［摘要］以塔里木河流域下游河道生态输水为背景,对2000年塔河下游河道输水后水量沿程消耗、地下水位变化及水生态系统的恢复等进行分析探讨。结果表明,生态输水后塔河下游河道两侧地下水位显著抬升,并呈明显的梯度变动形式；但是因水流在河道沿途存在蒸发、包气带转化消耗、地下水转化消耗及入湖损耗等,存在一定程度的水量沿程损耗,且随着输水次数的增加,水量沿程损耗量持续降低；塔河下游的生态受损及恢复过程与流域水文过程密切关联,通过加强河道水生态环境的恢复以保证流域水生态系统的完整性。
［关键词］塔里木河；下游河道；输水；水生态环境；响应
1塔河下游河道输水概况
1.1河道应急输水基本情况
塔河下游天然植被主要以荒漠河岸林为主,在下游河道发生断流以来因地下水位的剧烈下降,天然植被大规模衰亡,导致河道水生态系统中物质循环、能量代谢、信息传递链条中断,天然植被生产力、分解速率及存活稳定性等下降。20世纪80年代以来,大西海子水库截流后,塔河下游铁干里克以南先出现断流,地下水位大幅降低,大部分河道地下水位从断流前的3m~6m下降至断流后的8m~12m,而且越往下游地下水位降幅越大,具体见图1,尤其是阿拉干以下河段,地下水位已经无法适应乔灌木和草植被生物的生长,天然植被大面积枯死,生态系统严重退化。塔河流域是环塔里木盆地诸多水系的统称,塔河流域覆盖整个南疆地区,流干流长1321km,总面积达103.1×104km2,且塔河流域自身并不产流,而是由诸多源流汇流而成。在将近50年的大规模水土开发等人类活动及气候变化的综合影响下,流域水环境发生改变,一些源流相继减少或断流,塔河流域水量补给也受到严重影响。主要表现在：（1）各个源流自身用水量增大,导致汇入塔河干流的水量持续减少；（2）塔河干流中上游实际消耗的水量持续增大,在河道补给水量无明显增加的情况下,导致下游河道断面水量持续减少,而且大西海子水库于1972年建成并运行后基本阻隔了上游水流向下游河道的下泄过程,使得该水库下游河道处于长期断流状态,缺水使水生态环境恶化,致使河道两侧的塔克拉玛干沙漠和库鲁克沙漠紧逼合拢；（3）河道水质加速恶化,塔河上中游河道水质矿化度基本在1.0g/L以上,下游河道地下水矿化度基本在5.0g/L以上；（4）下游河道地下水位持续下降,在调查过程中,地下水在塔河下游河道两侧2.0km范围内的埋深在8.0m以上的区域在研究区总面积1889km2中的占比仅为82.3%,而且这一占比呈持续下降趋势,这种情况下,即便是抗旱能力极强的怪柳、胡杨等植被也很难正常生存[1]。为使得塔河下游河道供水及水生态环境尽快恢复,流域管理局于2000年4月~2003年10月期间,充分利用开都河流域天然来水偏丰的水量优势先后向塔河下游河道输水,生态应急输水共5次,总输水线路设计长度928.45km,从开都河累计调出水量22.18×108m3,经由大西海子水库泄洪闸后持续向塔河下游河道总共输水13.82×108m3,输水次数、输水时间、输水流程及下泄水量[2]等具体见表1。
1.2地下水位监测
通过在塔河下游河道建立地下水位监测断面及植物群落观测地,以塔河下游2000年以来生态输水过程为主线对输水后河道地下水位埋深、沿程水量损耗、植被恢复等情况进行连续监测。塔河下游河道输水主要采取的是沿自然河道线性输水的方式,为全面了解输水过程中河道沿程地下水位动态变动趋势,在塔河下游输水河道阿克墩、亚合甫马汗、英苏、阿布达勒、喀尔达依、吐格买莱、阿拉干、依干不及麻、考干等地共设置了9个地下水监测断面[3],具体见图2,并分别在各监测断面与输水河道相距50m~100m、150m~200m、250m~300m、500m~550m、800m~850m及1050m等处设置了41眼地下水观测井,上述各监测断面分别设置5处、4处、8处、3处、5处、3处、7处和3处地下水监测井,井深在9m~17m之间,以便进行地下水动态变动趋势的监测。
2河道输水的水生态环境响应
2.1河道输水与水量沿程消耗
2000年以来对塔里木河下游河道所进行的5次线性输水经由大西海子水库溢洪道下泄的水量中,除少部分通过河湖水面蒸发散失外,其余大部分均补给了下游河道两侧地下水,根据对塔河下游河道沿程区间水量的实际消耗程度,大西海子水库-阿拉干段区间河道所消耗的水量[4]为10.51×108m3,在总输水量中占比75.8%；阿拉干-台特玛湖区间河道所消耗水量2.94×108m3,在总输水量中占比20.7%；其余0.47×108m3水量则全部进入台特玛湖,在总输水量中占比3.5%。根据对5次输水过程及输水后河道两岸地下水位的监测结果,地下水位随输水次数的增加而升高,土壤含水量增大,各区间河道河长流量损失率也表现为先降低后稳定的趋势,具体见图3,各区间河道河长流量损失率与河道水量Q呈线性关系。
2.2河道两侧地下水位恢复
在向塔河流域下游河道间歇性输水的过程中,距离河道较远区域的地下水位恢复表现出明显的滞后性。向塔河下游河道5次生态输水后各监测断面地下水位上升情况见表2。由表2监测数据可以看出,与河道距离越远,地下水补给量越小,地下水位回升幅度越小且埋深越大。根据河道水量均衡方程式可进行包气带补给水量的计算[1],具体公式如下：W包=W来-W地-W河-W湖（1）式中：W包气带补给水量,108m3；W来为塔河下游河道5次生态输水总量,108m3；W地为河道两侧地下水补给水量,108m3；W河为下游河道水面蒸发量,108m3；W湖为入湖水量,108m3。由式（1）可以确定出塔河流域下游河道包气带补给水量W包为40241×108m3,5次生态输水各项消耗量见表3,且5次生态输水消耗总量累计值为4.37×108m3（包括入湖水量0.47×108m3,河道蒸发量0.31×108m3,包气带转化消耗量1.58×108m3和地下水转化消耗量2.01×108m3）,在总输水量中占比31.62%。根据监测结果,向塔河下游河道连续5次生态输水后河道两侧地下水位埋深0~4m、4m~6m、6m~8m的面积分别从输水前的5.3km2、128.7km2、184.2km2增大至输水后的20.4km2、262.3km2和340.2km2,地下水水质也表现出明显的改善和优化趋势。
2.3植被恢复对地下水动态变化的响应
根据塔河下游河道5次生态输水后河道两侧地下水位的回升,进行生态植被可能恢复程度的分析。胡杨是新疆塔里木河流域周围干旱沙漠地带标志性的植物,采用胡杨样枝年轮宽度进行气生长量的对比分析,并以所得出的生长量指标作为胡杨恢复程度的量化性指标。从图4可以看出,胡杨林生长量对距离河道的响应程度以2000年为拐点,自2000年生态输水以来,胡杨样枝平均生长量（年轮度）均呈现出持续增大的趋势,且距离河道越近则生长量增大越明显,且塔河下游河道生态输水对胡杨生长的横向影响范围已经达到距离河道850m范围。
3结论
综上所述,自2000年以来向塔里木河下游河道的5次生态输水中,损耗在阿拉干以上河段的水量占比较大,这说明逐次推进的输水方式对阿拉干以上河段影响较显著,这也与河道两侧地下水位回升和植被恢复情况相吻合。因水流在河道沿途存在蒸发、包气带转化消耗、地下水转化消耗及入湖损耗,所以各断面流量均值及地下水补给均呈沿程递减趋势,随着输水次数的增加,河道两岸地下水位和土壤含水量显著提高,这一过程对河道耗水产生的影响也较为明显,使单位河长流量损失逐次降低并逐渐趋于稳定。塔河下游河道生态输水后河道横向地下水水质明显改善；胡杨等乔灌木重新恢复萌蘖、开花结实等生长能力,植被系统趋于恢复。
作者：塔衣尔·艾尔肯 单位：新疆塔里木河流域干流管理局