新疆塔里木盆地地理水文氣候特徵及沙漠治理方向
地理特徵:盆地北面有天山山脈,南面是崑崙山脈和阿爾金山脈,西面是帕米爾山脈。這些山脈高度在4000米到6000米,有些高峰超過8000米。盆地西面,在柏米爾山脈和天山山脈之間,有一個相對較低,寬約100公里的缺口。同樣,在盆地的東面,在天山山脈和和阿爾金山山脈之間,也有一個寬約200公里缺口。但西面缺口海拔仍然超過3000米,東邊缺口海拔約2000米。
盆地東西長1500公里,南北寬約600公里,面積達53萬平方公里,海拔高度在800至1300米之間,地勢西高東低,盆地的中部是著名的塔克拉瑪干沙漠,邊緣為山麓、戈壁和綠洲。
水文氣候特徵:由於深處大陸內部,周圍又有高山阻礙,使得濕潤空氣難以進入和逸出,加上盆地西面主要刮西南風,盆地東面主要刮東南風,使得盆地的水系循環處於一個獨立程度很強的系統。盆地年降水量不足100毫米,大多在50毫米以下,極為乾旱。盆地水系年循環量大約800億噸(通過計算盆地各個河流年徑流量、流動地下水及降雨量得出)。
盆地水系循環模型:冰雪融化後流進各條河流及滲透到地下(約600噸),經過地表蒸發變成水蒸氣,水蒸氣被熱空氣帶到高空,除少量變成雨水(年約200億噸)回到地面外,大部分被周圍的高原山脈捕捉,變成冰雪,還有極少部分被高層大氣帶走了,同時,也有極少量的水氣被從高空帶來。被帶走的水和帶進來的水數量基本上相等,達到一個進出平衡,系統水量基本上穩定在一個常數。
盆地水循環周期:從雪水融化開始計時,到水流動到沙漠的最遠處,到蒸發升至天空,再到雪山凝固成冰雪,作為水的一個循環,期間所花的時間就是循環時間。由於空氣中的水蒸氣非常少,可以認為水蒸氣在天空中的滯留時間很短。
盆地水的循環時間很重要,這個時間關繫到要確認的盆地的總的水量,如果這個時間是6個月,那麼根據上面的模型,盆地水的實際保有量為:800x0.5=400(億方),也就是400億噸的水每年要周轉2次。以下的計算推測,都是按照盆地的水,年周轉一次算。
人類活動對水系循環的影響:
最近幾十年,我國加大了對沙漠的治理,幾十年的治沙經驗看,草方格沙障法效果似乎不錯,其方法是:設置 1米x1米大小的草方格沙障固沙固水,這個方法設置後,有截留降雨的作用,尤其是對冬季的降雪,更能夠控制在原地而不被風吹走。因此提高了沙層含水量,實踐結果看,使2米厚的沙層含水率從1%增加到3%~4%以上,正由於草方格沙障能夠固定流沙,改善沙丘水分條件,從而保護了沙生植物的生長。這個方法在像內蒙這樣的沙漠治理上,效果是不錯的。但是,在一個封閉系統裡,總的水量是一定的,一個地方的水增多,必然導致別的地方的水的減少。當人類向沙漠推進,植被向沙漠深處覆蓋時,必然增大水的蒸發,增大空氣中的水含量,加速系統內水的循環。使得系統內河流總年徑流量增大,給我們造成一個治沙有效的假象。但是,增大水的蒸發,必然會增大空氣中的水汽含量,增加降水的同時,也會增大水汽的逃逸,打破系統原有的平衡,最終會導致系統內的水量減少!所以,這個方法在塔里木盆地只能是一個短期方法,對長期的治理反而有害!
要想改造盆地,使得盆地變成一個沃土,一個糧倉,一個魚米之鄉,就要打破目前的這個水系平衡,使得系統內的水量增大。要打破這個平衡,就得使進大於出,必須要有外來的水,讓進盆地的水多於出盆地的水。從盆地的地理特徵看,每年水蒸氣被帶出盆地的量不超過10%,大約在80億噸上下。由於目前盆地水系基本平衡,所以每年水蒸氣被帶入的量也有80億噸。
如果從盆地外向盆地內額外每年調入80億方的水,那麼平衡被打破,當重新平衡時,系統內的循環水量就達到現在的兩倍,即1600億噸。系統內循環的水量比原來增加了一倍,即增加了800億噸,達到1600億噸,也相應增加了發電潛力年5400億千瓦時。當這1600億方的水被蒸發時,會帶走大量沙漠的熱量,使得沙漠夏天的最高溫度降低。
實際情況可能要比上面推算的複雜的多,影響可能也要大的多。
系統水蒸汽年逃逸量這裡估計是10%,如果實際比這個量少,那麼調水效益會更高。
當塔里木盆地內年循環水量達到2,000億方時,將是目前600億方的3.3倍,盆地內的氣候將會有明顯的變化。首先,2,000億噸的水蒸發需要吸收大量的熱,必然使得盆地的夏天氣溫降低,冬天氣溫升高。其次,由於地表溫度降低,導致降雨大幅增加,年地表水的蒸發量也會大幅降低,惡劣風沙天氣將大幅減少。
經濟效益:
農業收益:盆地面積8.5億畝,可耕種面積將達4億畝,加上內蒙、青海、甘肅等沙漠改善的收益,光農業年產值就超過1萬億元人民幣。
水力發電的收益:目前盆地地表年循環水量約600億方,大部分都是高原雪山上4,000米海拔流下來的,到盆地海拔1,200米。年發電潛力超過4,000億度(大約是三峽水電的2倍,三峽總投資約2100億元人民幣),按0.5元的銷售價格算(發電加電網),年收益可達2000億元。
治理建議: 盆地治理是一個投入少,收益大的投資,但總投資較大,建議由國家統一規劃,統一管理,分步進行。
1)先用無人機對盆地邊緣高原山脈100公里內的地貌做三維圖,根據三維圖,在雪水多的海拔4000米以上的高原上,在可建造水庫的地方勘探,看看土質的水密性,必要時要做堵漏措施。
2)利用當地地形,開挖一些高原人工水庫,再把附近的雪水引導到這些水庫,特別要重視雪山背面的。目前,盆地所有600億方循環水水源都可以看作是迎向盆地這一面雪山的雪水,而雪山背向盆地的另一面的雪山,都流向了別的地方。如果把原來流到別的地方水,也就是雪山背向盆地的那一面的雪水,引向盆地,那麼就相當於從盆地外給盆地供水,屬於外來水。
盆地北面的天山山脈,目前往南流入盆地的水年約300億立方米。而山脈北面雨水非常充沛,伊利哈薩克州就在天山山脈北面,其河流年徑流量達363.2億立方米。改造後使天山山脈往北流的雪水流向南,引向盆地,大約能增加年50億立方米的水。如果把伊利東北面的博羅科努山一起治理,使雪水留到山腳下的博斯騰湖(我國內陸最大的淡水湖,海拔1048米,),再流入塔里木盆地,那麼每年還能增加另外的50億立方米。如果治理配合發電,發電量年可達500億度!
盆地南面的崑崙山山脈,由於受到喜馬拉雅山脈的阻擋,濕氣難以到達。這一地區的治理,效果不大,但估計能增加20%的水量,也就是總量增加40億立方米。增加年發電能力200億度。
做完這一步後,年調入盆地水量增加了140億噸,導致系統循環水量達到2000億噸,增加發電能力年12240億千瓦時(是目前三峽發電能力的6倍,三峽總投資約2100億元人民幣)。
3)藏水北調。
調水路線:
唐古拉山山脈----》
通天河(海拔4500米以上,目前年徑流量120億方)---》
(150公里)---》鄂陵湖、扎陵湖(海拔4272米)----》
(50公里)--》冬給措納湖(又名托索湖、黑海。在瑪多縣)(海拔4082米)---》
出流經西北隅的托索河流入柴達木河(長約170公里)----》
爾後注入南霍魯遜湖(海拔2670米)(G315國道)----》
(800公里)---》到塔里木盆地
說明:唐古拉山山脈位於中國西藏。是青藏高原中部的一條近東西走向的山脈。山脈高度在6,000米左右,最高峰各拉丹冬海拔6,621 米,唐古喇山(峰名)6,099米。唐古拉山脈(Tanggula Mountains)兩側山麓平原海拔4,600~4,800米,因而相對高差僅為1,300~1,500 米。雪線海拔5,400~5,500米。山峰上發育有小型冰川,為長江、瀾滄江、怒江等大河的源地,也是通天河的發源地。通過治理,截留部分長江、瀾滄江、及怒江水源,引向通天河,使得通天河年徑流量超過200億立方米。G109國道穿過唐古拉山山脈,施工便利。
通天河離鄂陵湖、扎陵湖只有150公里,落差超過220米,發電潛能年120億千瓦時(按唐古拉山治理後,通天河年徑流量200億方算)。投資額按每公里3億元算,總投資450億元人民幣。
鄂陵湖、扎陵湖到冬給措納湖50公里,落差190米,投資150億元,發電能力年100億千瓦時。
冬給措納湖從西北口流入柴達木河,西北口我沒查到海拔高度數據,估算3500米。柴達木河流入的南霍魯遜湖海拔2670米,發電潛力年450億千瓦時。
南霍魯遜湖到塔里木盆地800公里,落差達1400米,可以鋪管到塔里木盆地發電,潛力可達年760億千瓦時。
這一階段的建設直接增加發電能力年約980億千瓦時。水進塔里木盆地後,增加盆地循環水量2000億噸,增加發電潛能年約13600億千瓦時。
通過上述3步的治理後,流入塔里木盆地的水量每年達到340億立方米,使得盆地內循環水量達到年4000億立方米,發電潛力年24480億千瓦時。而治理河流的發電包括藏水北調的年980億千瓦時和天山山脈治理的年500億千瓦時和崑崙山山脈治理的年200億千瓦時。總達年26000億千瓦時
4)青藏高原的治理
青藏高原的治理難度較大,見效也慢,看不到直接的收益,但長遠看非常有必要,建議從新疆治理後的收益中,提取部分,作為青藏高原的治理資金。青藏高原治理好後,會大幅增加高原植被,也會大幅增加水汽進入塔里木盆地及新疆內蒙。治理方法和第二條一樣,把高原雪山,特別是喜馬拉雅山脈的雪山,背向盆地一側的雪水,引向盆地一側。這樣就會打破目前的平衡,使得進的多出的少,這樣積少成多,最終小溪就會聚成大湖。