2020年9月18日至20日,甘肅省高階科技專家協會組織國內雨洪資源研究方面的專家在敦煌陽關召開“乾旱內陸區雨洪資源綜合利用研討會暨沙漠都江堰模式 ”研討會。
此次會議由甘肅省高階科技專家協會、中國科學院西北生態環境資源研究院和敦煌飛天產業園聯合舉辦。出席此次會議的甘肅省高階科技專家協會成員有會長楊生榮、副會長何延忠、秘書長史瑞玲、副秘書長白光祖、常務理事劉蔚、司建華、王培豪、莫興邦、理事郭平;中國科學院西北生態環境資源研究院科研處負責人也參加了此次會議。
會議邀請了南京水利科學研究院劉勇主任作“流域洪水資源利用評價理論與實踐”的報告,甘肅省水利科學研究院王軍德所長作“西北地區流域雨水利用技術”的報告,甘肅省水土保持研究所所長金彥兆作“甘肅農村雨水利用30年”的報告,中國科學院西北生態環境資源研究院司建華研究員作“無控制性工程地區洪水疏滲蓄綜合利用技術”的報告。
會議期間,與會成員對河西走廊西端西土溝流域107條山區洪水溝道、洪水分級疏流-綜合攔蓄-滲濾淨化試驗示範區、洪水資源化-冷水養殖-肥水種植的水資源高效利用試驗示範區、粘土固沙-石堤阻沙-生物防沙綜合風沙防禦技術試驗示範區進行了考察。
據悉,“沙漠都江堰”位於甘肅省河西走廊的最西端,在敦煌西南60公里的陽關鎮,南部與阿克塞縣相鄰,西部為庫姆塔克沙漠,自古就是通往西域的門戶和“絲綢之路”南路的必經關隘。該地區自然條件惡劣,環境問題突出。第一,氣候極端乾旱,水資源匱乏,多年平均降水量僅為40毫米,蒸發量是降水量的80多倍,嚴重缺水。第二,區域上游山區溝多、坡陡、流程短,暴雨集中,屬洪水無控制性工程地區,短時間容易形成最大洪峰流量,在每年的汛期受到來自祁連山北坡肅北和阿克塞洪水的威脅,洪水危害嚴重。第三,區域內有陽關林場風沙口、黨河風沙口、西戈壁風沙口、大泉風沙口等重要的風沙口,庫姆塔格沙漠每年向敦煌綠洲內部推進1-4 米,風沙危害嚴重,文化遺產和自然遺蹟受損嚴重。該區域面臨缺水、水患與沙害多重威脅。因此,如何對洪水進行管理,減少洪水危害;如何將洪水變為有用的水資源,解決缺水問題;如何利用洪水資源,達到生態治理的目標,是面臨的重大挑戰。
敦煌飛天產業園透過與中國科學院西北生態環境資源研究院聯合攻關,理論上,基於高解析度DEM資料,透過匯流單元提取,確定了洪水匯流區域;明確了內陸河山區洪水形成、轉化過程機理;技術上,基於地表水與地下水轉化原理,提出了內陸河山區洪水分級疏流-攔蓄-滲濾淨化技術方案;構建了洪水資源化-冷水養殖- 肥水種植為一體的洪水資源高效利用技術體系;形成粘土固沙-石堤阻沙-生物防沙綜合風沙防禦技術體系;構建洪水資源化-高效利用-生態治理的一套完整技術體系,形成以“水害”治“沙害”的“沙漠都江堰模式”。
沙漠都江堰模式:一是形成了洪水分級疏流-綜合攔蓄-滲濾淨化的洪水治理模式。透過在洪水傳播路徑修建分洪河道,多級疏流將洪水引入沙漠彙集;透過沙漠砂礫孔徑大的特點,將洪水透過下滲過程匯入地下含水層,形成沙漠“地下水庫”;透過側向滲流過程再將地下水轉化為地表水,將過濾滲流的水資源攔蓄變為清潔水,形成了洪水分級疏流-綜合攔蓄-滲濾淨化的洪水治理模式。
二是形成了基於特色農業的洪水資源高效利用模式。“沙漠都江堰”生態工程將攔蓄的水淨化後用於高寒冷水虹鱒魚養殖,透過公司加農戶的模式,實現鮭鱒魚養殖標準化。透過冷水魚養殖產生的有機肥水,發展無核白葡萄種植。形成了基於特色農業的洪水資源高效利用模式。
三是形成了基於生態恢復的洪水資源綜合利用模式。在上游區,將帶有大量泥沙的洪水透過樞紐調蓄覆蓋於沙漠表面形成板結層,有效地阻止了沙地的活化,即形成典型的粘土固沙效果,達到了以洪治沙的目的,構成了防止沙漠東移的第一道生態屏障;在中游區,透過側滲淨化抬升了局地地下水位,涵養地下水源,使得依賴於地下水生長的天然植被得以恢復,達到了生物治沙的效果,構成了防止沙漠東移的第二道生態屏障;在下游區,將滲漏過濾的洪水透過河道收集轉化為清潔水,成為可利用的水資源,在此基礎上透過植綠種樹,恢復退化的生態系統,構成了防止沙漠東移的第三道生態屏障。透過以上三大生態屏障建設,形成粘土固沙-石堤阻沙-生物防沙綜合風沙防禦技術體系。有效遏制了當地沙漠化發展趨勢,取得了顯著的生態效益。
四是形成了以“水害”治“沙害”的生態治理新模式。“沙漠都江堰”生態工程將解決的關鍵技術鎖定在洪水河道分級疏流、攔蓄、滲濾淨化幾個方面,在減輕洪水造成災害的同時增加地下水的補給和溢位量。針對內陸河流域“水患”與“沙害”的雙重威脅,構建了洪水資源化-高效利用-生態治理的一套完整技術體系,形成以“水害”治“沙害”的生態治理新模式。
沙漠都江堰的治理成效:(1) 變水害為水利,達到防洪保安全。將上游山區1500km2的107條河道彙集的洪水分級疏流-攔蓄-淨化,變水害為水利,達到了防洪保安全、保水源的目的。
(2) 增加可利用水資源量。技術實施後,西土溝流域的流量由0.35m3/s提高到1.1 m3/s,增加0.75 m3/s。水資源可利用量增加4倍。
(3) 達到了生態治理的目標。已形成粘土固沙面積30km2,荒漠化治理面積134 km2 ,形成了保護陽關的21 km生態屏障,把沙漠推出村莊5.6 km,形成了6.4 km2的生態溼地。
(4) 形成了以“水害”治“沙害”的生態治理新模式,促進了迴圈經濟的發展。
沙漠都江堰的工作也得到了社會各界的認可。2014年,“沙漠都江堰”生態工程研發出的洪水疏流—滲濾—攔蓄技術、高寒生態產業技術”等5項技術,作為“乾旱內陸河流域生態恢復的水調控機理、關鍵技術及應用”專案的支撐性內容之一,獲得“國家科技進步二等獎”。中國科學院在此設立了中國敦煌沙漠最前沿的院士工作站。2015年,“沙漠都江堰”生態成果被列入2015年中國生態城市建設綠皮書,被作為生態文明建設的典範納入改革生態建設成果。2016年,“阿爾金山東段北坡區域水資源開發利用及其生態環境構建模式研究”獲甘肅省水利科技進步一等獎。被瞭望新聞週刊報道稱為是中國“十三五”治水的新思路。2020年有關洪水資源化綜合利用技術模式被《今日中國》作為中國方案整刊向全球報道。