七、下游扇形灌区——金塔灌区的典型分析
1．灌区的基本形态
金塔灌区地处讨赖河(北大河)下游，在酒泉以北有夹山横亘，北大河穿峡而过，此即鸳鸯峡。新中国成立前已修鸳鸯池水库，拦蓄北大河水，浇灌金塔县土地。自水库修建以后，已无洪水汇入黑河干流。
金塔灌区是一个三角形的扇形灌区，南高北低，三角形顶点即鸳鸯池水库。该水库为了发电，在其下游修建了解放村水库，为反调节之用。金塔灌区四周均有沙漠包围，东部最大。下游地下径流方向分别向东和向西，向西流向生地弯；向东即原北大河老河方向。
主要干渠分东西两支，往北则分支较多。主要干支渠间分布有若干盐碱地带及零星沙丘，从大轮廓看似一个整体，实则内部并不连成一片，显得支离破碎。
金塔灌区为单一水源非闭合型灌区。绿洲面积(扣除中部沙丘)804km2(120.6万亩)。现实有耕地和林地40万亩(1990年作者调查数)，占绿洲面积的1/3，显然属于稀疏绿洲。
2.水资源
鸳鸯池水库1956—1990年实测水文资料，平均年径流量3.45亿m3,与上游冰沟及新地水文站年径流变化相一致。上世纪八十年代来水量平均3.15亿m3，比多年均值略少。
鸳鸯池水库以下有解放村水库及另一小水库板滩水库，这两座水库由于修建于平原洼地，周围为戈壁沙漠，所以蒸发渗漏损失很大。因此灌区每年可利用水量仅2.58亿m3。
3.水平衡分析
现有耕地34.4万亩，人工林、草地5.6万亩，天然林地12.5万亩(不灌溉)。若林地灌溉量按农田的1/2计，则亩均毛用水量713m3/亩，略大于其他灌区。由于是扇形灌区，水的重复利用率很低，因此毛用水量就是净耗水量。可见净耗水量为张、临、高灌区的一陪。绿洲净耗水为214m3/亩，这样的绿洲为次级绿洲。
上述计算是按照总干渠引水量计算的，若按鸳鸯池水库下泄水量计算，上世纪90年代平均下泄量为3.15亿m3，则亩均毛用水量为870m3/亩。说明金塔灌区水的利用率很低。
4.地下水变化及其水质
地下水埋深由南向北递减，1990年南部6～13m，中部1.5～4m，北部在2.0m以下。在20世纪80年代，南部降幅3～4m，中部上段1～2m，下段0.3～1.0m，北部为0.1～0.7m。
全灌区地下水水质分布：县城周围及以南矿化度一般小于1.0g/L;西坝～古城～东坝一线(三角形中偏北)以南地区0.7g/L～2.0g/L；东北大庄子、牛头弯3g/L～5g/L；北部新沟、上寺沟一带达7.0g/L，西北部西移至郑薛墩一带为4.0g/L。而生地弯附近矿化度低于1g/L，是由于花城湖地下径流补给之故。
从现场调查，北部有大面积的盐碱地分布，中北段也有不少盐碱地。总的印象是耕地和盐碱地、沙荒地插花，显得绿洲支离破碎。另外，还有个特点是沿每一条干渠，形成一绿色带，渠间则为荒滩地、沙地及盐碱地，形成所谓“葡萄藤式”的灌区。由于绿色是一个长带，构不成绿洲整体，这就产生了所谓“晒衣绳效应”，蒸发量特别大。
5.珍惜淡水资源，控制淡咸早混。
在三角形灌区上段，大部分地下水水质较好，一般不超过2.0g/L。但在一些多盐碱地段，其地下水矿化度要高得多，已经有一部分咸水层分布。因此灌溉回归水一部分进入咸水域，造成淡咸旱混。因为淡水只一次利用就成为废水，是水资源最大的浪费。至于在下游段，地下水基本为咸水，干渠所输送的淡水，全部是一次性利用，因此在避免咸淡早混方面应当成为水资源应用中的重大问题，这个问题在西部地区是普遍存在的。
6．关于金塔地区水资源利用模式(金塔模式)的讨论
（1）鸳鸯池水库近年来水量(出库水量)3.15亿m3，考虑水量损失因素，金塔总干渠每年进入水量可按3.0亿m3计。达到这一目标要尽很大的努力，首先要研究解决两个平原水库的问题，最好近期废除。第二改善鸳鸯池水库下游输水渠的标准。(www.xing528.com)
（2）灌区发展的总体目标是扩大耕地面积，改善周边生态环境，提高总体生产力水平(这里主要指农业生产)。而治理和发展的技术要求是水资源集约利用和灌区绿洲密集化。
①农业用水量控制在2.5亿m3，耕地面积由现状40万亩发展到55万亩，近期不再增加，达到亩均水资源量(耗水量)455m3/亩，毛用水量达到550m3/亩～600m3/亩，差值约0.7亿m3，这要靠提取地下水来解决，目前井采量约0.4亿m3。生态用水按0.5亿m3计，主要解决绿洲内部人工林带、高产草业的用水，和洗盐用水。
②由于鸳鸯池水库库容不能完全蓄纳上游秋冬来水量。因此可以考虑利用秋冬水来改造灌区中游的盐碱地，将其盐分排入北部规划的排盐洼地。第二将一部分水量回灌地下水，回灌区选在灌区的上段，作为地下水库，一则稳定地下水位，二则提供下年度井灌之需，回灌方法可利用加大冬泡地水量的办法。
③扩大淡水域及使绿洲中上段密集化。
利用秋冬余水，汛期大水期间放水改造中部夹滩地、盐碱荒地，使其成为良田。同时将地下水碱水域逐出主灌区，使灌区大部分地下水为淡水或较淡水所控制，此亦为大面积利用地下水(二次利用)提供条件。这样上述两个目的均可达到。
④在干渠之间开明渠网及井群，形成排水系统，在灌区的最北部选东、中、西三处洼地做为排盐区。同时相应发展耐盐灌木林或草地，以作为人工防护林体系的一部分。
（3）“金塔模式”。从水利管理及金塔灌区远景发展的目标要求出发，可以将全灌区分为以下区域：①上游河灌井灌人工回灌区；②中部井渠混灌区，加大井灌面积；③中北部河、井混灌洗盐区，高矿化井水抽入渠中混合，推广渗灌、滴灌等先进灌水技术；④灌区北缘灌林排盐区，尽量利用2g/l～5g/l的高矿化水发展外围沙漠防护林带，及发展草业。
7.在扇状灌区普遍采用以色列模式的途径
所谓以色列模式就是灌区输水管道化，农业灌溉喷、滴、渗灌化，水量完全控制，不产生回归水，水分进入土壤层后，完全被作物所利用。要做到这一点，必须在硬件上要有大量的投资，因此目前还难以实现，只能在一部分地段实施。我们把先进技术放在灌区的下段，目的是实现对水资源的最后一次利用，总体上增加水资源的重复利用次数，尽可能在所谓扇形灌区提高水的利用率。
8.金塔灌区的环境用水量
（1）全县环境用水量可按三项计算：
第一项。盐改、治荒用水。主要用在灌区中下部位的盐碱地改良和荒滩改良，计划用水量0.5亿m3。
第二项。人工林草地灌溉用水量。林草地面积5.6万亩，若亩均用水量按农田的一半计，则为250m3/亩。计1400万m3。
第三项。天然林耗水量。天然林大部分在灌区外围分布在东部羊井弯，东北部及西北部，约计12.5万亩。以沙生植被及红柳、沙枣、胡杨等林种为主。由于这些地区地下水埋深浅，多小于2.0m，所以靠地下水维持生存。地下水的补给靠灌区地下水径流供给。天然植被带净耗水采用350mm，则亩耗水量为233m3/亩。总计耗水量2900万m3。
以上合计0.93亿m3。占总进入水量的30%。
（2）值得注意的问题
灌区外围的天然植被是维护金塔全灌区生态环境的重要保障。它的生长靠地下水维持。正常情况下，沙枣林区地下水位不能降到5m以下，否则将致植被枯萎或死亡。应采用地下水最优埋深这一指标。即限制埋深降至2.5～3.0m以下。
提出一个目标：在灌区实行优化管理(按“金搭模式”)及部分地段推行以色列模式，增加灌溉面积以后，(按前述达到55万亩)，要控制使灌区外围地下水埋深不能降的太多，否则将招致灌区生态环境的恶化。
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