[发明专利]基于汊渗轮灌的西北荒漠区河道生态修复系统及构建方法

说明书

基于汊渗轮灌的西北荒漠区河道生态修复系统，包括生态工程体系、汊渗轮灌体系；步骤1，构建汊渗轮灌系统；步骤2，构建生态修复系统试验区；步骤3，通过汊渗轮灌效果反馈修正生态修复系统；将流域内“闸‑堤‑坝‑泵”生态工程措施与自然沟道、汊河的面状输水方式相结合，创新性地提出植被的灌溉新理念和灌溉模式，最大限度地将水资源用于保护性植被，极大地提高了西北荒漠区河道生态修复效果；本发明的方法具有原创性鲜明、理论技术先进、实际效果显著、推广价值巨大的特点。

技术领域

本发明属于西北荒漠区河道生态系统修复技术领域，具体涉及基于汊渗轮灌的西北荒漠区河道生态修复系统及构建方法。寒旱荒漠区内陆河河道保护性植被汊渗轮灌的新理念、新技术、新制度及其生态修复系统的构建方法。

背景技术

我国西北旱区内陆河是国家重点保护的生态脆弱区和我国“丝绸之路”经济带建设的核心区，降水稀少，且蒸发强烈，如塔里木、河西走廊等地年均蒸发量在1800mm以上。近50年来，塔里木河在以水资源开发利用为核心的高强度人类经济、社会活动的作用下，生态环境日益退化，塔河水系逐渐演变成为由阿克苏河、叶尔羌河、和田河、开都河-孔雀河及塔河干流组成的“四源一干”水系格局，如图1。特别是塔里木河下游生态环境严重退化，河道断流，尾闾罗布泊及台特玛湖相继干涸，土地荒漠化加剧，荒漠河岸胡杨林面积日趋萎缩，地下水位大幅度下降，沙漠化过程及风蚀作用加剧，沙化面积扩大，生物多样性严重受损，成为塔里木河最严重的生态灾难区，已经严重影响了该地区经济正常、稳定、可持续的发展。

针对塔里木河下游日趋严峻的生态问题，为了恢复旱区内陆河流域生态环境，确保社会经济系统安全运行，2001年起我国针对塔里木河等内陆河流域开展了一系列的生态环境综合治理工作，编制并实施了《塔里木河流域近期综合治理规划》等内陆河流域生态保护规划，以挽救塔里木河下游濒消亡的“绿色长廊”。为此，从2002年开始，以恢复塔里木河下游生态为目标，我国启动了塔里木河流域近期综合治理工程。在人为努力和自然来水偏丰的共同作用下，2000-2019年向大西海子水库下游河道实施了20次生态输水，共计输水81.61亿m³，平均下泄水量4.13亿m³，超额完成了年均下泄3.5亿m³的预期目标，水流到台特马湖并形成500多平方公里湖面，下游生态环境得到初步改善。

对于地处干旱区的域流而言，河道外陆生植被的灌溉方式决定了灌溉耗水过程，是衔接植被需水过程和生态调度供水过程的核心因素。研究发现，目前塔里木河的生态输水仅采用主河道输水，地下水影响宽度只有1.2km，灌溉范围仅集中在河道两岸的低洼滩地和生态渠道延伸的有限地带，而远离干流河道、地势高的绝大部分区域无法得到有效灌溉，严重威胁陆生植被的孕育、出芽和生长，更不利于远离主河道区域的植被修复和恢复。如图2所示，地下水埋深对胡杨长势有着明显的影响；此外，研究表明，生态输水过程中生态水量过早、过快地离开了灌溉区域，其中下泄水量约有40％退回干流后流入下游湖泊蒸发损失，浪费了有限的、宝贵的水资源。另一方面，塔河干流植被的灌溉以“大水漫灌”、“洪水淹灌”为主，很多生态渠道由于泥沙淤积抬高闸前水位高程导致取水困难以致荒废。因此必须改变输水方式，由传统的单河道输水、双河道输水(图3)演变为双河道+汊河输水、双河道+汊河+面状输水的方式(图4)，抬升地下水位，提高植被对水分的获取能力；同时形成河道内翻板闸-雍水坝-节制闸-抽水泵等工程调控和沟道、汊河的面状输水方式，将输水量反复、持续消耗在河道沿程，使河水储存于地下，以提高沿程植被对水分的利用率，充分发挥生态输水的生态保护作用。

在此背景下，为了扩大灌溉面积、增加灌溉强度和深度、提高灌溉效率，发挥流域内“闸-堤-坝-泵”等生态工程的直接调控作用，提出一种基于汊渗轮灌的西北荒漠区河道生态修复系统构建方法。

发明内容