地下水环境阈值的确定

疏勒河中下游地区，因水资源的开发利用产生了一系列环境地质问题，如地下水位持续下降、湿地萎缩、植被退化、土地沙漠化和盐渍化等。这些环境问题在不同地段类型不同、危害程度不同。现根据生态环境遥感解译结果、现状地下水位埋深，并结合流域中下游区综合规划分区确定地下水的环境阈值。

一、湿地保护区

湿地保护区主要分布于敦煌西湖国家级自然保护区（图9-8）、八棱墩-塘墩湖湿地自然保护区和干海子候鸟自然保护区内。敦煌西湖国家级自然保护区位于疏勒河下游故河道的湾窑-马迷兔-玉门关一带，是一个以湿地生态系统为主要保护对象的自然保护区，保护区总面积990万亩，核心保护区297万亩，其中湾窑一带面积最大，约49.5万亩，保护区内生长胡杨、柽柳、罗布麻、芦苇、梭梭等127种植物，并栖息黑颈鹤、大白鹭、秃鹫、大天鹅、野骆驼、鹅侯羚等122种动物；八棱墩-塘墩湖湿地保护区是“甘肃安西县疏勒河中下游省级自然保护区”的一部分，位于安西县北截山南麓，北桥子以北，西起八棱墩，东到塘墩湖，近20年湖塘干涸，泉水出露点已大为减少；干海子候鸟自然保护区（省级）位于北石河下游，总面积9.9万亩，其中湿地水域面积4.5万亩，湿地占保护区面积的45.6%，保护区内生长芦苇、罗布麻、梭梭、红柳、白刺等植物。根据湿地的定义，上述地区湿地地下水位应恢复至1m以内。

图9-8 疏勒河中下游自然保护区位置图

敦煌西湖自然保护区地下水的补给主要由三部分组成，疏勒河地下潜流补给、党河地下潜流补给和南部山区小河流及其地下侧向径流补给。从1966年出版的1∶10万航测图上可以看出，疏勒河干流在后坑以东为间歇性河道，在后坑以西为干涸河道，双塔水库建成运行后，玉门关一带已很少有河水流入，而党河和疏勒河地下潜流流入保护区的水量概算约6300万m³/a。南部山区流入保护区的小河流有：小多坝沟、多坝沟、崔木土沟、敦煌南湖的西土沟、新工三坝、黄水坝、山水沟等，南湖各沟谷泉水总溢出量6210万m³/a，农灌截引约3000万m³；崔木土沟、多坝沟和小多坝沟的年径流量约1566.17万m³/a，初步估算南部山区目前流入保护区的水量约5000万m³。根据中科院寒区旱区环境与工程研究所编制的《河西走廊（疏勒河）项目疏勒河综合开发项目对区域生态环境影响研究》（2003年9月）中提出的敦煌自然保护区生态用水面积为37.554万亩，其中沼泽湿地和水域面积13.659万亩，占36.37%，保护区总需水量（净）14306万m³/a。扣除侧向径流补给量，尚差3006万m³。因此，要使规划区湿地地下水位恢复至1m以内，南湖灌区应大力开展节水灌溉措施，减少用水量，同时，可考虑从南湖和阳关修建长68km的输水渠道或管道，直接引用农闲水，以确保湿地生态系统的水位。另外，双塔水库每年应向下游放水1.80亿m³，这样下游湿地及其他植被才不至于继续恶化。八棱墩-塘墩湖湿地地下水主要接受昌马洪积扇西缘桥子—店子河一带泉水溢出量的补给，据安西县水电局提供的资料，20世纪70年代～80年代初，桥子泉水流量为0.25m³/s，年径流量788万m³，到90年代后期泉水流量减少为0.18m³/s，减少了0.07m³/s，年径流量减少为566万m³，减少了222万m³，水库蓄水量由252万m³减少为212万m³，减少了40万m³/a，70年代～80年代初桥子共有农灌井5眼，年开采量8万m³，而到90年代后期开采量增加到40万m³。据此分析桥子地区水资源由20世纪80年代后期的818万m³，减少为592万m³，减少了21.8%。维持和恢复该区湿地的有效措施除昌马灌区农灌节水外，还应增大昌马水库的弃水量，目前昌马水库规划弃水2.1亿m³/a，以满足昌马盆地生态用水量。昌马灌区兔葫芦排水干沟的水已流入湿地保护区内，给该区补水。昌马西干渠八支渠渠尾位于桥子以东14km处，可延伸到桥子，向桥子一带供水。

干海子在历史上是北石河下游的一个海子（小湖泊），新中国成立前已干涸。20世纪60年代中期，因昌马灌区饮马农场、黄花农场的开发，增加了灌溉水和洗盐水之后，灌溉回归水和洗盐水经饮马、黄花排水干沟流入北石河，增加了北石河的水量，而使干海子复活了。1983年入海子水量3400万m³，但在20世纪90年代以来，由于人为因素北石河下泄水量减少了，到2000年“干海子”又干涸了。2004年实际调查时，湖底成了疏松的盐碱地，基本无植被，湖中心人工开挖深2m的浅井未见到水。2003年8月～2004年6月疏勒河管理局累计从昌马水库、赤金峡水库调水2100万m³引入北石河中，但水距干海子还有5km处已渗漏殆尽，未能入海。值得庆幸的是，水流经过的洼地里红柳长势良好，小鸟飞翔，野鸭戏游，生机盎然，别有风味。本次规划从赤金峡水库向北石河放水5800万m³/a，在满足现状生态用水的基础上，可逐渐恢复干海子湿地水域面积。

二、自然保护区

安西县西湖沙生植被自然保护区是《甘肃安西县疏勒河中下游省级自然保护区》的主要组成部分之一，其范围：东起安西北大桥、百旗堡城一线，西至县界，北至望杆子北戈壁一线，南至县界。总面积157.8万亩，其中天然胡杨林8895亩，柽柳林15万亩，其余为灌、丛草植被，主要生长白刺、枸杞、甘草等。

甘肃省安西极旱荒漠国家级自然保护区分南北两片。北片位于北纬41°以北的安西县北部，为北山山地的一部分，面积达3900km²，虽属疏勒河流域但水资源完全依赖北山山地降水和地下水补给，不受项目影响。南片位于安西县东南部榆林河以东，踏实-锁阳城-布隆吉一线以南，占有疏勒河冲积扇绝大部分及榆林河冲积扇，面积4000km²，南片核心保护区位于安西县南部，地理坐标：东经96°00′00″～96°18′30″，北纬39°56′20″～40°22′20″，总面积10.05万亩，其北缘部分在区内主要分布于安西北桥子—锁阳城一带，其中北桥子一带属于盐生草甸核心保护区。地理坐标：东经96°12′40″～96°14′20″，北纬40°21′40″～40°22′20″，面积0.9万亩，外围1.95万亩为缓冲区。重点保护生长黑柴、麻黄、红柳、骆驼刺等耐盐植物。

据前人研究，疏勒河流域常见的胡杨、柽柳等乔灌木林良好的生长最适宜地下水位埋深1～4m，4～6m生长较好，大于7m生长不良，大于10m干枯死亡；草甸植被生长良好的最适宜地下水位埋深1.5～3.5m，3.5～4.5m生长较好，5～6m生长不良，大于7m干枯死亡（表9-11）。

表9-11 疏勒河流域常见植物生长状态与地下水埋深的关系

由此可以确定，本区地下水位埋深5m为生态较适宜水位，埋深7m为生态中度到重度破坏预警水位或土地沙化临界水位，水位5～7m为生态重点保护地带。根据上述二区所处的地貌位置，在不使土壤盐渍化程度进一步加重的情况下，地下水位应恢复至3～5m以内。

根据前述中国科学院寒区旱区研究所的报告，安西两块自然保护区生态需水量1.5217亿m³，本次拟采用昌马水库弃水2.1亿m³/a，双塔水库弃水1.80亿m³/a以增大地下水的入渗量补给量，使水位恢复至植被良好生长所需的最佳水位变幅之内。

三、沙漠化地分布区

区内沙漠化土地主要分布在黄墩子农场-南梁、西湖西、锁阳城-兔葫芦、花海盆地北部、黄花农场、敦煌哈拉池等地。

土地沙漠化是特定自然条件下植被退化、衰亡的结果，“寸草遮丈风，流沙滚不动”也形象地说明了这一点。植被以三种方式影响风蚀：①植被起到风与地表隔离层的作用，免除了风与地面的物质和能量交换；②分散地面以上的风动量，从而减小了气流与地面物质之间的动量传递；③阻止被蚀物质的运动。根据风蚀实验资料，当植被盖度大于60%时，有微弱风蚀或无风蚀；60%～20%为中度风蚀；小于20%为强度风蚀（表9-12）。而植被覆盖度又与地下水埋深关系非常密切（表9-13）。

表9-12 不同植被盖度与土壤风蚀量的关系

表9-13 地下水埋深与植被盖度、沙漠化土地的关系

由表9-13可以看出，当地下水位埋深5～7m时，植被出现不同程度的退化，土地出现轻—中重度沙化现象；水位埋深大于7m，植被全面退化，土地严重沙漠化。

区内西湖一带的沙化地已归入沙生植被自然保护区，其阈值的大小按保护区的要求确定；黄墩子农场北部一带以荒漠化为主，多生长盐生、沙生草甸植被，株高一般小于0.5～1.00m，植被覆盖度小于15%，属强度沙漠化土地，因草甸植被根系深度有限，因此地下水位应控制在4m以内；锁阳城-兔葫芦地处昌马戈壁边缘，现状地下水位埋深较大，达7～10m，植物生长不良，风沙作用强烈，属重、严重沙化区，考虑到所处位置相对较高，地下水位应恢复到7m以内，具体可通过西干渠调水以增大地下水的入渗量；其他沙化区多属轻—中度区，分布面积相对较小，周围多被林草田地包围，地下水位应控制在3～5m以内。

四、盐渍土分布区

区内盐渍化土、轻盐土除部分改良为农田外，其余大部分已归入自然保护区，其环境阈值按保护区的要求确定；中—重盐土目前规划改良或正在改良的有八片，分别是：安西的向阳、雁脖子、王家槽子、兔葫芦、七道沟农场南、七墩滩，以及花海盆地的毕家滩、独山子一带。上述改良区总面积46.76万亩，其中地下水位埋深小于3m的面积为28.7万亩。改良技术方法主要是通过开挖排碱沟、竖井抽水等将地下水位降至2.5～3m以下。其余重—严重盐土区，因土壤含盐量太高，或地势低洼难于排水等原因目前尚难以改良。重—严重盐土区表层常常结有一层厚2～5cm的盐壳，致密坚硬，大多属于原生盐土，是土壤改良脱盐盐分的最终聚集地。笔者认为人类不可能将疏勒河水千百万年带来的盐分全部消耗掉，或长期溶滤于埋深大于3m的地下水中，而只能通过改良等措施将盐分集中迁移到某几个地段，从而使大部分地段成为可用之地。因此在不易改良的重—严重盐土区地下水位应回归自然，顺其自然。

五、农灌区

农灌区目前尚未出现大面积土壤次生盐渍化现象，但在敦煌—五墩一带，因地下水位强烈下降（水位埋深已达10～30m），已出现一些环境地质问题，如月牙泉湖水域面积逐年减少，五墩一带灌区的渠边树、埂边树出现树叶枯黄、树梢干枯、发育不良等现象。据调查分析，出现这些环境问题的主要原因是地下水开采量剧增和农灌节水使地下水入渗补给量减少所致。因此，在此类地区地下水位尚未恢复至树木根系所能汲取水分范围之内以前，节水措施应充分考虑树木的需水量，否则将会出现难以预料的后果。在此类地区地下水位也应恢复至7m以内。具体可采用增大地表水的引用量，减少地下水的开采量，使地下水逐渐恢复至7m以内。