敦煌生态环境问题与保护对策研究
2022-06-02
来源:意榕旅游网
水资源管理 CHINA WATER RESOURCES 201 3.1 7 敦煌生态环境问题与保护对策研究 曾国雄 (甘肃省疏勒河流域水资源管理局,735211,玉门) 摘 要:以月牙泉、西湖国家级自然保护区为代表的敦煌区域生态环境恶化,已引起社会各界的高度重视。基于 疏勒河流域水资源特点,从敦煌水资源开发利用现状着手,根据敦煌地区目前存在的主要生态环境问题.分析了 各种问题出现的成因.有针对性地提出了敦煌生态环境恢复与保护的技术思路和对策措施 关键词:生态环境;问题识别;保护对策;水资源开发;敦煌 Identification of ecological problems in Dunhuang and protective measuresffZeng Guoxiong Abstract:Degradation of Dunhuang Area represented by National Nature Reserve of Yueya Spring and West Lake has been attracted great attention from the general public.With analysis of features of Shule River Basin and current situation of water resources utilization in Dunhuang Area,problems with ecology and environment and their causes are identiifed.Speciifc measures and technical route are worked out for eeologieal restoration and protection.Estimation is also made to ecological,economic and social benefits after the implementation of the plan.The outcome illustrates that the proposed plan may secure environmental flow of West Lake and Yueya Spring that can stable the Dunhuang Oasis and benefits for recovery of Dunhuang Area. Key words:ecological environment;problem identiifcation;protection measures;water resources development;Dunhuang 中图分类号:XI71.4+TV 文献标识码:B 文章编号:1000—1123(2013)17—0050—03 甘肃省敦煌市生态环境恶化.主 昌马河、疏勒河干流、榆林河、党河和 疏勒河干流外.白杨河、石油河、榆林 要是在区域水资源总量不足的背景 其他小沟小河均属疏勒河流域北部 河等3条河流均在各自区内消耗殆 下.人El增长和经济社会发展对水资 水系.由大小哈尔腾河组成的苏干湖 尽 疏勒河干流水资源总量1O.86亿 源过度索取造成的 近年其生态退化 水系属疏勒河流域南部水系 m,.其中多年平均年径流量10.4亿 速度快.程度重.已经严重威胁敦煌 内陆河水资源上中下游之间、地 ms.与地表水不重复的地下水资源量 绿洲的安全.若不及时采取有效措 表水与地下水之间的转换关系决定 为0.46亿m .水资源利用率为76.7%, 施.不远的将来,敦煌将变成第二个 了这些河流是一个有机整体.敦煌区 地下水开采量2.0亿rn3.在限制开采 “楼兰”。本文结合敦煌的实际情况, 域属西北内陆河区甘肃河西走廊二 量之内。干流区总人KI 30万人.人均 从水资源合理利用与生态保护角度. 级区疏勒河三级流域的子流域.疏勒 水资源占有量为3 619 m,.高于全省平 根据敦煌地区目前存在的主要生态环 河干流和党河地表水、地下水对敦煌 均水平.是相对富水区。近30年瓜州 境问题.提出解决敦煌生态问题的技 生态环境影响最为直接.党河和疏勒 县、玉门市增加了移民人口近l0万 术思路和保护方案.并结合相关规划 河共同支撑了敦煌绿洲和湿地.是敦 人.本地人口也有所增长.人均水资源 条件.分析敦煌生态环境保护实施的 煌的生命之源。20世纪50年代,疏勒 的占有量有所下降.但干流区中上游仍 可行性及其带来的生态环境与社会经 河干流还能到达敦煌盆地北的哈拉 然为富水地区 疏勒河中游以上的白杨 济效益.为敦煌生态环境保护规划、设 诺尔湖.目前消失于瓜州县的西湖 河、石油河、榆林河支流水资源总量 计与科学管理提供参考依据。 乡 党河出冲积扇后经敦煌市区北流 1.53亿m,.灌区面积1万hm:.水资源 到黄墩城.在土窑洞汇入疏勒河干 利用率为100%.农业用水量占97% 一、敦煌河流水系与水资 流.目前已无地表水沿河道下泄。 党河水系包括党河干流、南湖泉 源开发利用概况 疏勒河流域干流与北部水系各 水及小沟小河.水资源总量4.63亿 疏勒河流域位于酒泉以西、敦煌 支流自20世纪50年代以来已经失 ms.其中地表水量4.54亿m .不重复 以北.自东以西的白杨河、石油河、小 去了关联.目前除小昌马河还能汇入 的地下水量0.o9亿m :苏干湖水系水 收稿日期:2013—08—06 作者简介:曾国雄.高级工程师。主要从事水利管理及水资源管理研究。 ■50 水资源管理 2013.17中国水利 资源量4.8亿m, 党河水系水资源利用 率达到97.8%.党河灌区高达128.5%, 水资源严重超载.地下水超采严重。 敦煌市、肃北蒙古族自治县、阿克塞县 总人口20.2万人.党河水系总需水量 而粗放(以大水漫灌为主),水资源利 用效率极低.浪费十分严重.由此直 接导致了下游河道来水量减少或断 流.并诱发敦煌地区逐渐出现诸多的 生态环境问题 地沙化面积每年增加约2万亩(0.13 万hm2).沙漠每年吞噬绿洲边缘2~3 m.绿洲边沿沙漠化趋势加快。 5.历史遗址和世界文化遗产遭 受绿洲退化后,沙漠吞噬和风沙侵 5.02亿m3.人均水资源量2 300 m3.属 3.上游来水减少,河湖与湿地 蚀的风险日益加重 缺水地区 党河水系中下游的用水比 例极度扩张.用水结构极不合理.农业 用水量占95%以上.灌溉面积明显偏 大.灌溉模式粗放.水资源浪费严重。 二、敦煌生态环境问题 敦煌依托敦煌绿洲而存在与发 展.敦煌绿洲依靠疏勒河与党河地表 径流和地下潜水的滋润.绿洲质量的 好坏与演替方向直接受疏勒河流域 来水量的影响与控制.因此该地区的 水资源尤为珍贵 随着区域经济社会 持续快速发展.区域水资源开发利用 强度不断增大.加之用水结构不尽合 理、用水方式粗放落后.水资源浪费 严重.从而导致下游河道地表水不断 减少、地下水水位下降、湿地萎缩、绿 洲退化和土壤沙化等诸多环境问题 目前该地区存在的主要生态环境问 题及成因分析如下: 1地处大陆性干旱气候区,水资 源量稀少而弥足珍贵 敦煌地区属典型的内陆干旱性 气候.多年平均年降雨量为47~63 mm.年蒸发量2 897~3 042 mm.年平 均气温6.9~8.8 ̄E 疏勒河流域面积 4.13万km2.年地表水资源总量为 10.82亿m .单位面积水资源量仅为 2.6万m3/km2.仅为我国平均水平 (29.9万m3/km )的1/12.水资源量稀 少而珍贵。应严禁浪费水资源.并尽 可能地提高水资源的有效利用率.力 争达到高效利用 2.用水结构不合理,用水模式 粗放,水资源浪费严重 农田灌溉是目前该地区水资源 消耗的绝对主力.疏勒河干流农业用 水量占90%以上.党河水系则超过 95%.同时该区域农田灌溉方式落后 面积萎缩,生态系统退化严重 西湖国家级自然保护区位于敦 煌市最西端.紧邻库姆塔格沙漠.保护 区总面积66万hm2.由16处湿地组 成.原有湿地总面积11.35万hm2.在 控制土壤侵蚀、防止土地沙化、阻止库 姆塔格沙漠东进侵入敦煌、维护生物 多样性等方面有着其他系统不可替代 的作用。湿地水源来源于疏勒河、党 河.受上游截流开发影响.西湖地表水 补给来源逐渐消失.致使湿地面积萎 缩,植被退化.湿地生物多样性锐减 与20世纪70年代相比.湿地面积萎 缩50%,湖泊水面积减少73%.沼泽面 积减少34%。保护区生态系统的萎缩 与退化加快了敦煌人工绿洲边缘的沙 漠化进程.缺少阻挡的库姆塔格沙漠 以每年2 ̄4 m的速度向敦煌逼近 月牙泉靠党河地下水补给 1975 年党河水库建成后.月牙泉上游地下 水补给大大减少:同时随着敦煌人口 增加和灌区面积扩大.地下水开采量 显著增加.靠地下水补给的月牙泉受 到了直接影响 20世纪60年代.月牙 泉水域面积22亩(1.47 hm2).平均水 深8m.目前月牙泉水域面积仅存8 亩(0.53 hm ),水深仅0.5~1.0 m。湖泊 水生态系统退化严重 4.上游灌溉面积扩大,下游河道 水量锐减,导致绿洲沙漠化趋势加快 上游灌溉面积扩大直接导致下 游河道的生态水量锐减.地下水补给 量减少、泉水溢出量缩减.使得分布 于敦煌灌区外、绿洲周边的湿地不断 萎缩和退化。东湖湿地消失,北湖湿地 濒临消亡,西湖、南湖湿地也逐年退化 萎缩。敦煌市绿洲边缘天然草场面积 由1950年的276万亩f18.4万hm2) 减少至目前的135万亩(9万hm2).土 随着敦煌生态环境的恶化.沙漠 化的加剧导致阳关和玉门关遗址墙基 内凹.墙体表面剥蚀严重.残存的阳 关、玉门关遗址正被沙漠吞噬。敦煌莫 高窟是我国珍贵的文化艺术宝库.在 中国和世界文化史上均占有重要的地 位 随着敦煌绿洲的退化.大风沙天气 日益增多且呈逐年加剧趋势.空气挟 沙量加大.已直接形成对莫高窟的风 沙侵蚀。且侵蚀风险日益加重。 三、敦煌生态环境保护思 路与对策 1.敦煌生态环境保护思路 水是维持敦煌生态环境健康的 基础条件.敦煌绿洲是维持敦煌生态 系统良性循环的背景支撑.但稳定的 绿洲生态受制于疏勒河和党河注入 的生态流量.而下游河道的来水量又 取决于中上游地区经济社会活动的 水资源消耗和节约集约保护程度.因 此为修复敦煌的生态环境.维护该地 区生态环境的良性循环.保护敦煌生 态环境健康发展.必须以本地区水资 源总量为纲.按照确定的优先顺序.分 层级合理确定分类用水定额.以供定 需.逐级分解并实现量化管理.并以此 为契机.积极响应党的十八大关于加 强生态文明建设的重要精神.加快推 进并落实水利部关于加快推进水生态 文明建设工作的意见.大力建设资源 节约型和环境友好型社会.逐步推进 敦煌生态环境修复与保护.以促使该 地区生态环境向良性循环方向发展 2.敦煌地区生态环境保护对策 (1)统筹规划。合理确定区域用 水优先顺序.并依靠法律提供支持保 障.同时纳入用水定额管理 保障流域生态用水的法律地位. 51— 水资源管理 CHINA WATER RESOURCES 201 3.1 7 为敦煌水量统一调度提供法律依据 建立流域管理与区域管理相结合的 决策运行机制.尽早颁布“甘肃省疏 涸.灌溉定额高(现状毛定额达850 m3/亩)是突出问题.超灌溉定额配水 导致超额引水.党河灌区存在同样的 绿洲与天然绿洲的关系 在敦煌绿洲 区内.修建必要的配水工程.保障人 民群众饮水安全、基本生产用水安 勒河流域水资源管理条例 ‘党河流 域水资源管理条例”.全面实行分级 问题.现状灌溉面积41.72万亩(2.78 万hm=).现状经济社会用水量达5.1 全、基本生态用水安全.进一步发展 经济,改善人居环境 通过适当的地 量化与总量控制.定额管理.将水权 落实到户 由于该流域历史上没有分 水协议.将通过科学核算的流域初始 水权分配方案,把上、中、下游的分水 亿Tn3,毛灌溉定额859 m3/亩 通过节 水改造.该地区灌溉定额可压减在 460~560 m3/亩之间.有很大的节水潜 下水回灌.抬升重点地带地下水水 位,有效恢复月牙泉水深和面积.改 善区域生态环境 (5)坚持流域治理同促进农业增 力。在区域内.灌区全面推广双垄覆 比例或分水量落实到法律层面.同时 对现有的用水秩序进行调整.确定总 量。控制用水中的优先次序。建议次 序:城乡饮水一符合国家产业政策的 重点工业用水一生态环境用水一农 业灌溉保灌面积用水一其他用水 (2)科学统筹,兼顾好上下游、干 支流、生产生活与生态环境间的用水 关系 针对目前存在的上、中、下游用 水矛盾问题,借鉴塔里木河、黑河、石 羊河等流域综合治理的经验.并结合 敦煌实际情况.通过对疏勒河干流的 136.7万亩(9.11万hm/)灌区续建配 套与节水改造.压缩社会经济用水 量.使疏勒河干流用水量控制在7.02 亿m 以内.社会经济用水比例由现 状的76.7%降低到67.5%.生态用水 量增加到3.38亿m。.疏勒河下游的重 点生态用水将会得到有效保障 通过 对党河流域的党河、南湖、党城湾、红 柳湾4个小型灌区的节水改造和用 水结构调整.将总用水量控制在3亿 m。以内.农业用水总量比重下降到 80%.为生态预留水量1.63亿m3.占 水资源总量的35%.能基本满足党河 下游的生态用水需求 (3)坚持节水优先与适度调水相 结合.为西湖地区提供基本的生态需 水量 疏勒河流域现状初始水权确权 灌溉面积为155.7万亩(10.38万 hmz).省水行政主管部门核定的年许 可取水量为9.77亿m3.实际引用量达 到11.5亿m,.除汛期和冬季排水没有 被完全利用外.其他季节河道几乎干 一52 膜沟播技术.推进以大田微灌为重点 的高效农业节水技术.合理控制灌溉 用水.降低农业用水比重.实现节水 量的有效归集.打通疏勒河河道和党 河河道.使疏勒河干流和党河的节水 量通畅下泄.沿疏勒河形成敦煌北部 的生态屏障 在增加下泄生态水量的同时.还 可从哈尔腾河(属苏干湖水系.水资 源量4.8亿m )适度调水1.0亿m。.党 河节水后生态水量1.63亿m .疏勒 河河道下泄扣除损失后进人敦煌区 域的水量达到0.35亿m,.生态配置 水量可达到2.98亿m .在党河和疏 勒河汇合处进入疏勒河河道的水量 预计能达到0.43亿ms.玉门关水量 达到0.39亿m,.基本满足了西湖地 区的生态需水量 (4)坚持生态保护与水资源合理 利用相结合.综合改善区域生态环境 按照有限目标、突出重点的原则. 统筹兼顾上下游协调发展.把保护绿 洲、拯救湿地放在突出位置.加大区域 水资源节约与保护力度.通过节约集 约用水保障当地经济社会发展用水需 求,按照以水定结构、以水定布局、以 水定发展的要求,严格控制人1:3增长、 耕地面积增加、用水量增加的规模.预 留下游河湖湿地及绿洲的生态用水 量.以遏制下游地下水持续下降的趋 势.维护月牙泉生态景观.逐步恢复西 湖湿地规模.同时着力从体制机制上 解决上中游过度用水和下游超采地下 水问题.综合改善区域生态环境。 从整体上通盘考虑区域经济社 会发展与生态保护的关系.协调人工 效、农民增收相结合,为恢复敦煌生 态创造有利条件 在制定区域水量分配方案中.结 合先进节水技术的应用.努力保证农 业及农民的合理用水需求.保证社会 经济的可持续发展要求.在经济结 构、产业布局和用水结构、农业种植 结构调整中.加大政策扶持力度.引 导农民发展高效节水农业.在节水和 改善生态的同时,促进农业增效、农 民增收.真正让农民群众得到实惠. 为恢复敦煌生态创造有利条件 通过封禁修复和水土保持.保护 南部山区生态植被、水源涵养林,形 成对党河、哈尔腾河及疏勒河等河流 源头的保护.保证其可持续利用:同 时采取积极措施.将已有人_丁绿洲建 设成高效稳定可持续的人工精品绿 洲,营造经济繁荣、社会和谐、生态良 好的适宜人类生存的土地环境 (6)坚持灌区节水改造与水资源 合理配置相结合.全面推进节水型社 会建设 通过采取疏勒河和党河灌区节 水改造、引哈济党调水、疏勒河生态 泄水、水资源配置保障、生态建设与 保护等多项措施.合理布局水利工 程.优化配置水资源.提高敦煌水资 源承载能力.维持并增加敦煌盆地天 然生态面积及生物多样性.稳定灌区 绿洲面积.改善区域生态环境质量. 以水资源可持续利用保障敦煌经济 社会可持续发展 在水量统一调度机制方面.疏 勒河和党河流域应尽快实施水资源 统一管理和调度.(下转第56页) 水资源管理 CHINA WATER RESOURCES 201 3.1 7 表2模拟时段末.不同径距处的水头比较 Darcv的多场耦合模拟方法能有效反 相对误差 f%1 0.0303 0.0576 径距 (m) O.00 O.1O 水头fIn) 数值解1 91.748 94.406 水头(m) 数值解2 88.969 88.967 绝对误差 (m 2.779 5.439 映观测井周边高速渗流规律.当井管 水流为层流时也能较好地反映井管 内的水流运动规律.但不能合理描述 紊流状态下井管内水流运动规律:等 效渗透系数法不仅可以模拟井筒周 边的高速渗流及远处的低速渗流.同 时较合理地描述了井管内紊流状态 下的水头损失和分布 可以认为多场耦合模拟方法更 O.25 O.52 1.O6 2.2 4.5 95.696 96.660 97.590 98.397 98.962 91.969 94.311 96.4l9 97.963 98.860 3.727 2.349 l_17l 0.434 0.103 0.0389 0.0243 O.0120 O.o044 O.oo1O 9.2 l8.8 99.278 99.440 99.320 99.549 -0.O42 -0.109 0.Oo04 0.0011 符合物理实际.但数值求解过程涉及 边界耦合、弱约束等复杂数学问题, 另外无法同时兼顾层流和紊流问题: 38.5 79.0 161.9 331.9 680.4 1394.8 99.529 99.594 99.657 99.719 99.857 99.952 99.665 99.735 99.794 99.853 99.912 99.971 -0.136 -0.14l -0.137 -0.134 -0.055 -0.0l8 O.0014 0.0014 0.0014 0.o013 O.O0o6 O.Ooo2 等效渗透系数法基于井管水流损失 方程推导等效渗透系数.能同时考虑 层流和紊流.且方程的数值求解相对 简单,具有很好的实用性。 参考文献: ■ 0~0.1 m以及径距0.25~1 m处的水头 降深很好地解释了第一和第三种井 损 数值解2的模拟结果不能体现水 流在井管内的水头损失 这是因为等 效渗透系数法是基于井管层流和紊流 能量损失方程推导等效渗透系数的. 能够有效考虑紊流状态下的水头损 四、结语 井孔一含水层系统的分析是一 项复杂的研究。案例表明.当径距足 『l1徐亚,等.井孔一含水层系统数值模 拟方法研究进展fJ1.水文地质工程地 质,2011(4). 『2]陈崇希,等.渗流一管流耦合模型及 其应用综述[J].水文地质工程地质, 2008(3). 够大时.两种数值模拟方法之间以及 两者与解析解方法之间的误差很小。 具体说.当径距大于含水层厚度时其 差别基本可以忽略。但当径距较小 『31王全荣,等.MODFLOW中两种模拟 混合井流问题方法的耦合『J].水文地 质工程地质.2OLO(3). 责任编辑李建章 失.而耦合模型中的Nayie卜stoke方 程只适用于层流运动.不能考虑紊流 状态下的水头损失 时.两种数值模拟方法的结果存在一 定差异:基于Navier—st0ke—Brinkman— (上接第52页)成立敦煌水资源合理 利用与生态保护协调委员会 在水权 湖自然保护区的生态补水要求 为全面推进敦煌地区节水型社 用研究【J].水利水电技术,2006,37(4). f41曾艳玲.敦煌生态环境保护与可持 续发展对策研究叨.甘肃水利水电技术, 2009,45(2). 『51戚登臣.敦煌西湖湿地生态系统现 管理体制建设方面.落实水权分配方 案.实施最严格水资源管理制度.实 行地方各级政府行政首长负责制、责 任人公示制度和责任追究制度 在水 量调度及初始水权分配方案落实方 会建设.建议尽快出台流域水量分配 方案细则.明确流域内各行政区域的 耗水指标、关键站点流量要求及生态 用水量.理顺流域用水关系.建立流 状、退化原因及综合修复对策【JJ.草业 学报。2010,19(4). 『6]王浩.水资源合理配置研究历程与 域用水秩序。 参考文献: ■ 面.建议强化水权实施的过程监控. 在流域初始水权分配方案框架下.根 据灌区节水改造的投人力度、工程进 展情况、群众意愿与农民的接受程度 『11矫勇.科学规划综合治理加快推 进敦煌水资源合理利用与生态保护工 进展[J].水利学报,2008,39(10). f7]王忠静.干旱内陆区水资源可持续 作【J].中国水利, ̄oo9(17). 『2]陈荷生.西北干旱地区水资源系统 开发对植被的影响『J].干旱区资源与 环境,1991,5(1). 利用规划方法研究【J].清华大学学报, 2000,38(1). 以及实施难度等因素.提出分年度水 量调度任务、目标。采取切实可行的 措施.控制经济社会用水指标.保证 『81曾国雄.合理开发内陆河水土资源 [J].中国水土保持,2002(4). 责任编辑杨轶 基本的生态用水量.实现月牙泉及西 『3]马德海.疏勒河流域水资源开发利 一56