甘肃省鸳鸯池水库群生物治沙护库技术应用与发展

仲香梅

(金塔县鸳鸯池水库管理所，甘肃 酒泉 735300)

0 引 言

鸳鸯池水库群位于甘肃省河西走廊中端北部、巴丹吉林沙漠边缘的金塔县，遭受风沙侵害严重，每年有大量的泥沙随风入库沉积，淤积日益增大，兴利库容减小，降低了水库的调蓄功能，影响水库综合效益。金塔县根据库区的风沙灾害特点和地形地貌特征，因地制宜，于1996年开始逐步推行滴灌节水生物治沙护库技术[1]，在水库群周围由内到外形成“护、阻、固、封”的综合生物防淤固沙隔离防护林带[2]，减缓沙尘对水库填埋淤积的危害。

20世纪30年代以来，很多国家开始关注生态建设，先后实施防沙治沙林业生态工程，例如，1934年美国实施的“大草原各州林业工程”(又称“罗斯福工程”)，1948年前苏联实施的“斯大林改造大自然计划”等生态建设工程，但因忽略当地的气候、水温、地质等生态因素和成效，按照既定规划设想造林，客观上不但没有阻止沙漠扩展的势头，反而破坏了原有的植被[3]。自1949年以来，中国治沙科研人员积累了大量宝贵资料，在防风治沙，沙生植物选择等方面取得了较好的成果，在防护铁路、交通、农田沙害等方面提供了系统的治理经验，但在水利行业，利用生物治沙进行防淤护库，减缓沙尘对水库的淤积危害，相关经验还较少。

经过20多年的不懈努力，在鸳鸯池水库群周边种植滴灌林带0.1万多hm2(1.5万多亩)，形成了集防风固沙、生态保护于一体的绿色屏障，改善了当地生态环境。本文主要对鸳鸯池水库群周边积沙带生物治沙护库技术进行介绍，总结取得的主要经验和成就，为沙漠化地区水库防沙治沙提供技术支撑。

1 水库群工程与区域条件

1.1 水库群工程

鸳鸯池水库位于金塔县城西南约12 km的夹山峡谷内，于1943年6月开工建设，1947年5月建成蓄水，是中国利用现代科学技术修筑最早的第一座黄土心墙土石坝水库，主要拦蓄讨赖河、洪水河、清水河等3条季节性河流的冬春余水和夏季洪水，经解放村水库调蓄后引入鸳鸯灌区绿洲。鸳鸯池水库、解放村水库、板滩水库统称鸳鸯池水库群。水库群总库容1.278亿m3，坝址以上流域面积12 439 km2，多年平均径流量3.508亿m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖、旅游等综合效益为一体的大(2)型水利枢纽工程，保灌着金塔县3.62万hm2(54.4万亩)耕地和5.33多万hm2(80多万亩)林草地，惠及12.7万人，是金塔县人民赖以生存和经济社会发展的重要水利设施，也是金塔县重要的粮、棉、油、糖生产基地的生命之源。但由于受特殊气候影响，库区周边流动沙丘多，移动速度快，进库沙量多，水库淤积日益增大，致使兴利库容减小，降低了水库的调蓄功能，严重影响水库的综合效益和使用寿命。经2018年甘肃省水利水电勘察设计院测定，水库建库以来总淤积量已达5 919万m3，年均淤积量为84.6万m3，严重降低了水库的调蓄功能。

1.2 区域条件

1.2.1 地理位置

金塔县地处甘肃河西走廊西端，东西长250 km，南北宽400 km，总面积1.88万km2。地处蒙新荒漠和巴丹吉林沙漠边缘[4]，三面环沙，境内地势平坦。平均海拔1 260 m，以绿洲、沙漠、荒漠相间存在，其中沙漠化面积1.21万km2，占64.4%，绿洲面积0.119万km2，占6.3%。土地沙漠化严重，气候干燥，干早缺水，植被稀疏，风大沙多，生态环境十分脆弱，易发生土壤侵蚀，风力作用是土壤侵蚀的主要外营力。尤其是鸳鸯池水库群，三面被沙丘包围，形成长达75 km的风沙线，风沙侵蚀严重，是甘肃受风沙危害(仅次于民勤县)最严重的县(市)之一。

1.2.2 气候条件

鸳鸯池水库群区域深居欧亚腹地，远离海洋，水汽不易输入，具有显著大陆性气候特点，夏季酷热，雨量稀少，蒸发强盛，干旱多风，昼夜温差大；冬季严寒，少雪多风，沙尘暴频繁。鸳鸯池水库多年平均水面蒸发量为1 523 mm，年降水量仅62.9 mm，主要以暴雨形式集中在5～9月，最大积雪深度 8 cm；多年平均气温 8.5 ℃，极端最高气温 40.5 ℃，极端最低气温-29.6 ℃；多年平均风速3.0 m/s，最大风速25.0 m/s。

1.2.3 土地利用概况

金塔县的土地利用结构非常单一，辖区内大部分为戈壁荒漠沙丘，自然条件严酷，土地利用难度大，全县70%以上的经济资源，来源于鸳鸯池水库群灌溉的鸳鸯灌区绿洲，以种植业为主，是河西走廊重要的粮、棉生产基地，农业资源丰富。农业种植主要是小麦、啤酒大麦、棉花、油料、甜菜、瓜类、香料、制种等。林果业种植主要是葡萄、枸杞、桃、杏、梨、甘草、苁蓉、树莓、红枣等。而每年频繁的大风和强沙尘暴天气，使大量的沙尘长驱直入，沉积库区，水库群库存水量远远不能满足设计的灌溉任务，严重制约了当地社会经济的协调发展。

2 生物治沙护库的思路与措施

由于特定的地理位置及特殊气候的影响，鸳鸯池水库群遭受周边风沙填蚀侵害十分严重，每年有大量的泥沙随风入库沉积。根据西北多风沙灾害的气候特点和金塔县地形地貌特征，以因地制宜、因害设防、突出重点、综合治理为原则，采取“政府主导、项目支撑、义务投工投劳、全社会参与”的多渠道筹资办法推广利用高新节水生物治沙技术，在鸳鸯池水库群西、北岸重点风沙口，形成滴灌生物防风固沙隔离林带，从而大幅度减少减缓沙尘对鸳鸯池水库泥沙填埋淤积的危害，改善鸳鸯池水库周边沙漠生态环境，护库治沙。

2.1 供水系统

鸳鸯池水库群的西侧是戈壁荒滩，地表裸露，其上有风积细沙，仅有零星旱生植被分布，土壤物理黏粒少、透水性强、持水力低，有机质及养分贫乏，若无水源保证，植物很难成活。鸳鸯池水库群生物治沙护库采用高新滴灌供水系统，主要有水泵、蓄水池、压力罐、输水管道等4部分组成。利用泵站提取水源至压力灌，再用输水管道将水通过毛管上的滴头直接送到灌木根部进行局部灌溉，使水分的渗漏和损失降到最低限度，具有均匀、定量且持续的特点，不会破坏地表土壤结构，不会发生地表径流，做到只灌作物而不灌土壤，而且可长时间使作物根区的水分处于最优状态，具有节水、省工、成活率高等优点。

目前在鸳鸯池水库群西北边共投资345万元，架设高低压线路3.14 km，打井3眼，修建管护站150 m2，开挖积沙沟1万m，埋压草方格8.16 hm2(122.4亩)，安装四级滴灌供水管线27条103.31万m，营造防风固沙林带近200 hm2(3 000亩)。林木成活率达到95%以上[2]，长势良好，单株平均高度达到1.86 m，单株灌木丛固沙量达0.58 m3，每年可减少进库沙量20万m3，累计积沙量达180万m3。

2.2 树种选择及栽植技术

由于鸳鸯池水库所在区域自然条件较差，很多树种都无法正常的生长，树种选择不合理，不仅浪费大量的人力、财力和物力，而且难以成活，不能取得固沙成效。根据西北多风沙的气候因素，在水库周边采取压沙种草，增加植被，植树造林，绿化荒山等形式进行治沙护库，从根本上治理水库的沙害。根据土壤及气候条件，在危害区、流沙活动区和沙源控制区，分区域按照“适地适树”的原则[5]，采取前固后拉、控制流沙等方法，选择具备抗寒、抗旱、耐瘠薄、耐风蚀、耐沙压，分枝多、易繁殖、防风固沙能力强等特点，采用沙生乔木和灌木结合的混交造林方式，形成一条生物隔离林带，阻止沙丘的移动，从而减轻沙尘暴对水库填埋淤积的危害，改善鸳鸯池水库周边沙漠生态环境。在迎风坡，主要以乔灌木红柳、梭梭、花棒、毛条等沙生植被为主覆盖沙丘[2]；在背风坡，以耐干旱的胡杨、沙拐枣树种为主，阻挡沙丘移动，从而实现两个方向限制流动沙丘的移动[5]。目前已经选育特别耐旱的树种有红柳、梭梭、花棒、毛条、沙拐枣等树种，值得在沙地造林上进行广泛推广。起苗木时应注意不伤根，不损苗，栽植前苗木根系先打浆，为防流沙危害根茎部位，栽植深度比苗木原床面深5 cm，栽植后填土踩实，以利保墒，当天栽植后，应及时用配套滴灌设施灌水，以保证苗木成活。

2.3 林带设计

林带走向与主害风向(西北方向)垂直，根据水库与林带的相对位置，林带走向选为南北方向，通过合理的栽植林木实现对流动沙丘移动的限制。

林带宽度及间距与滴灌管网布设相配套，考虑到防护效果与施工方便，林带宽度为15 m，带间距为10 m，防护林带为5行一带的多带式。株行距为2×3 m，穴与穴之间呈“品”字型排列，栽植时，为保证成活率，每穴栽植2株。

2.4 播种及补水措施

春季是植树造林的较好季节，此时选择无病虫害的苗木进行栽植，并做好灌溉、施肥等后期管理工作，一般可取得较理想的成活率。雨季来时沙质土壤墒情较好，种子播种后有相对充足的水分满足其萌发需要，而且穴播存活的苗木有较强的适生能力，根系生长较其他造林方式更为强壮，更能适应在沙地的生长。为提高出苗率，应适当提高播种量以抵御流沙侵蚀，增强幼苗扎根的稳定性。另外，由于沙化地区土壤含水量极低，为提高苗木成活率实现对沙化土壤的治理，必须在旱情严重时进行补水。

3 治沙护库工程效益

自鸳鸯池水库群治沙护库工程实施以来，选择红柳、梭梭、拐枣、胡杨等适宜树种，实行“五行一带”混交方式，应用高新滴灌节水技术在水库周边沙丘上营造防护林，苗木成活率、保存率均在95%以上，长势良好，单株生长高度达1.86 m，单株积沙量达0.58 m3，有效遏制白水泉沙系对库区的侵蚀。每年相应减少进库沙量近20万m3，整个林带阻沙量已达180万m3，相应增加水库蓄水量100万m3，起到显著的防风固沙护库作用，年创直接经济效益20万元，间接经济效益100多万元。发挥了明显的防风固沙、降低风速、增加林木盖度、改善库区生态环境和保护水库安全以实现调蓄度汛等作用。

金塔县沙漠胡杨森林公园4A级景区，正是生物治沙护库建设工程体系的一部分，也是金塔县半个世纪防沙治沙的有力见证，每年吸引国内外游客300万人次，实现收入500多万元[6]。

4 结 语

在生物治沙护库上，金塔县先后投资3 000多万元，在鸳鸯池水库群周围，栽植以胡杨、红柳、梭梭为主防风固沙林933.3 hm2(14 000亩)，现已成为集防风固沙、生态保护为一体的天然绿色屏障。结果显示，在有地表水补给的情况下，胡杨婆娑，红柳摇曳，地表植被有了明显的恢复，阻止了流沙前移，保护了水库的生态。