如何通过西北沙区咸水的资源化利用,破解河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战生态用水困局?

How to crack the ecological water dilemma of ‘the battle against desertification on the edge of Hexi Corridor–Taklimakan Desert’ through the resource utilization of salty water in the Northwest Sandy Area?

问题年度:2024 问题类型:工程技术难题 学科领域:生态环境 学科细分归类:环境科学,环境工程,生态学

推荐机构:中国水利学会

咸水利用 干旱半干旱区 防沙治沙 阻击战

问题描述

2023年6月6日,习近平总书记在加强荒漠化综合防治座谈会上指出,力争用10年左右时间,打一场“三北”工程攻坚战。要突出治理重点,全力打好黄河“几字弯”攻坚战、科尔沁、浑善达克两大沙地歼灭战和河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战。然而,我国西北地区气候干旱,降水稀少,水资源匮缺,打好打赢河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战面临着严重的生态用水缺口。因此,就地开采利用地下咸水、半咸水、微咸水(以下简称咸水),是从根本上解决河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战生态用水问题、全面提升西北地区荒漠生态系统质量和稳定性最为有效的途径之一。

问题背景

河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战区域总面积192万平方千米,跨越新疆、甘肃、内蒙、青海等82县,沙化土地面积近100万平方千米,约占全国沙化土地面积的59%。虽然阻击战区发育的内陆河流总径流量达500亿方,但这一区域的径流深度不足40毫米,河网密度介于0.10-0.20 千米/平方千米,存在极为显著的空间分布不均衡性。因此,河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战建设范围大,生态用水面广,现有水网体系难以全面覆盖。而我国咸水分布区面积约150万平方千米,绝大部分分布在西北地区,特别是塔里木盆地、罗布泊洼地、吐哈盆地、河西走廊、柴达木盆地形成集中连片分布区。从空间分布来看,我国西北地区咸水分布区与河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战区高度重合,可以为阻击战区大跨度、分布式开展防沙治沙提供水源便利。

河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战区水资源负荷超载,生态用水缺口大,水资源挖潜面临挑战。根据国家林业和草原局《三北工程六期建设重点项目布局及任务》给定的目标,力争到2025年和2030年,河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战区分别完成沙化土地综合治理面积57.3万公顷和112.3万公顷,通过初步测算需要新增生态用水量分别为17.2亿方和33.7亿方。目前,阻击战区水资源利用已处于超载状态,且农业用水高达90%以上,而直接用于生态建设的水资源量不足5%。同时,在全球变化背景下,西北地区山区来水量和降水模态的不确定性加大,增加了阻击战区水源供给和生态用水的失配风险,生态用水的稳定性难以保障。通过跨流域调水、人工增雨、产业结构调水等增加生态用水尚存在一定技术滞后性。因此,解决河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战区生态用水缺口依然存在着不确定性。

我国西北沙区咸水储量巨大,据相关资料,全国地下咸水储存量约14.7万亿方,其中微咸水276.72亿方、半咸水121.51亿方,可开采总量为198亿立方,主要分布在塔里木盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地、柴达木盆地等地区。据《塔克拉玛干沙漠地区水资源评价与利用》一书的初步估算,仅新疆的塔克拉玛干沙漠地下水资源储存量约8.1万亿立方,大约相当于150条黄河和8条长江的多年平均径流量。目前,西北沙区地下咸水绝大部分仍处于原始的天然状态,供给充足稳定,资源化应用前景可期。

最新进展(截止问题发布年度)

我国西北沙区咸水资源化开发技术多点发力,咸水生态利用已初见成效,取得了以下科研试验进展:(1)筛选出了一批可用于生态建设的耐盐植物种,攻克了咸水育苗、咸水灌溉造林等技术难题,形成了流沙地咸水灌溉造林技术模式,在塔克拉玛干沙漠腹地建立了基于咸水灌溉的沙漠植物园,建成了世界上第一条穿越流动沙漠的塔里木石油公路生态防护林工程;(2)采用膜法开展咸水淡化技术试验示范并取得了较好的效果,淡化至含盐量1万毫克/升咸水至5千毫克/升(畜牧业用水)的运行成本为1.2元-1.7元/吨,达到饮用水标准的运行成本为2.1元-2.3元/吨;(3)围绕沙漠地下水的开采利用,开展了沙漠光伏发电技术试验,在南疆可利用小时数1400小时/年左右,可满足沙漠中光伏发电水处理需求。

总体来看,西北沙区咸水储量巨大,但开发利用量小、利用率低,且具体储量、开发潜力,不同部门、不同专家说法不一,差异较大。未来应当围绕地下咸水储量、空间分布、时空动态过程、开发利用潜力及生态环境效应等问题,布局西北地区咸水生态利用科技攻关项目,研发集成咸水生态利用关键核心技术和模式,提出咸水生态利用科学方案和技术途径。

重要意义

综上所述,河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战正面临着严峻的生态用水困局,而我国西北沙区咸水储量大、咸水分布与河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战区在空间上高度重合、资源化应用前景可期,是破解河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战生态用水困局的有效途径。

针对河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战区咸水状况和生态用水的差异性,可以推动开展不同咸水类型程度、不同地理环境条件和不同防沙治沙工程的咸水生态利用的先导试验和产业化、工程化应用,为解决河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战的生态用水、推动咸水综合利用产业和荒漠生态产业发展提供示范样板。

通过融合西北地区防沙治沙的升级和新能源大基地建设的提速,跨部门、跨行业联合打造“咸水+光伏”的特色生态产业园,可以推动立项建设西北沙区咸水资源化利用和清洁能源开发的协同发展模式,例如:(1)沙漠光伏淡化咸水技术研发与产业化应用;(2)以生态工程和荒漠生态产业种植基地建设为重点,发展咸水生态利用和生物医药产业;(3)围绕区域煤炭、石油、有色金属等矿产资源开发中高盐环境下的生态恢复与污染修复,构建高盐环境污染控制和修复基地。