【科学周刊】人造生态洪水为230万亩河谷林送去甘霖 记者专访教授白涛

　　今年，始于2016年的生态工程有了成果：阿勒泰市额尔齐斯河流域大尺度生态调度与漓漫灌溉，通过流域内多个水库依次开闸凑峰，用一场人造生态洪水，为230万亩河谷林送去甘霖。“七库联调、三次脉冲、漓漫灌溉、多尺度耦合”的生态调度方案，显著改善了荒漠寒旱区河岸带植被与河道内水生生物的生态环境。

　　什么是“漓漫灌溉”？ 它与传统的农田灌溉或洪水漫灌主要有什么不同？此次生态调度预计下泄数亿立方米水量，如何确保这些水能高效、均匀地滋润230万亩林草，而不是白白流走或造成危害……

　　近日，华商报大风新闻记者专访了该项目团队中坚力量与漓漫灌溉技术负责人，西安理工大学科技处副处长、水利水电学院教授/博士生导师，国家级青年人才、教育部组团式援疆团队水文与水资源专业负责人白涛。

》》研究和实践

　　整片河谷迫切需要一场“大水”

　　今年5月13日，阿勒泰市萨尔胡松的冬牧场里，牧民们忙着收拾行囊准备转场，因为一场特殊的“洪水”即将到来。这并非天然灾害，而是始于2016年的生态工程成果：额尔齐斯河流域大尺度生态调度与漓漫灌溉，通过流域内多个水库依次开闸凑峰，用一场人造生态洪水，为整片河谷送去甘霖。

　　上世纪以来，受城市开发、干旱等因素影响，额尔齐斯河流域230万亩河谷林逐年萎缩。作为我国三北防护林体系的重要一环，一旦这道天然屏障失守，南部的古尔班通古特沙漠将北侵，直接威胁沿线群众生活。整片河谷，迫切需要一场“大水”。而破解流域大尺度生态调度难题，探索系统化、科学化、制度化的生态修复新模式，成为摆在科技工作者面前的重大课题。

　　早在2016年，在原额尔齐斯河流域建设管理局局长、现任西安理工大学旱区水工程生态环境全国重点实验室主任、中国工程院邓铭江院士的带领下，西安理工大学黄强、白涛教授及大尺度生态调度团队，便在额尔齐斯河、塔里木河流域开启了生态调度理论研究与工程实践，以河谷林草的漓漫灌溉和野生胡杨林汊渗轮灌为核心技术，展开了一系列卓有成效的研究和实践工作。

　　团队深刻意识到，要破解额尔齐斯河河谷林草灌溉难题，必须立足流域整体，构建科学的水资源调配体系。作为团队中坚力量与漓漫灌溉技术负责人，白涛教授多次深入额尔齐斯河流域实地考察，详细掌握当地地形地貌、水文地质及植被生长状况。

　　团队成员沿着蜿蜒河道跋涉，在广袤河谷中记录每一处地形变化、每一段水流特征，走访当地牧民，收集多年水情与植被生长资料。基于大量一手数据，他们发现传统灌溉方式的诸多弊端：大水漫灌既浪费水资源，又难以精准满足林草生长需求；单纯依赖自然降水，则无法应对日益严峻的干旱挑战。

　　提出漓漫灌溉生态调度理念和工程布局

　　针对这些问题，团队创新提出漓漫灌溉生态调度理念。其核心是将闸坝、阻水堤、格宾渠道、溢流堰、低扬程泵站、牧业大渠等生态工程，与自然河汊、河漫滩有机结合，创建“河湖联通—水势通达—靶区灌溉”的漓漫灌溉范式。通过巧妙的工程布局，让河水按林草生长需求，有控制、有目的地漫灌到不同区域，大幅提升灌溉覆盖率与生态水量利用效率。

　　为将理论转化为实践，团队与新疆阿勒泰地区水利水电勘测设计研究院、中国水科院等单位紧密合作，共同推进漓漫灌溉工程建设。建设中，干支流多个水库的联合凑峰、生态闸和格宾牧业大渠道的精准水流分配、工程设施与自然生态的融合等技术难题接踵而至。团队成员扎根工地、日夜坚守，与施工人员反复试验、优化方案，历经无数次尝试与改进，终于建成了高效的漓漫灌溉工程系统。

　　今年5月20日，枢纽开闸放水。单座水库承载3亿多立方米水量或许“压力山大”，但干支流7座水库联合接力汇聚的洪峰，却能奔流得更远——这便是“七库联调”。对待出库的“洪水猛兽”，既要释放也要驯服：7条牧业大渠如同引导洪水的“高速公路”，将主河道洪水分流灌溉；25座生态闸精准控制水位，确保洪水“不淹民房，只润绿洲”。

　　白涛教授介绍，这场为生态修复“算出来”的洪水持续4天，足以让河谷林草度过关键生长期。待到8月牧民返回草场，洪水退去后，迎接他们的将是更丰茂的牧草。

　　既保护了额河沿岸生态系统

　　又提高了牧民收入

　　10余年来，团队深耕研究，研发出河谷林草漓漫灌溉、野生胡杨林汊渗轮灌、湿地疏漫灌溉等生态灌溉新技术，耦合水库实时生态调度、河道一二维水动力与河岸植被生态灌溉等模型，提出额河“七库联调、三次脉冲、漓漫灌溉、多尺度耦合”的生态调度方案，保障了额河230万亩河谷林草及塔河下游野生胡杨林的生态需水，保障了额河230万亩河谷林草及塔河下游野生胡杨林的生态需水，显著改善了荒漠寒旱区河岸带植被与河道内水生生物的生态环境。研究成果获新疆科技进步一等奖等5项省部级奖励，团队负责人入选智力援疆创新拓展人才计划，为新疆输送专业水利人才30余人，为旱区生态流域规划建设与幸福河湖科学治理提供了科学依据。

　　“在沙漠边缘能长出这么粗壮的树，再过几年，树木长高后，沙丘可能就不复存在了。通过生态修复与保护，草原沙化问题得到进一步遏制。”白涛教授介绍。

　　这场为生态修复“算出来的洪水”，为河谷植被带来了滋养，也为这片土地带来了复苏和希望。数十年的深耕研究和实践，既保护了额河沿岸以河谷林、湿地、牧草为主的生态系统，又提高了牧草产量和牧民收入，实现了额尔齐斯河流域大尺度生态调度的科学化、系统化和制度化，也探索出来一条绿水青山向金山银山转化的有效路径。

　　》》专访问答

　　漓漫灌溉是新型的生态灌溉模式

　　华商报：简单来说，什么是“漓漫灌溉”？ 它与传统的农田灌溉或洪水漫灌主要有什么不同？

　　白涛：漓漫灌溉是一种新型的生态灌溉模式，它区别于以往的洪水淹灌，将河谷两岸的灌溉区域划分成传统的漫灌区和精细化灌溉的漓灌区，漫灌区依靠河道里的生态闸、翻板坝等生态水利工程进行控导人造可控洪水进行灌溉，漓灌区借助生态闸上游的牧业大渠系统进行干支渠系的精细化控制和灌溉，这样就能提高生态水的利用效率、最大化程度实现对河谷生态和湿地的保护与修复。举个例子，就像以往的农业灌溉都是大水漫灌，后来实施滴灌、喷灌等节水灌溉后，既省了水又提高了农作物的产量，利用有限且宝贵的水资源实现了最大的经济效益。

　　用10余年的实践总结各水库放水流量

　　华商报：“七库联调”在漓漫灌溉中扮演什么角色？如何协调这些水库的放水时机和水量？

　　白涛：所谓“七库联调”就是把一条河流干流、支流的所有水库都联合起来，类似于几个兄弟先后上阵，以获得最大的能力值和耐力值。通过“七库联调”凑出来的洪峰流量，为漓漫灌溉提供了灌溉的流量及其持续的时间，是生态灌溉的关键指标。“七库联调”的难度在于，不同的洪水量级，到达下游不同断面的时间是不同的，需要多次的调度实践和模型仿真模拟计算，才能够获得精准的放水时机和灌溉水量。我们通过10余年的生态调度实践，终于总结出来了各水库放水的流量以及凑峰的时机，得以将人造生态洪水像接力棒一样从上游传至下游，从支流传到干流，最终漫溢整片河谷。

　　提出了漓漫灌溉流量的关键阈值

　　华商报：此次生态调度预计下泄数亿立方米水量，如何确保这些水能高效、均匀地滋润230万亩林草，而不是白白流走或造成危害？

　　白涛：水量确定以后，如何让这些有限的水资源形成最大的灌溉效益是摆在我们面前的一大难题。洪峰流量太小，水流上不了河滩，灌溉不了两岸的林草，洪峰流量太大，将会淹掉河谷两岸牧民的房子和农民的耕地。不知道经过多少次模型模拟和数据调试，我们提出了漓漫灌溉的流量保持在1100立方米每秒、持续时间72-144小时的关键阈值，这样既能保护沿河230万亩的河谷林和湿地的生态多样性，又能使得两岸的牧草灌溉得好，更能增加打草量和牧民收入，可以说是一条将绿水青山转化为金山银山的创新之路。

　　是数十家单位同心协力的成果

　　华商报：西安理工大学在“基于漓漫灌溉的河谷林草生态保护关键技术”项目中提供了哪些核心技术支持？

　　白涛：“基于漓漫灌溉的河谷林草生态保护关键技术”是一个集体成果，包括西安理工大学在内的数十家单位共同参与、同心协力，历经十年有余才完成了关键技术和成果的实践应用。其中，中国水利水电科学研究院水资源所的张双虎教授团队、阿勒泰水利水电勘察设计研究院有限公司赵星总经理团队、中科院生态与地理研究所徐海量教授团队、新疆农业大学水利与土木工程学院杨鹏年教授团队等，在河流来水的预报、调度方案的制定以及工程规划与设计等方面贡献了重要的力量。作为漓漫灌溉技术的负责方，西安理工大学团队主要提出了灌区的4级划分、库-闸-渠-泵的灌溉系统以及生态灌溉效果的监测和评估等核心技术支持，保障了调度方案的科学化、系统化和制度化的实施。

　　靶向灌溉系统：一个取水闸控制一片农田

　　华商报：项目中提到建立了“河湖联通-水势通达-靶区灌溉”的漓漫灌溉模式，能否通俗地解释一下这是如何运作的？

　　白涛：正如上所述，漓漫灌溉模式是由河流、水库、干支流的生态闸和两岸的牧业大渠等一系列生态工程组成的，每一个子系统承担着不同的任务。例如农业灌溉系统，在河边有取水闸（也叫龙口），在闸后有一条干渠，干渠连接着若干支渠，支渠再连着若干斗渠，斗渠连接着一片农田。通过闸-干支斗农的农业灌溉系统，将水量从河道调度、输送、配置到田间地头，再将多余的灌溉水通过排水渠汇入河流，形成了一个取水闸控制一片农田的靶向、靶区灌溉系统。“河湖联通-水势通达-靶区灌溉”的漓漫灌溉模式，也是这个道理。通过水库和湖泊、闸群、渠系构成有机的漓漫灌溉系统，可以做到一个生态闸连接牧业大渠，精准控制一片河谷林草灌区。以此类推，将230万亩河谷林草划分成2个一级灌区、12 个二级灌区、16 个三级灌区和 29 个四级灌区的精细化灌区，最终实现河谷林草的靶区、靶向灌溉。

　　沿额河流域的生态系统正逐年复苏

　　华商报：这项工程对于保护“中国野生杨树基因库”和维护阿勒泰地区的生物多样性有什么重要意义？

　　白涛：额尔齐斯河流域的大尺度生态调度和漓漫灌溉工程和实践实施十余年以来，作为我国三北防护林重要组成部分的河谷林生态系统得到了很好的保护和修复，植被覆盖度的显著提升增加东西向生态屏障的纵深和宽度，有效遏制了南部的古尔班通古特沙漠的北侵。作为额河两岸河谷林生态系统重要的组成部分，“中国野生杨树基因库”和科克苏湿地在历经十年的生态保护与修复后，2016年的植被覆盖度已恢复至2000年以前水平。近十年的漓漫灌溉率超过76%，研究区基本实现了应灌尽灌，牧草产量平均增加了5.81万吨。每年在额河两岸河谷林和湿地栖息、越冬的鸟类数量逐年增加。2019年在研究区首次采集到小体鲟，2018年和2020年两次在科克苏湿地采集到我国鱼类新记录种—凯氏七鳃鳗，央视新闻多次报道了生态保护与修复成果。以上种种迹象表明，阿勒泰地区沿额尔齐斯河流域的生态系统正逐年复苏，生物多样性的增加对于加快构建山水林田湖草沙生命共同体具有重要的意义，生态文明建设的阿勒泰范式已经建成。

　　华商报：除了生态效益，漓漫灌溉对当地的农牧业生产和经济发展产生了哪些积极影响？

　　白涛：大尺度生态调度和漓漫灌溉成果不仅保护了沿河两岸的河谷林草和湿地生态系统，重点提高了牧区的打草量，提高了哈萨克牧民的载畜量和经济收入，提高了边疆地区有限且宝贵的水资源利用效率，对于北疆地区畜牧业的高质量发展、民族团结和社会稳定、老百姓幸福指数提升均具有重要的积极影响。

　　如何保证漓漫灌溉的可持续性？

　　华商报：实施如此大规模的漓漫灌溉，目前面临的主要挑战是什么？

　　白涛：目前，大尺度生态调度和漓漫灌溉面临的挑战主要有三，一是对于河流未来来水的预报，特别是周尺度乃至更长遇见期的来水预报；二是生态效益与发电、供水等经济利益之间权衡与让步；三是受极端气候频发带来的不利影响，特别是特枯水平来水的影响，使得漓漫灌溉的关键生态期内无水可调、无水可用。所以，一方面要提升降水、气温和雪线上移等监测和预报精度，做要应急调度预案，另一方面要增加科普宣讲，让牧民理解极端枯水条件下的难处和窘境，提前做好合理的载畜量规划和布局。

　　华商报：气候变化背景下，流域水资源管理可能存在不确定性，未来如何进一步优化漓漫灌溉和生态调度策略？

　　白涛：全球在气候变化和强人类活动双重作用下，洪水、干旱等极端事件频发，增强了水资源开发利用的不确定性。在流域尺度的水情不确定性及其预测难度显著增加、河流来水普遍减少（如黄河、渭河流域）、区域用水需求持续增加的情况下，水资源供需矛盾将日益突出。为此，为了保证大尺度生态调度和漓漫灌溉的可持续性，我们提出了两大策略。其一，综合考虑前几年的生态灌溉效果和土壤墒情，从节流层面上进一步优化漓漫灌溉的洪峰流量；其二，开展流域内引调水工程建设，从开源层面上加强漓漫灌溉水源的补充，保障生态保护与高质量发展之路的绿色和永续。

　　》》专家简介

　　白涛，西安理工大学科技处副处长，水利水电学院教授、博士生导师。入选中组部国家级青年人才计划，教育部组团式援疆团队水文与水资源专业负责人，青海省“青洽会”特聘专家，新疆维吾尔自治区“援疆团队”负责人，陕西省秦岭生态环保“青年学者”。兼任中国-非洲水协第一届青年委员会委员、中国自然资源学会水资源专委会委员。近年来，围绕边疆寒旱荒漠区水资源集约利用和生态问题，开展流域大尺度水资源配置、生态调度与保护修复专项研究。主持科技部、基金委等国家级项目7项。科研成果获省部级科技进步一等奖1项、二等奖3项，发表论文140余篇，其中SCI论文50余篇。

　　华商报大风新闻记者 任婷

相关热词搜索：