)成為了重要林果業(yè)基地，成為“冰糖心”紅富士蘋果的原產(chǎn)地[2]。2021年初，阿克蘇市人民政府遷入柯柯牙河西岸，為該區(qū)域的發(fā)展注入了新的活力。但隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口日漸增多、人民生活水平不斷提高、防護(hù)林面積不斷擴(kuò)大，水資源不足的問題日益凸顯。因此，探索實(shí)施柯柯牙生態(tài)工程科學(xué)合理的水資源保障措施，愈發(fā)迫切和重要。

1 工程概況

柯柯牙生態(tài)工程位于阿克蘇市溫宿縣城區(qū)東北洪積階地上，原始地貌復(fù)雜，地勢北高南低，由西北向東南傾斜，海拔1056～1300m，地面坡度1/80～1/1500，其間溝壑縱橫，地勢險峻；階地土壤是發(fā)育在礫石基層上的棕漠土，砂礫密布，鹽堿嚴(yán)重，以硫酸鹽、氮化物為主，土壤鹽堿率平均值高達(dá)5.58%，最高達(dá)9.87%，高出國家規(guī)定值4.58%，遠(yuǎn)超過了國家規(guī)定的鹽堿含量1.00%的造林標(biāo)準(zhǔn)。該地域土質(zhì)貧瘠、植被稀疏、氣候干旱，年平均氣溫10.16°C，降水量56.7mm，蒸發(fā)量1972.9mm，多年平均風(fēng)速1.7m/s，最大風(fēng)速40.0m/s。季風(fēng)時節(jié)，黃土迷漫、浮塵蔽天，每年浮塵天氣超過100天。嚴(yán)酷的氣候與自然環(huán)境不僅對阿克蘇城市安全造成了巨大威脅，也給當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)重影響[1]。

1986—2020年間實(shí)施的柯柯牙生態(tài)工程已完成人工造林76858.92hm2，其中核心區(qū)面積13867.00hm2。主要區(qū)域位于阿克蘇市城區(qū)東南部，涉及阿克蘇市城區(qū)南部的實(shí)驗(yàn)林場、阿克蘇市依干其鄉(xiāng)、溫宿縣依希來木其鄉(xiāng)、克孜勒鎮(zhèn)以及溫宿縣東部的佳木鎮(zhèn)、紅旗坡農(nóng)場和縣城以北的荒漠戈壁。

因生態(tài)環(huán)境惡劣，1986—1990年，柯柯牙生態(tài)工程一期面積1949.93hm2中防風(fēng)固沙林1169.95hm2，約占總面積的60%，且防風(fēng)固沙林分布在最外圍，位于風(fēng)沙最前沿。隨著生態(tài)環(huán)境逐漸改善，生態(tài)工程中的防風(fēng)固沙林占比逐漸減少，生態(tài)經(jīng)濟(jì)林逐漸增多。生態(tài)經(jīng)濟(jì)林所占面積逐漸從一期生態(tài)工程的60%增加到現(xiàn)在的92.62%[1]。生態(tài)林主要樹種為新疆楊和胡楊兩種，經(jīng)濟(jì)林主要有蘋果、核桃、紅棗、香梨等，種植結(jié)構(gòu)見表1。

2 現(xiàn)狀水資源情況及存在的問題

2.1 水資源總體情況

阿克蘇地區(qū)是新疆水資源較豐富的地區(qū)之一，境內(nèi)有冰川面積4098km2，儲水2154.00億m3，冰川、融雪是河流的主要補(bǔ)給源，全地區(qū)地表水資源總量133.40億m3；地下水資源量49.95億m3，近期地下水開發(fā)潛力24.37億m3，是新疆地下水開發(fā)潛力最大的地區(qū)之一[3]。

柯柯牙生態(tài)工程位于阿克蘇河水系，主要涉及的河流有阿克蘇河的一級支流庫瑪拉克河、柯柯牙河以及溫宿縣東部的獨(dú)立水系臺蘭河。近些年，由于經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展，新疆經(jīng)濟(jì)社會用水量持續(xù)增加，根據(jù)中國工程院《新疆可持續(xù)發(fā)展中有關(guān)水資源的戰(zhàn)略研究》成果，干旱內(nèi)陸地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會用水和生態(tài)環(huán)境用水原則要求各占水資源量的一半。2012年，阿克蘇地區(qū)地表水資源開發(fā)利用程度已經(jīng)達(dá)到77.8%，為緩解生態(tài)用水矛盾，2015年，新疆維吾爾自治區(qū)人民政府制定并下發(fā)了《新疆維吾爾自治區(qū)用水總量控制方案》，提出阿克蘇地區(qū)用水總量要由2020年的103.99億m3減少至2025年的98.24億m3、2030年的92.50億m3。

2.2 存在的問題

柯柯牙生態(tài)工程主要涉及阿克蘇河流域內(nèi)的庫瑪拉克河灌區(qū)、柯柯牙河灌區(qū)和臺蘭河灌區(qū)，在水利部確認(rèn)的新疆39個大型灌區(qū)內(nèi)，3個灌區(qū)均屬于大型灌區(qū)，其現(xiàn)狀灌溉面積分別為54萬畝、37萬畝和93萬畝。

柯柯牙生態(tài)工程各灌區(qū)水資源特性見表2。

根據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)《農(nóng)業(yè)灌溉用水定額》(DB 65/T 3611—2014)，在灌溉保證率75%的情況下，柯柯牙生態(tài)工程畝均凈耗水量為440m3，根據(jù)阿克蘇地區(qū)灌溉水利用系數(shù),可計算出畝均毛耗水量為779m3。

從表2中可以看出，生態(tài)工程所處的3個灌區(qū)畝均分配水量分別為665m3、431m3、620m3，均低于定額中的畝均耗水量，存在不同程度的缺水問題，其中核心區(qū)域的柯柯牙河灌區(qū)缺水問題尤為突出。同時，根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)用水總量控制方案》，阿克蘇地區(qū)用水總量將逐步縮減，水資源短缺的問題將會日趨嚴(yán)重。

3 水資源保障措施

柯柯牙生態(tài)建設(shè)工程是一項(xiàng)利國利民的民生工程，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在水資源總量有限的條件下，確保生態(tài)林有水可供，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，從修建控制性水庫工程，利用山區(qū)水庫替代平原水庫，提高各級渠道的防滲率，大力發(fā)展高效節(jié)水等幾個方面入手，逐步解決生態(tài)工程水資源短缺問題，為生態(tài)工程提供可持續(xù)的水資源保障。

3.1 修建控制性水庫，合理配置水資源

柯柯牙生態(tài)工程涉及的主要河流為庫瑪拉克河、柯柯牙河和臺蘭河。庫瑪拉克河和柯柯牙河為阿克蘇河的一級支流，在《新疆阿克蘇河流域綜合規(guī)劃》中，庫瑪拉克河與柯柯牙河均具備修建山區(qū)控制性水庫的條件。臺蘭河為獨(dú)立水系，由于山區(qū)河段不具備修建控制性水庫的條件，在《新疆臺蘭河流域綜合規(guī)劃》中水資源供給配置方案為：布置調(diào)蓄工程，中游建成洼地水庫，調(diào)節(jié)庫容為5132萬m3；下游擴(kuò)建地下水庫，到規(guī)劃水平年2030年地下水庫開發(fā)利用量達(dá)到4000萬m3。

柯柯牙生態(tài)工程區(qū)域內(nèi)主要河流控制性水庫工程特性見表3。

表3 控制性水庫工程特性

目前，庫瑪拉克河大石峽水利樞紐工程、臺蘭河洼地水庫工程已經(jīng)開工建設(shè)，但是柯柯牙河拱拜孜水庫目前還處于可行性研究的論證階段，鑒于柯柯牙生態(tài)工程水資源短缺問題日益凸顯，為確保柯柯牙生態(tài)工程的可持續(xù)發(fā)展，保障生態(tài)工程核心區(qū)的供水，拱拜孜水庫工程應(yīng)盡快開工建設(shè)。

3.2 優(yōu)化調(diào)整平原水庫，提高水資源利用效率

庫瑪拉克河、柯柯牙河和臺蘭河流域內(nèi)建成運(yùn)行的平原水庫共4座，均為20世紀(jì)六七十年代建設(shè)的，調(diào)節(jié)庫容4.34億m3，目前均存在泥沙淤積嚴(yán)重、滲漏蒸發(fā)量大的問題，流域內(nèi)控制性山區(qū)水庫建成后，從提高水資源利用效率，增強(qiáng)流域水資源的調(diào)控能力角度出發(fā)，可優(yōu)化調(diào)整平原水庫，以減少水資源的無效損失。根據(jù)已審批的《大石峽水利樞紐工程可行性研究報告》，從工程投資、實(shí)施難度、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、節(jié)水效果分析，位于塔里木河上游的上游水庫調(diào)節(jié)庫容由原來的1.49億m3縮減至0.35億m3，縮減的庫容將由大石峽水庫承擔(dān)[4]。柯柯牙河流域內(nèi)的蘇蓋特來水庫將由拱拜孜水庫替代。

3.3 提高渠道防滲率，減少滲漏損失

柯柯牙生態(tài)工程區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的輸水工程多建于20世紀(jì)70—90年代，由于受當(dāng)時社會、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的限制，工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，工程不配套。經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，工程年久失修，渠道破損、老化、淤積嚴(yán)重，輸水建筑物只能勉強(qiáng)維持運(yùn)行，造成水資源的利用效率較低，渠系配套設(shè)施如節(jié)制分水閘、量配水設(shè)施少，影響了灌溉管理和水量調(diào)配，很難做到按需供水和計劃用水[5]。

柯柯牙生態(tài)工程區(qū)域內(nèi)渠道防滲情況統(tǒng)計見表4。

表4 柯柯牙生態(tài)工程區(qū)域內(nèi)渠道防滲情況統(tǒng)計

塔里木河近期綜合治理工程和大型灌區(qū)節(jié)水改造啟動以來，雖然對柯柯牙生態(tài)工程區(qū)域內(nèi)的渠道進(jìn)行了防滲改造，但主要集中在干渠，并沒有做到所有渠道全覆蓋。從表4可以看出，柯柯牙生態(tài)工程區(qū)域內(nèi)的支渠、斗渠防滲率依然較低，水資源利用效率較低的現(xiàn)狀依然沒有改變。因此，積極籌措資金、提高渠道防滲率、減少滲漏損失依然是柯柯牙生態(tài)工程水資源保障的重要措施。

3.4 大力發(fā)展高效節(jié)水，積極推廣果樹精準(zhǔn)灌溉

高效節(jié)水灌溉技術(shù)不但節(jié)水效率高，而且具有節(jié)地、節(jié)肥、節(jié)勞、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，目前在全國已得到廣泛應(yīng)用。實(shí)踐證明，高效節(jié)水灌溉技術(shù)不僅節(jié)水而且更能增產(chǎn)增效，有利于提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收，從長遠(yuǎn)看它是節(jié)約水資源的主要發(fā)展方向[6]。目前，柯柯牙生態(tài)工程區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)用水占比達(dá)96%，已實(shí)施高效節(jié)水的耕地面積僅占耕地總面積的60%，高效節(jié)水可發(fā)展的空間十分廣闊。

柯柯牙生態(tài)工程核心區(qū)域種植結(jié)構(gòu)以林果為主，常用的灌溉方法有漫灌、溝灌、滴灌和噴灌，漫灌方式水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，生產(chǎn)成本高。根據(jù)測算，果樹滴灌能節(jié)水50%～70%，微噴灌能節(jié)水40%～60%，隨著水利信息化手段的不斷豐富和提高，精準(zhǔn)灌溉將是未來一個時期高效節(jié)水的發(fā)展方向。精準(zhǔn)灌溉以信息化手段對灌溉水量、水流速度等實(shí)行科學(xué)管控，構(gòu)建完善的智能集成水肥一體化管理系統(tǒng)，為農(nóng)作物生長營造良好土壤環(huán)境[7]。果樹精準(zhǔn)灌溉主要存在的問題是一次性投入成本較大，對運(yùn)行管理人員專業(yè)素質(zhì)要求較高，但是柯柯牙生態(tài)工程位于西北干旱缺水區(qū)，果樹的生長完全依賴于灌溉，水資源嚴(yán)重短缺，積極推廣果樹精準(zhǔn)灌溉勢在必行。

4 結(jié) 語

柯柯牙生態(tài)工程結(jié)合所處區(qū)域水資源開發(fā)利用情況，根據(jù)生態(tài)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展要求，建議采取以下措施:

a.加快山區(qū)控制性水利樞紐工程建設(shè)，合理配置水資源，尤其是柯柯牙河上游的拱拜孜水庫，應(yīng)加快前期工作，盡早開工建設(shè)。

b.柯柯牙生態(tài)工程各灌區(qū)所涉及的平原水庫目前均存在泥沙淤積嚴(yán)重、滲漏蒸發(fā)量大的問題，在加快山區(qū)控制性水利樞紐工程建設(shè)的同時，啟動利用山區(qū)水庫替代平原水庫的工作，減少水資源的無效損失。

c.柯柯牙生態(tài)工程區(qū)域內(nèi)支渠、斗渠防滲率較低，已實(shí)施高效節(jié)水的耕地面積僅占耕地總面積的60%，灌區(qū)內(nèi)節(jié)水潛力很大。

目前，從水利部到地方各級水行政主管部門都在積極推進(jìn)“智慧水利”建設(shè)，柯柯牙生態(tài)工程應(yīng)在提高支渠、斗渠防滲率的同時，加快水利信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，提高水資源利用效率。