第１７卷第８期 ２０１１年８月 水利科技与经济 Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ Ｖ０１．１７ Ｎｏ．８ Ａｕｇ．，２０１１ 浅析头屯河水资源与生态减 ４，￣＂ ｄＶｐ，ｄｌ理的应用 刘新秀 （水利厅头屯河流域管理处，昌吉８３１１００） ［摘要］是典型的内陆干旱地区，在水资源分布与气候条件制约下，其生态环境体系具 有干湿交替带、农牧交错带、森林边缘带及沙漠边缘带等多种宏观意义上的生态环境脆弱带。 头屯河流域上游水土流失严重，河流产输沙量大，造成水库淤积严重，蓄水及防洪能力下降，引 水工程淤积磨损，影响着下游灌区经济的发展。从头屯河水资源开发利用、流域水文变化 生 态环境、减沙治理的关系作了分析，针对流域自然环境条件提出生物治理与工程治理相结合进 行流域综合治理的构想。 ［关键词】水资源；生态环境；减沙治理；头屯河 ［中图分类号］ＸＩ７１．１ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００６—７１７５（２０１１）０８—００１０—０３ 表水资源，为平原绿州、灌溉农业所充分利用。 头屯河流域属于干旱和半干旱区，地表水资源紧缺， 本流域内的地表水资源量为２．４５３×１０ ｍ ，地下水初步 探明其储量为６ ０００～７ ０００×１０ ｍ ，流域内受益人口２１ 万余人，耕地面积２．８×１０ ｈｍ 。人均占水量为１ １６８ ｍ ， 不但低于全疆人均占水量的６ ６００ ｍ 的水平，而且低于昌 吉州人均占水量的２ １１４ ｍ ；亩均占水量为５８４ ｍ ，大大 低于全疆亩均占水量的１ ６５７ ｍ 。供应最大的钢铁企 ２ 头屯河流域内的地袁水和地下水量 本流域内的地表水，除大气降水外，主要是依靠流域 内的天山冰雪融化水。其中是以高中山地带形成径流的 主要区域。在海拔３ ０００ ｍ以上的范围内低温期长，蒸发 量相应也少，其年降水量平均为高达４６２ ｍｍ，在冬季极少 补给河道；在海拔１ ７００—３ ０００ ｍ间的中山区是降水量最 多的地带，平均年降水量可设５０９ ｍｍ；在海拔８００～ 业八一钢铁公司生产及生活用水，全年工农业总产值 ２３．８１亿元，农场职工及农牧民人均年纯收入４ ５００元，在 本地区国民经济成分中占有相当重要地位。 １ ７００ ｍ之间的低山区降水量较少，其年平均降水量在 ２５０～３５０ ｍｍ。由于头屯河流域内的地表层多是砂砾石和 黄土层，透水性强，渗漏水严重。在低山区域除春季融化 的冬雪外，有时暴雨也可以给河道增加暂短而水量不大 的补给，但是水土流失和雷暴雨造成的严重泥砂砾石流 １ 头屯河流域水资源的来源 头屯河流域的水资源产生于山区，利用于平原，是来 自天山冰雪融化水和大气降水，在海拔３ ８００ ｍ以上的山 岭为永久性积雪区，其雪线前沿分布着很多种类的冰川。 流域位于天山北坡中段，山体高大，拦截水汽能力强。西 风环流带来的水汽遇高山阻挡抬升，水汽绝热冷却，在森 林带的上下限范围的中山区形成较多的降水。融化的冰 进河床并大量的下泄投人头屯河水库，造成水库大量淤 积。本流域内在海拔８００ ｍ以下的冲积洪积平原地区，地 势平坦，表层土壤疏松，大气降水甚少而不可能形成地面 径流，故头屯河流域能够获得的融雪和大气降雨的面积 只能从出山口的哈地坡以上计得。根据水文总站 和雪以及大气层的降水沿着山区大小谷沟，成为潺潺溪 水汇流后投入头屯河河道。头屯河从源头到渠首共长 １９８５年编写“维吾尔自治区地表水资源”中记载乌鲁 木齐地区内天山北坡带，经３９ ａ的观测年数测得１９４２年 ９０ ｋｍ，即投入头屯河灌区。头屯河出山口以上１ ６３８ ｋｍ 的流域面积上降水量为７．１０１×１０ ｍ ，这是头屯河水资 源补给的主要来源。哈地坡水文站集水面积１ ５６２ ｋｍ ， 为最大降水年份，其年降水量为６４６．４ ｍｍ；测得１９４３年 为最小降水年份，其年降水量为１３０．１ ｍｍ，这项实测的年 地表水资源量２．４４７ ｘ １０ １１＂１ ，上游制材厂水文站集水面 积８４０ ｋｍ ，地表水资源量２．２０７×１０ ｍ ，只占哈地坡水 降水的最大最小量可为头屯河流域内降水量的历史上限 和下限的借鉴。 头屯河山口处的地表水资源量为２．４５３×１０。ｍ ，除 头屯河水库库面蒸发量为０．００３ ３×１０ ｍ 水和哈地坡站 至山口段７６ ｋｍ 里面山产流０．００５ ６×１０ ｍ 水无法利用 外，可利用的地表水量为２．４４４×１０ ｍ 。头屯河流域内的 文站５３．８％集水面积，而地表水资源量却占哈地坡站的 ９０．２％，说明头屯河水量形成于山区的特点。头屯河流域 的城镇和农村主要分布于平原区，平原区降水稀少，年降 水量不足２００ ｍｍ，蒸发能力却为１ ２００ ｍｍ以上，气候干 燥，但光资源丰富，宜于耕作。山区丰富的降水，产生的地 地下水，主要来源于河水和地表水的渗入形成地下水，由 ［收稿日期］２０１１—０３—１７ ［作者简介］ 刘新秀（１９７４一），女，北京人，技术员，主要从事水利设施及调度运行管理工作 一１Ｏ一 刘新秀：浅析头屯河水资源与生态减沙治理的应用 大气降水直接补给地下水的量是极其微少的。本流域内 的地下水由于地理位置和地质构造多形成潜水或承压 第８期 ４．３ 中游下段以治沟为主，治坡、治沟、治河相结合 头屯河中游下段地带至库区发育有众多支沟，它们 是地表径流和泥沙石块汇集的场所，往往堆积有大量的 水。本流域位于天山南部和准葛尔盆地接壤，东西向分 布着天山褶皱带，南北为天山山前拗陷带，拗陷带之内堆 积了其年代不远而巨厚的第四纪堆积物，堆积物大都未 经胶结，其地质构造多为松散而多孔隙。因而地表水易 松散碎屑物质。沟床物质的输移也常形成泥石流或高含 沙水流，给沟谷本身及主河两岸造成危害。该区山体破 碎、坡体上植被生长条件较差，因此在主要以生物措施治 渗入，易贮存、易运动、易排泄。 ３ 头屯河流域水文状况的变化 水资源利用程度的提高直接引起水文状况的剧烈变 化，河道缩短，湖泊萎缩或干涸，区域地下水位下降以及 流域水量的时空重新分配等。自７０年代以来，水文状况 的这些变化十分显著而且具有普遍性。 ３．１ 河道变化 头屯河流域中部的中低山、低山区的海拔高程大致 变化在１ ０００—１ ５００ ｍ之间，河道长３８．２ ｋｍ。岩土稳定性 极差，常有不良地质现象发生，是头屯河流域不良地质现 象的主要发生和分布区。区内从上至下，除东岸有谢家 沟、小渠子沟、黑家沟、浅水沟等４条较大支流汇人外，主 河东西两岸还有十余条无名干沟汇人。这些小支流和干 沟的特点是源短、坡陡、流急、植被差，且布满松散岩土碎 屑，一遇暴雨或阵性降雨，便可造成高含沙洪流，甚至形 成泥石流，该区水土流失严重，是头屯河流域主要产沙 区，是头屯河及头屯河水库泥沙淤积的主要来源地区。 ３．２地下水位变化 头屯河地表水文情势的变化以及人为大量开采活 动，使地下水位在干旱区中下游平原地带普遍出现显著 变化，在下游地区地带则呈现地下水位持续下降。乌鲁 木齐河流域河谷地带、北部山前倾斜平原和细土平原区， 地下水位平均每年下降０．４４～１．２ ｍｍ；承压水埋深自 １９５５年以来下降了７０～１１０ ｍ。 ４ 头屯河流域减沙治理 ４．１上游山区以山地治理为主 头屯河流域上游山区的植被生长条件较好，有利于 植被的生长发育，是头屯河河川径流形成区。该区应以 山地保护治理为主，具体体现在对山地生态系统保护和 坡地植被的恢复上。对一些森林植被资源开发强度较大 的区域要加以，并保护和恢复其生态平衡，使生态环 境持续向良性发展。 ４．２ 中游上段治山、治沟相结合 头屯河中游上段植被条件较好地带，有通过生物措 施治山、治坡的可能性。在该区应凶地制宜、因段制宜、因 沟制宜，坡面治理和沟谷治理相结合。通过坡面治理，恢 复和改善植被状况，一方面削弱山地水土流失，减少泥沙 物质来源，同时山坡植被条件的改善，增加了土壤涵养水 能力，降低了洪水汇集速度，减少了洪峰流量，为沟谷治 理创造了良好的基础，而当沟谷治理后，就可以进一步减 少由沟道输人头屯河主河的泥沙量。 理坡面的过程中，应着重沟谷的治理，并以工程治理措施 为主，采取治坡、治沟相结合方式。该区山坡坡面不稳定， 松散碎屑物质组成的沟庆和岸坡易坍塌，不良地质现象 发育，流水下蚀作用强烈，因此，在这种坡面、沟床不稳定 的地段，仅靠生物措施治坡是不行的，必须修建工程措施 治沟，使沟坡基本稳定后再实施生物措施治坡，彼此结 合，护床固坡，从而达到减小沟床纵坡、减少坡体水土流 失，拦截泥沙进入头屯河主河的目的。在支沟治理过程 中，同时采取工程措施对主河进行治理。该区在主河中 实施工程措施的优处较多：①从布局位置上看，基本可以 拦截上游河道下来的泥沙；②具有较好的停淤场和坝址。 因此，从水库运行要求角度出发，该区治坡、治沟、治河应 结合实施。 ４．４植被生态退化 近半个世纪以来，头屯河上游植被生态的变化主要 表现为：山地森林过度采伐，林木蓄积量减少；沿线的矿 产违规开采、灌木林大面积衰败；草场载畜能力下降，面 积缩小。山地森林大面积破坏的结果，直接导致山地土 壤侵蚀加剧，直接造成水库的大面积淤积。 ５ 生态减沙治理与工程减沙治理的 措施 （１）头屯河中游和上游的集水面积相近，但来沙来水 状况十分不同，差异很大。表现为水沙异源，上游来水，中 游来沙，其主要原因除与水份条件分布有关外，中游产沙 严重主要与山体破碎，尤其与植被条件较差、生态环境脆 弱密切相关。因此，必须采取生物治理措施，逐步恢复生 态系统，以改善山地环境，削弱水土流失及河道来沙，减 少松散碎屑物质的来源。 （２）采取生物治理措施与工程治理措施相结合的治 理原则，以工程措施相配合，通过工程治理措施，为生物 措施的实施创造良好的立地条件：①在于二者可以互为 其各措施发挥应有效益创造条件，使山地治理结果更为 显著；②由于生物治理措施和工程治理措施各有其特点， 可以互补。 （３）具体表现为生物措施是从流域大范围着手采取 措施，＿Ｉ二程措施则是更多地从点和线着手采取措施。通 过生物治理，对不良地质现象发育、水土流失强烈的地 带，先种植耐干旱、易存活的草本植被，一方面将土体固 定起来，削弱地表的侵蚀、剥蚀，同时让其根系逐渐向周 围发展，扩大植被覆盖度，增加地面的抗面蚀和抗崩滑能 力。控制地表径流，增强土壤涵养水的能力，削弱坡面水 土流失，减少泥沙物质来源；工程措施则主要以硬性措施 制止固体物质活动和输移，减小山洪、高含沙水流以及泥 １】一 第１７卷第８期 ２０１１年８月 水利科技与经济 Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ Ｖｏｌ＿ｌ７ Ｎｏ．８ Ａｕｇ．，２０１１ 石流的流速和强度。 （４）生物措施的重点主要是流域上游和中上游，工程 措施重点则更多地用在流域中下游。生物措施着眼于主 河两侧山地的治理，难以在主河道中实施，而工程措施则 可在主河中实施。生物措施更多地用于治山、治坡，工程 措施则可用以治沟。由于某种社会原因或自然条件，生 物措施不容易或不能实施的地方，则可通过工程措施来 实现。工程措施的使用寿命是有限的，可以在一定的时 段内起作用，并为生物措施的实施创造良好的立地条件； 而生物措施的成功，可以永久起作用，并逐步改善山地环 境，使其向良性发展。 ６ 头屯河水资源优化与生态治沙的 措施和方法 ６．１ 以水定发展。加强水资源统一管理 水资源开发利用引起的一系列生态环境变化，有些 是可以避免的，有些则不可避免，不应该片面强调保护， 使生态系统回到低效能自然平衡中的观点是不切实际 的，干旱地区经济与生态环境的可持续协调在于寻 求干旱区天然绿洲向高效人工绿洲转化的合理途径。但 同时也应该看到，干旱区脆弱的生态体系，水资源的 开发对其具有决定性的影响，“有水是绿洲，无水是沙漠， 水多盐渍化”。在水资源开发中，也不能片面追求经济效 益，而应以生态环境的可持续性为优先的原则，以求得生 态效益和经济效益的统一。应按照“以水定地，以水定人 口，以水定发展规模”的原则，进行水资源的合理配置；按 照流域是一个完善的地表和地下水相互联系的生态系统 的观点，统筹协调上、中、下游用水关系，农、林、牧、生态与 工矿、城市用水关系，地表水与地下水联合开发的关系， 以实现水资源的可持续高效利用。 ６．２发展节水型农业 水是制约干旱区生态环境变化的关键因素，农业是 耗水第一大户。节约与高效化利用水资源和合理规划经 济发展与水资源开发，坚持“资源节约型”发展方向，是解 决干旱区流域经济发展和生态环境问题的根本途 径。在这方面，国际上已有许多成功的例子，以同样处于 干旱和极干旱荒漠区的以色列为例，水资源严重缺乏，在 高技术支撑下走节水、省水型农业发展道路，严格游 牧，使经济发展与生态环境呈现良性循环，这些成功的经 验应该借鉴。 ６．３水利工程设施建设 彻底改变地区的水环境危机和自然生态环境危 机，必须进行大规模的、跨流域的调水工程。只有这样，才 能有效地改善地区水资源的严重不平衡状况，从而 彻底解决水环境危机和自然生态环境危机的现状。例 如：最近乌昌两地水利部门共商水资源优化配置方案，组 织技术人员抓紧编制乌昌地区水资源开发利用规划，计 划从三屯河、头屯河东调１．３×１０。ｍ ，满足生活和高水质 要求的工业用水需求，对中水进行深度处理回用，年回用 中水量１×１０ ｍ ，满足绿化和其他工业用水需求，加快制 定供排水详规，加大对城市污水处理力度，保护下游区域 的水环境和生态环境。 ６．４植树造林。改善生态环境 坚持大力度封山育林，建立完善的防护林网体系，对 控制土地沙漠化有显著作用，在全社会深入开展造林绿 化的宣传教育，在西部大开发中突出抓好生态建设，充分 发挥科技在造林绿化中的作用。 ７ 结 语 头屯河流域水资源优化保持及减沙治理是一项长 期、系统、复杂的社会工程。随着流域经济建设的不断发 展和人口的增长，人类经济活动范围不断扩大，人们对环 境的索取增多；但对生态环境的认识不足，保护不够，从 而致使水土流失加重，制约人类生产、活动和社会经济发 展。因此水资源的优化保持与流域减沙治理应引起社会 各部门的重视，也是当前自然科学界和社会学界共同关 注的重要课题。 ［参考文献］ ［１］汤奇成，曲耀光，周聿超，等．中国干旱区水文及水 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