内陆干旱平原区水资源利用与土地荒漠化.docx

内陆干旱平原区水资源利用与土地荒漠化内陆干旱平原区水资源利用与土地荒漠化 中国内陆干旱区总面积约253万km2，占国土面积约1/4，主要分布在贺兰山以西的西北地区，其中大型内陆河盆地有塔里木盆地、准噶尔盆地、土哈盆地、柴达木盆地、青海湖盆地与河西走廊。各盆地都为高山环绕，除青海湖盆地外，盆地的中心都是沙漠。本文以下以塔里木盆地的塔里木河流域，准噶尔盆地的天山北坡经济带，河西走廊的黑河流域和石羊河流域为重点，分析其水资源利用特点与土地荒漠化问题。 1. 内陆干旱平原区水土资源利用特点 内陆干旱区不同于湿润区与半干旱区，在气候、土地利用类型、水资源的组成与转化等方面具有鲜明的特点。内陆干旱区的水资源承载力相对较低、生态环境十分脆弱、社会经济发展与生态环境的保护对水资源的竞争十分剧烈。 1.1. 降水稀少、蒸发强烈 内陆干旱区的山区降水量相对较大，是主要的产水区。平原区是人类生产生活聚集区，是水资源的消耗区与散失区，降水稀少，蒸发强烈，气候极为干旱。 干旱指数是反映气候干旱程度的指标，以年蒸发能力与年降水量P之比表示。研究区代表性气象站的干旱指数如表1。一般认为，干旱指数在0.51时为湿润区、13为半湿润区、35为半干旱区，510为干旱区、大于10为严重干旱或极端干旱区。由表列结果说明，天山北坡的玛纳斯河平原绿洲为干旱区，河西走廊与塔里木盆地的平原绿洲为严重干旱区，石羊河的民勤、黑河的额济纳旗和塔里木河的下游等地区是极端干旱的地区。 1.2. 土地资源丰富、土地利用类型组成复杂 内陆干旱区土地资源十分丰富，有水便有绿洲。绿洲内土地利用类型组成复杂，除人工灌溉的农林牧用地、城市乡村、交通工矿与水利等用地外，尚有自然的洼地、湿地、林草荒地及沙漠戈壁等。例如，塔里木河四源一干绿洲总面积约6100万亩，灌溉面积约1880万亩，只占绿洲总面积的30，其余主要为自然的荒地植被。由于荒地不断地开发，不少地区水土资源平衡失调，自然生态环境的恶化。 1.3. 水资源组成单一、转化频繁复杂 内陆干旱区盆地的平原绿洲区降水稀少，地表水资源主要是来自山区的地表径流。地下水的资源量即地下水的补给量，包括天然补给量与转化补给量：天然补给量是指平原绿洲地下水的降水补给和与山区来水不重复的侧渗补给；转化补给量是指平原绿洲内的河道、渠道、田间和水库等的地下水补给量，转化补给量是与地表水资源相重复的。 内陆干旱区平原绿洲区的水资源总量为地表水资源与地下水的天然补给量之和。平原区降水补给量很少、山区侧渗补给量也十分有限，地下水的天然补给量在水资源总量中只占有很小的比例，内陆干旱区平原绿洲的水资源组成比较单一。 绿洲的山区来水通过河道下泄并大量的引用，水资源转化频繁复杂，特别是地表水与地下水的转化。图1为干旱区绿洲四水转化的示意图。绿洲的地下水补给量主要部分是转化补给量，将地下水转化补给量计入水资源总量时，会造成水土资源开发利用规划上的偏差。研究区水资源量汇总如表2。 2内陆干旱区水资源开发利用的矛盾 在内陆干旱区存在着以水资源为中心的以下基本矛盾：供需矛盾人口增长与水资源承载力的矛盾(地表水用尽、地下水超采)；部门矛盾社会经济发展与生态环境用水的矛盾；地域矛盾上游用水与下游用水矛盾。 2.1. 山区来水是平原绿洲的主要水源，且多年变化稳定 内陆干旱区平原绿洲赖以生存和发展的水源是山区的来水。在近XX年，研究区的山区来水年径流量多年变化趋势总体上是稳定的。天山北坡和南坡还有增加的趋势；河西走廊东部有减少的趋势。图2为塔里木河上游三源流五个出山口测站年径流量的多年变化趋势，年均增加2000多万m3。 图2 塔里木河三源流五测站年径流总和系列及线性趋势 2.2. 水资源开发过度、超过水资源承载力 在20世纪的后XX年，随着人口的增长和社会经济的发展，农田灌溉面积大幅度增加，用水量不断增大，水资源开发利用过渡，超过水资源承载力。 2.2.1. 地表水超量引用，超过水资源承载力 50多年来，大量兴修水利工程，从河道的引水能力和实际引水量不断增加。表3为研究区的现状引水的情况。根据国际上通用的认识或标准，不影响生态环境的河道水资源的开发利用率不超过40，我国因水资源短缺、一般采用的标准是5070，内陆干旱区的河道水资源开发利用率已大大超过了允许的标准。 2.2.2. 地下水超采利用，呈现水资源开发利用的危机 为满足日益增加的需水要求，一些地区在地表水开发利用程的同时，不断加大地下水的开采利用量。表4为研究区的地下水补给量、可开采量及现状开采量的不完全统计。根据表列结果，塔里木河流域地下水的开发利用尚有一定的潜力，其余流域地下水开发利用的程度已经很高，已经呈现地下水超采的现象。在新疆天山北坡经济带、黑河的中下游和石羊河的中下游呈现地下水位不断下降的趋势。 应指出的是，从地表水与地下水的转化关系及地下水开发利用的实际分析，地下水补给量与可开采量的评价普遍偏大。在不少地区，实际开采量还不到评价的可开采量，便出现了地下水位连续下降、地下水超采的情况。 2.3. 河道水量分配发生质的变化，上下游矛盾尖锐 平原绿洲的上游地区引水方便，引水量不断增加，河道下泄水量大幅度减少，河道水量分配发生了质的变化，上下游矛盾十分尖锐。表5为研究区有关河道水量变化情况。 3内陆干旱平原区土地荒漠化问题严重 国际防治荒漠化公约中指出：“荒漠化是包括气候变化和人类活动在内的种种因素所造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化”。土地荒漠化或土地退化，一般包括水土流失、植被衰败和土地沙化、土地盐碱化等。本文涉及的主要是内陆干旱区平原绿洲的自然植被的退化与土地沙漠化问题。内陆干旱区土地荒漠化的产生与发展是自然条件与人类活动综合的影响 3.1. 内陆干旱区自然生态系统演变的总体评价 内陆干旱区土地荒漠化的问题，总体上可概述为： 3.1.1 自然生态系统极为脆弱 原有的自然绿洲与开发的人工绿洲的自然生态系统十分脆弱。其主要原因是：绿洲都是为沙漠所包围；极端干旱的气候条件，蒸发极为强烈，而天然降水不能满足自然植被生长耗水的要求。自然植被生长完全依靠地下水与土壤水。一旦地下水的环境条件发生改变，自然植被便不可避免的发生变化。 3.1.2. 自然生态的U形演变规则 内陆干旱区地处我国西部边远地区、是我国发展较慢的地区。当地经济是绿洲农业经济，以往主要靠开垦荒地、扩大灌溉面积来满足其生存与发展的需要。社会经济的发展、相应的用水量与耗水量增加，生态环境的用水挤占被，加以人类在生产与生活中对自然植被的滥伐与过量放牧，自然植被呈不断衰败的U形演变。 3.1.3. 内陆干旱区生态环境演变的总体态势 内陆干旱区生态环境现状可概括为两大三小：两大人工绿洲扩大，沙漠化扩大：三小天然河湖水面缩小，天然草场缩小，天然林地缩小。 新疆的人工绿洲面积已由XX年的1.7万km2、扩大到目前的6.2万km2，扩大了近4倍，构成了新疆发展基础的绿洲经济。但是，沙漠也同时扩大，扩大的速率全新疆平均在0.2左右，每年扩大约300 km2。河湖水域缩小，主要指河道的断流与尾闾湖泊的干涸或水面的缩小。全新疆的湖泊面积已由XX年代的9700 km2减少到4784 km2。据粗略统计，减少的湖泊面积与兴修的人工水库的面积基本相当。草场缩小主要是指草场面积的减少与质量的下降。林地缩小是指山地森林数量的减少和质量下降，平原胡杨林、河谷林由于可用水量的减少与人工砍伐其面积不断缩小。虽然人工林的数量与质量在提高，但不能弥补天然林的下降和衰败。 3.2. 水环境的变迁 由于水资源过渡地开发利用，水环境发生很大的演变，主要是湖泊干涸、河道断流、地下水位下降和泉水减少与枯竭。 3.2.1. 湖泊干涸与萎缩 由于河道水量被大量引用，在平原绿洲的上中游地区大量兴修平原水库，处于内陆河下游尾闾的湖泊相继干涸或萎缩，湖区及周围地区的地下水位逐渐下降，原有的湿地、沼泽及自然植被不断地萎缩或消失。 塔里木盆地的罗布泊，原有水面面积660km2(1962)，于XX年干涸；台特玛湖原水面88 km2，XX年干涸。准噶尔盆地的玛纳斯湖原水面550 km2，XX年代初期干涸；艾比湖原有水面面积1200 km2，现状为500530 km2。河西走廊黑河下游东、西居延海原有水面35、267 km2，分布于1992、1961干涸；石羊河的尾闾由历史上浩瀚的潴野泽，逐步演变为120 km2水面的青土湖，于XX年干涸。 3.2.2. 下游河道萎缩 研究区内的河流，不是出山口后水量被全部引光，就是下游河道萎缩与干涸。河道萎缩与干涸、直接导致尾闾湖泊的萎缩或干涸，原有河谷林与河道两岸自然植被随之衰败。 3.2.3. 地下水位下降 在新疆北坡经济带、黑河和石羊河流域，由于地下水的过量开采，形成了局部地区。甚至区域性的地下水位下降。 石羊河武威盆地属中等超采区，地下水位下降了14m，年平均降速0.25m；民勤盆地属严重超采区，多年平均降速0.39m，民勤县地下水埋深XX年代为1m左右，XX年达1520m。 黑河流域中下游发生了区域地下水位下降。下游自XX年代西河区水量的锐减、西居延海的干涸，导致地下水位下降剧烈，一般下降310m，局部下降16m；东居延海在1984XX年彻底干涸，生态正向荒漠化演变。按照现状推算，黑河尾闾区地下水位正以每年1020cm的速率下降。 玛纳斯河流域的石河子市区自XX年至XX年地下水位已下降1217m，平均每年下降0.430.59m，玛纳斯县城西平均年下降0.17m；安集海1号水源地，年均下降0.49m1.28m。已形成玛纳斯县新户坪水库以北中心下降值为14.35m的下降漏斗区和玛纳斯平原林场中心下降值11.56m的下降漏斗区等。天山北坡经济带的其他地区，地下水位下降的情况也十分明显，以奇台县为严重。 3.2.4. 泉水衰减 内陆干旱区平原绿洲山前溢出带的泉水，历史上是人们利用的主要水源。由于地下水补给量的不断减少、地下水位的下降，泉水不断衰减。 玛纳斯河流域的蘑菇湖、大泉沟、夹河子三大泉水水库年径流量，自XX年代初5.7亿m3至XX年代初减少到2.4亿m3。奇台县平原区共有泉水河流6条，XX年泉水的年迳流量1.12亿m3，XX年仅0.000216亿m3。 黑河中游地下水补给量的74%呈泉水溢出，占正义峡径流量的65.8%。1960XX年XX年内，流域泉水量总减少2.9亿m3，而1981XX年的五年中，泉水量减少了3.07亿m3。石羊河流域武威地区的泉水量从XX年的8.63亿m3减少为XX年的2.10亿m3，减少了75.65。 3.3. 自然植被衰败与土地沙化 在内陆干旱区随着水环境的变迁，河湖干涸断绝或减少了地下水的补给，地下水的超采加剧了地下水位的下降，从而使得自然植被衰败以至死亡，形成土地的沙化与沙漠的扩大。 3.3.1塔里木河 由于源流来水减少，塔里木河两岸胡杨林大片死亡，上中游胡杨林面积由XX年代的600万亩减少到目前的360万亩，下游由XX年代的81万亩减少到现在的11万亩，合计减少310万亩，草场退化1278万亩。塔里木河具有战略意义的下游绿色走廊濒临毁灭，塔克拉玛干和库姆塔格两大沙漠呈合拢之势。 3.3.2. 玛纳斯河 玛纳斯河流域的高度开发，平原地区原有的自然生态系统为人工农业生态系统所替代，引起了生态环境的巨大响应，这种响应应该认为是得失并存：人工绿州大面积扩展与自然生态失衡的潜伏危机并存；改良沙漠与部分地区沙漠化发展并存；地下水超采与次生盐碱化现象并存。 天山北坡经济带的其他地区同样存在着严重的生态环境问题。如由于艾比湖的萎缩，湖底及周边已有1500km2沦为盐漠，湖滨植被衰败，草场退化加剧，沙漠以每年39.8km2的速度扩大，风沙天气增多，已直接对经济发展与人民生活造成危害。奇台县位于天山北坡东段，北部以库尔班通古特沙漠沙漠为界。近年来随着水资源过度开采，在县城十余公里处出现长10余公里宽约4.0km的活动沙丘，且移动速度快。 3.3.3. 黑河 黑河流域的中游地区人工绿洲有效地阻止了沙漠的入侵，但土地沙化仍然呈发展趋势，沙化速度大于治理速度。下游地区来水减少、断流加剧，下游三角洲区沿河胡杨林、沙枣和柽柳林面积大幅度减少、下游天然林已遭严重破坏。下游地区草地总面积也减少了近50.5，而戈壁、沙漠化土地面积扩大了67.6。 3.3.4. 石羊河 石羊河流域在人工绿洲发展的同时，原有自然生态系统受到巨大的的干扰和破坏，潜伏着很大的危机，尤以下游民勤地区为甚。下游民勤地区XX年代初保存下来的天然林还有28万亩左右、现以荡然无存；胡杨已经在该地区灭绝，35万亩天然灌木白茨已经枯萎；北部维护沙区的12万亩90沙生植物、90万亩柴茨灌草枯死，300万亩天然草场退化。民勤县周边的腾格里沙漠已连成一片，流沙逐步向南部绿洲推进。 4内陆干旱区生态环境建设的认识与建议 4.1. 内陆干旱区生态环境保护与建设的总体认识 我国内陆干旱区土地荒漠化的演变已十分明显，对荒漠化的防治和生态环境建设、总体上有如下几点认识。 自然生态随社会经济发展呈U形规则的不断恶化，应将生态环境的现状锁定为临界点，力争在现状基础上有一定程度的恢复和好转。 自然生态的保护和恢复要从“源头”治理，严格控制垦荒和扩大灌溉面积。 明确水权、进行水资源的合理配置，保证一定标准的生态环境用水。 采取行政、经济、工程和技术、管理的综合手段与措施，强化水资源的管理与生态环境的保护。 自然生态保护的总体原则是：发展、协调、保护、现实。保护目标是：在现状基础上、有所改善。保障措施是：限制灌溉规模的发展；进行水资源合理配置，保证生态环境用水；进行灌区节水改造，加速山区控制性工程建设，提高水资源利用率；加强流域性的水资源统一管理，建管并重、良性运行，进行管理改革；国家加大投入力度，保证重点工程的建设。 4.2. 转变观念，实现可持续发展战略 4.2.1从只考虑社会经济发展、忽略生态环境的保护转变到社会经济发展与生态环境保护相协调 正确认识与处理社会经济发展与生态环境保护的关系，就是正确地认识与处理人与自然的关系。以往在人与自然的关系上存在着以人为中心的认识误区，长期存在的改造自然、战胜自然、向沙漠进军的观念和口号，曾经鼓舞了一代人，在改变一穷二白的面貌起到了积极的作用。但在经济发展到一定程度时，就应及时调整思路，更多的注意人与自然的和谐相处。 4.2.2. 从扩大规模的经济发展模式转变到以提高生产效率的内涵发展模式，正确处理扩大生产规模与提高生产效率的关系 我国内陆干旱区的经济以绿洲农业经济为主，只要有水、扩大耕地面积就会使经济得到发展。扩大规模的发展，不仅破坏了自然生态系统，其生产效率低下，加以受水资源条件的限制，发展的规模也是不可持续的。扩大规模的发展，不能彻底解决农业、农村和农民的问题，必须走内涵发展的道路，进行农业产业结构的调整等。 以往在生态建设上存在着扩大人工绿洲就是改善生态的认识误区。在内陆干旱区，人工绿洲都是在天然绿洲上建设起来的。人工绿洲不仅为经济发展提供了基础，由于有人工灌溉系统，也成为更为稳定的绿洲。但是，忽略了人工绿洲周围及下游地区的广大的天然绿洲，其结果是局部改善，总体恶化。 4.2.3. 从以土为中心，转变到以水为中心 以往在西北地区的发展中存在着一个认识上的误区，即认为西北地区土地资源丰富，开发利用潜力很大。在十分干旱的条件下，土地资源的开发要受水资源条件的限制。西北地区土地开发的实际、已经说明了超过了水资源的承载力。因此，必须根据水资源的条件，参照国内外相应经济技术条件下的用水标准和我国的实践经验，以水定地，以水定工，以水定牧，以水定产业结构，甚至以水定人，这是干旱区“绿洲经济”发展不能超越的客观规律。 4.3. 进行土地利用功能的区划或规划，科学地利用土地资源 自然生态环境的保护与恢复，要从“源头”治理，要严格控制耕地规模的扩大，科学地利用土地资源。 4.3.1. 进行内陆干旱区土地利用功能的区划 为了科学地利用和保护土地，防治土地荒漠化，有必要进行土地利用的功能区划。土地利用功能区划大致可分为以下几类：人工绿洲、生态农业系统农业区；自然生态的保护及利用区；沙漠、戈壁区。 4.3.2. 采取立法措施和加大执法力度，严禁无序垦荒 内陆干旱区自然生态环境的恶化、已引起各级*和人们的重视，但在经济利益的驱动下，无序垦荒的现象尚未完全禁止。因此，需要采取立法措施、例如制定“垦荒法”的地方法规，并加大执法力度。 4.3.3. 重视和利用自然生态的自我修复能力 石羊河、黑河流域的中游地区，新疆天山北坡地带，年降水量达150200mm。在这一类地区，只要不进行人为的破坏和干扰，自然生态植被有一定的生长和恢复能力。在目前经济发展已经达到一定的水平情况下，应严禁滥伐和超载放牧，充分利用自然生态的自我修复能力。 4.4. 水资源的合理配置和水权的划分 内陆干旱区社会经济发展与生态环境保护的基础条件或制约因素是水资源。根据目前水资源开发利用的实际，进一步进行科学的、相对准确的水资源评价；重新进行水资源的配置规划；强化水资源的统一管理是十分重要的。 4.4.1. 水资源的科学评价 由于内陆干旱区水资源转化与消耗的复杂性，以往水资源的评价有不确定性，地下水补给量与可开采量的评价普遍偏大，一定程度上造成水资源利用规划的决策失误。在地下水资源评价中，要充分认识到地下水资源的转化性，动态性(地下水补给量与来水量的大小、同时也与灌区渠道衬砌率和地下水开发利用程度有关)，有效性，评价的不确定性。 4.4.2. 水权与水资源的合理配置，保证生态环境用水 在内陆干旱区，社会经济用水与生态环境用水竞争激烈，上下游和国民经济各部门之间用水矛盾很大。因此，应明确水权，采取切实可行的措施，合理配置水资源。 在水资源配置中，应合理的确定和保证生态环境的用水。据有关研究报道，我国内陆河流域现状的水资源总量约1100亿m3，生态系统的实际耗水量占水资源总量的47，今后生态环境的耗水量应有适度的增加。 在配置生态环境用水时，首先要规划必要的河湖布局，保证河道生态水量。例如： 塔里木河维持目前治理已达到的水平，下游输水到台特玛湖，适当恢复一定的水面； 天山北坡的艾比湖由现状的500km2恢复到800 km2；玛纳斯河维持河道不断流到玛纳斯湖； 黑河维持目前的态势，适当恢复东居延海的水面；石羊河要采取有力的措施，争取恢复青土湖。 同时，要保证绿洲内部自然生态的用水，根据绿洲自然生态保护的要求，维持相应的地下水环境。 4.4.3. 建立权威性的流域管理机构，进行水资源的统一管理 目前，水资源的流域性统一管理不健全，各自为政的分散管理，形成诸多的矛盾。应建立与完善统一的、权威性的流域水资源统一管理机构，并成为流域水资源管理的实体、工程建设的实体、经济独立的经营实体。 实行全流域地表水和地下水水资源的统一管理，水量与水质的统一管理。全流域控制性工程、重要分水引水工程的统一管理。 加强法规建设，依法进行流域管理。建立合理的水价和水费制度，用经济杠杆管理流域水资源。 国家给与优惠政策，允许流域管理机构进行非水利行业的经营，利用经营收入的赢利，补充水利工程与生态环境保护工程的建设，使得能良性运行和可持续发展。 4.5. 加大投入，进行灌区建设改造与重点工程的建设 国家应加大投入力度，支持内陆干旱区的社会经济发展与生态环境建设。包括大型灌区的节水改造，控制性工程的建设，必要的跨流域调水工程。 本文是作者多年来参与新疆有关科研工作、也是这两年参加中国工程院咨询项目考察调研的部分结果，文中的有关认识与看法，供参考和讨论。文中有关资料数据，尚待进一步核实。