新疆塔里木河流域生态保护与可持续管理

《新疆塔里木河流域生态保护与可持续管理》作者从服务于塔里木河流域综合治理的角度出发，结合对塔里木河流域主要生态问题的分析梳理，研究确定了塔里木河流域生态红线、生态敏感区、生态保护目标，分析计算了流域生态红线和生态敏感区保护范围内的天然植被生态需水量，系统论证了急需开展的重点生态工程，并针对性地就塔里木河流域水资源管理、生态水权、生态补偿机制和体制创新等方面提出了相应的建议与对策措施。

陈亚宁，博士，博士生导师，中国科学院新疆生态与地理研究所研究员，荒漠与绿洲生态国家重点实验室主任，973首席科学家。兼任中国地理学会自然地理专业委员会副主任，中国生态学学会生态水文专业委员会副主任，新疆生态学会副理事长，国际景观学会、国际水文科学协会会员以及《山地学报》、《生态学报》等多家核心刊物编委。主要从事干旱区水资源与地表过程研究。主持完成国家重点基础研究发展计划项目课题、国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金项目以及中国科学院知识创新工程项目等20余项，发表SCI论文150余篇，著作12部。获国家科技进步奖二等奖3项，新疆科技进步奖一等奖4项（排名第一）。首批入选中国科学院“西部之光”人才培养计划（1997年），荣获新疆有突出贡献的优秀专家（1997年- ），新疆维吾尔自治区先进工作者（2000年），入选首批国家级“新世纪百千万人才工程”（2004年），获全国“五一”劳动奖章（2004年）、新疆科技进步奖特等奖（2007年）、何梁何利基金科学与技术创新奖（2009年），全国优秀科技工作者（2010年），并享受国务院政府特殊津贴。

序
前言
第一章 塔里木河流域生态环境现状及问题分析 1
第一节 流域生态环境现状 6
第二节 流域主要生态环境问题分析 37
第三节 干流河道水系变迁与植被带变化 62
参考文献 71
第二章 塔里木河流域土地利用/覆被变化 74
第一节 土地利用/覆被变化分析 74
第二节 土地利用/覆被变化区域分异 82
第三章 塔里木河流域生态保护目标 98
第一节 生态红线与保护目标 98
第二节 生态保护范围 102
参考文献 118
第四章 塔里木河流域生态需水研究 119
第一节 生态需水的内涵及计算方法 120
第二节 生态需水特点分析 136
第三节 生态需水量计算结果 138
第四节 河道损耗估算 155
第五节 生态需水量估算与合理性分析 180

　　第一章 里木河流域生态环境现状及问题分析
　　塔里木河流域深居中亚腹地，干旱少雨，多风沙天气，是我国生态环境最为脆弱的地区。塔里木河流域自然资源的相对丰富与生态环境的极端脆弱交织在一起，由于历史和自然的原因，经济发展相对滞后。在过去60年里，塔里木河流域的社会经济和人口都得到了迅速发展，各族人民的生活条件和生活水平得到了极大改善和提升，但同时，人类对水土资源的大规模开发利用，强烈改变了水资源的时空分布，改变了水-生态过程，导致流域内生态用水不断减少，生态问题日益突出。在自然和人为活动的共同作用下，塔里木河流域的生态问题日趋严重，已成为社会各界关注的热点地区。塔里木河流域生态维护和环境保护面临着前所未有的机遇和挑战。当前，塔里木河流域存在的主要问题有以下三个方面。
　　(1) 农业灌溉面积持续扩大，农业用水比例过高，严重挤占生态用水
　　塔里木河流域在过去10年间耕地面积增加了约20%，由2001年的354.28×104hm2扩大到2010年的422.92×104hm2，其中2005年以来是增加最快的时期。比较塔里木河流域1990-2000年和2001-2010年这两个时段的耕地面积变化可以发现，塔里木河流域后10年耕地的动态度是前10年的2.81倍，说明2001年以后塔里木河流域耕地面积扩张迅速，土地开发强度有加大的趋势。
　　从区域分布看，近10年塔里木河流域的新增耕地主要分布在河流中下游及湖泊湿地周边。例如，阿克苏河主要是河道两岸灌溉面积增加迅速，增幅达5%；叶尔羌河的新增耕地主要位于下游河道两侧；和田河流域的新增耕地集中分布在玉龙喀什河与喀拉喀什河中段河道两侧；渭干-库车河灌区2010年耕地面积比2001年增长约36.60%，尤其是库车河南部地区耕地面积迅速扩大；开都-孔雀河流域耕地面积2010年增加到38.04×104hm2，增长了31.10%，新增耕地分布在湖泊湿地周边和博斯腾湖出湖口河道两侧及普惠灌区；在塔里木河干流区，2001-2010年耕地面积增加十分迅速，增幅达80%，新增耕地主要分布在输水堤防外围以及恰拉水库下游。据统计，塔里木河流域2001-2010年新增耕地面积68.64×104hm2。
　　从用水结构看，塔里木河流域农业的用水量过高，用水比例过大（达96%以上），亟待改变用水结构，提高用水效益。据2010年度新疆塔里木河流域水资源公报，2010年塔里木河流域水资源总量约为540.66×108m3，属丰水年。2010年塔里木河全流域总引用水量为324.85×108m3，其中农业需水量为314.24×108m3，农业的用水比例为96.73%，所占比例最大。万元国内生产总值(GDP)用水量高达4530.6m3，远高于全疆当年平均水平的984.10m3，相比于全国129m3的平均水平更是高出34倍。灌溉面积的大幅增加不仅消耗了塔里木河流域综合治理节约出的水资源和新开发的地下水资源，而且还挤占了流域的生态用水，加剧了用水矛盾，致使生态用水难以得到保证，同时，大量开采地下水还导致地下水位大幅下降。塔里木河流域耕地面积的持续增长，过度占用了流域有限的水资源，已经大大超过了流域水资源承载力，生态用水的严重萎缩导致流域生态危机日益加剧。
　　由表1.1可以看出，叶尔羌河、和田河和开都-孔雀河农业用水量均呈增加态势，增加量分别为7.69×108m3、8.11×108m3和3.30×108m3；而生态用水量均大幅减少，减少量分别为1.15×108m3、2.13×108m3和0.74×108m3。地下水开采量呈显著增加态势。
　　(2) 水资源的过度开发加剧了生态与经济的矛盾，生态问题日趋突出，对流域经济社会可持续发展的潜在威胁日益加大
　　塔里木河流域资源性缺水严重，持续不断地开荒和扩大灌溉面积，打破了流域生态系统平衡，生态危机加剧。塔里木河流域耕地面积不断扩大、人工绿洲扩张的同时，林地、草地面积大幅减少，地下水位明显下降，天然植被衰败死亡，荒漠生态系统的稳定性下降、生态功能降低。
　　2000年以来，塔里木河流域约有256.71×104hm2林地转化为草地、耕地和裸地。例如，阿克苏河流域，林地面积减少了46.20%，大部分转化为耕地和裸地；和田河中游13.70%的林地转化为耕地。林地向草地、耕地和裸地转化的同时，多被斑块状耕地所分裂，以防护林的形式呈带状或破碎化斑块状分布，这一变化趋势充分表明伴随着以农业水土开发为主的经济发展，流域内荒漠河岸林萎缩趋势日益加剧。值得一提的是，塔里木河干流中游河道输水堤防的修建，促进了向下游的输水和生态恢复，但同时也促进了堤防外围的垦荒。近10年来，塔里木河干流的林地每年以1.0×104hm2速度减少，减少幅度达47.65%；草地的减少幅度达34.68%。
　　在塔里木河流域“九源一干”中，除阿克苏河和车尔臣河外，和田河、叶尔羌河、喀什噶尔河、渭干-库车河、迪那河、克里雅河以及开都-孔雀河下游的天然植被均处在干旱胁迫和退化状态。塔里木河下游在2000-2013年生态输水的影响下（2000年开始向塔里木河下游输生态水），“绿色走廊”得到拯救和保护，沿河流两岸的生态恢复效应明显。然而，由于采取的是以沿自然河道下泄输水为主的方式，在输水过程中，河道两侧地下水和天然植被的最大响应范围也仅分别在1000m和800m左右（陈亚宁，2011），影响范围有限，生态恢复的范围也仅仅是沿河流呈一条线。也就是说，虽然塔里木河下游河道两岸胡杨等天然植被退化和衰败的态势得到了有效遏制，但是，塔里木河下游“绿色走廊”的维系和荒漠河岸林生态系统的保育工作还很艰巨，塔里木河下游生态退化的威胁仍然存在。
　　博斯腾湖作为开都河的尾闾和孔雀河的源流，是我国最大的内陆淡水湖，备受社会各界关注。在过去的10年，伴随着周边灌溉面积的扩大和农业用水量的增加，入湖水量不断减少、水域面积缩小，水环境恶化、矿化度升高、水生态威胁加大。湖面水位和水域面积分别由2002年的1049.39m和1300km2，降至2013年的1045.05m和880km2，湖水矿化度由2003年的1.17g/L升至2013年的1.5g/L。博斯腾湖的水环境、水生态及湿地生态安全问题日益突出(陈亚宁等，2013)。
　　不仅如此，2005年以来，塔里木河流域地下水开采力度加大，造成地下水位大幅下降，生态隐忧加剧。例如，开都-孔雀河地下水可开采量6.08×108m3，2011年实际提取11.05×108m3，2013年达13×108m3，超出红线113.8%，地下水位的大幅下降，对地表生态过程的影响十分强烈，使得一些耐旱性差的浅根系植物死亡，物种多样性减少。近些年，塔里木河流域天然植被的覆盖率总体呈现降低趋势。同时，研究表明，在过去的10年，由于塔里木河流域农业灌溉面积的不断扩大和农业用水量的不断增加，以及地下水的严重超采，塔里木河流域的陆地水储量变化呈明显递减趋势（Yang and Chen，2014），塔里木河流域的生态隐忧和潜在风险在日益加大。
　　(3) 流域生态水权管理体制缺失，地表水-地下水尚未实现联合调度利用，水资源实时化监控网络不健全
　　流域生态水权管理体制缺失，生态用水难以得到保障。生态水权就是分配给生态环境使用水资源的权利。以塔里木河流域为主体的我国西北干旱区生态环境对水的依赖性很强，由于灌溉面积的不断扩大，流域农业用水量大幅增长，严重挤占了生态用水，从而导致了一系列生态与环境问题。我们实施的应急生态输水是对生态严重受损地区生态用水亏欠的补偿。目前，流域生态水权管理体制的缺失，使得这类补水用的是谁的水权、补水责任的主体应当是谁都并不十分清楚，从而导致补水难以持续、生态用水难以得到保障。在我国现行的水资源管理体制下，政府必须承担生态水权代言人的责任，并将生态水权以法律的形式确定下来，将生态水权制度纳入水资源管理体制，实现流域水资源合理配置和生态系统的可持续管理。
　　流域地表水、地下水无法联合调度利用，流域综合管理能力亟待提升。塔里木河流域地跨南疆5个地（州）的42个县（市）和4个兵团师的55个团场，国民经济与生态系统之间、地区间和部门间用水矛盾尖锐，近年来塔里木河地表水资源基本实现了统一调度管理，但是地表水、地下水统一管理和联合调度机制缺失。地下水的开发利用处在各地州、兵团及水管部门多头管理状态，未能真正实现流域水资源的统一管理，从而导致出现无序开发利用地下水资源的现象，造成流域内地下水过度开采，2007年与2010年相比，阿克苏河、叶尔羌河和开都-孔雀河流域地下水机井数量大幅增加，有些灌区已超过8000眼。地下水的不合理开发，一方面导致地下水位大幅下降，部分地区出现“掉泵”现象，对农业生产的负面影响已经凸显；另一方面，有些地下水开采井布置在河道、湖泊附近，地下水的超量开采加大了对河道地表水的袭夺。在博斯腾湖湖周超采地下水，导致博斯腾湖湖水下渗损失量不断增加，正常的湖水位难以维系。湖周湿地面积萎缩，生态功能下降，天然植被大面积死亡，生态退化和沙漠化过程加剧。
　　地表水、地下水动态监控能力不足，流域水资源调度管理和监控能力有待提高。对主要河流和灌区的水文水情信息数据的实时化、网络化监控能力亟待提升。塔里木河流域现有国家及专用水文站55处，其中四源流地区共有水文站24处，塔里木河干流水文站5处，分属于新疆维吾尔自治区水文水资源局下属的和田、喀什、阿克苏与巴州4个水文水资源局，以及塔里木河流域管理局、兵团农一师和农二师4个系统。各级水文站的多头管理、运行导致各水文站运行链接不畅，使得水资源信息数据无法实现实时监控，统一分析。同时，地表水、地下水实时供水水情信息的监控能力不足，难以准确反映水情信息和指导地表水、地下水的合理开采与联合利用；各水文站管理标准不一，导致水文与环境监测项目指标不统一，具体表现在观测项目接口不一致，指标不统一，资料整理、审查与汇编过程中操作标准不规范，导致资料的可靠性、规范性较差，使得信息数据无法实现共享和交流，更无法为实时化、网络化监控服务。缺乏水量调度控制节点的动态、信息化数据，水力监测计量、信息化管理基本上仅限于水文监测，缺乏对供水、用水、排水、水质、地下水、生态、经济等全方位、全过程的监测，对已建立的重要生态闸口过水量监测与评估薄弱。
　　第一节 域生态环境现状
　　塔里木河流域地处新疆南部，地势西高东低，北依天山，南连昆仑山，西接帕米尔高原，盆地的水资源全部来自山区，由高山区的冰川积雪融水、中山森林带的降水和低山区的基岩裂隙水构成，不同区域由于自然条件的差异，水资源及生态环境状况也有所不同。下面分别就塔里木河流域的阿克苏河、叶尔羌河、和田河、开都-孔雀河、迪那河、渭干-库车河、喀什噶尔河、克里雅河、车尔臣河及塔里木河干流，即“九源一干”的自然条件及社会经济梗概做一介绍。
　　一、 阿克苏河流域生态环境现状