西安理工大学科研团队扎根边疆,研发生态灌溉系统——
让干旱的河谷焕发生机
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5月20日,额尔齐斯河漓漫灌溉工程枢纽开闸放水(资料照片)。 西安理工大学供图

“通过持续进行的生态修复与保护,沙漠边缘种的树苗终于成活了。再过几年,树木长高了,草地沙化问题就能得到进一步遏制。”9月1日,看着额尔齐斯河沿岸茁壮成长的树苗,西安理工大学教授白涛对记者说。

河谷两岸亟待“甘霖”

额尔齐斯河的河谷两岸林草茂密,一直是牧民心中珍贵的“绿色天堂”。

然而,20世纪以来,受开发、干旱等因素影响,额尔齐斯河流域230万亩河谷两岸的林草逐年萎缩。这里是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,直接影响沿线群众的生活。

2016年开始,在中国工程院院士邓铭江的带领下,西安理工大学教授黄强、白涛及学校的科研团队,在额尔齐斯河、塔里木河流域开启了一场生态调度理论研究与工程实践的艰苦探索。

团队成员沿着蜿蜒河道跋涉,记录每一处地形变化、每一段水流特征,走访当地牧民,收集多年以来的水情与植被生长资料,发现整片河谷迫切需要一场“大水”。

破解流域大尺度生态调度难题,探索系统化、科学化的生态修复模式,是科技工作者面临的重大课题。基于大量一手数据,科研团队发现,依赖自然降水,无法应对日益严峻的干旱挑战,而传统灌溉方式又难以精准满足林草生长需求。他们意识到,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。

经过近10年的实践,团队总结出一个规律——用灌溉方式解决干旱问题,水量既不能太小,也不能太大。但是,精准的生态灌溉流量阈值在天然条件下基本不可能实现。

“植被不会‘说话’,无法告诉你它是不是缺水了。所以,我们决定用漓漫灌溉这种精准的生态灌溉方式,把水输送到河谷林的根系。”黄强告诉记者。

只润绿洲不淹农田

5月13日,新疆阿勒泰市萨尔胡松草场里,166户牧民忙着收拾行囊,准备转场。因为一场特殊的“洪水”即将到来。

这场“洪水”并非天然灾害,而是持续了近10年的生态灌溉工程——额尔齐斯河漓漫灌溉工程,终于竣工。西安理工大学的科研人员要用一场“人造洪水”,为整片河谷送去“甘霖”。

4天时间里,这场“人造洪水”奔涌近520公里,润泽了11个乡镇27个村落。

“洪水”竟然能被精准控制?科研团队是如何做到的?

实施漓漫灌溉,开闸流量是核心。流量不足,灌溉效果打折还浪费水源;流量太大,若没有完善的工程控制,就可能淹没牧民房屋、牛羊和耕地,好事也会变坏事。

针对这些问题,团队创新提出生态调度理念,将闸坝、阻水堤、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,建立起“河湖联通—水势通达—靶区灌溉”调控系统,确保水流只润绿洲不淹农田。

“通过特别设计的工程布局,我们让河水按林草生长需求,有控制、有目的地漫灌到不同区域,从而大幅提升灌溉覆盖率与生态水量利用效率。”黄强说。

绿色廊道不断延伸

为将理论转化为实践,科研团队积极推进漓漫灌溉工程建设。

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,将技术难题逐个突破,实现额尔齐斯河干支流多个水库联合凑峰,实现生态闸和格宾牧业大渠道的精准水流分配,实现工程设施与自然生态的有机融合……

5月20日,枢纽开闸放水。超3亿立方米的水流顷刻间喷薄而出,灌溉着沿岸的河谷林草;7条牧业大渠将主河道的水分流,下游的25座生态闸精准调控着水位线。

“如今,我们通过水利工程精准把握水流,让‘洪水’也能造福人民,为额尔齐斯河流域带去生机。”黄强介绍,这场为生态修复“算出来”的“洪水”,帮助河谷林草顺利度过了关键生长期。

8月,牧民返回草场时,“洪水”已经退去,迎接他们的是丰茂的牧草。

近10年,西安理工大学团队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,提出了额尔齐斯河“七库联调、三次脉冲、漓漫灌溉、多尺度耦合”的生态调度方案。

科学的生态灌溉调度,保障了额尔齐斯河流域230万亩河谷林草及塔里木河下游野生胡杨林的生态需水,有效灌溉面积达172万亩,将牧草平均产量提高30%,年均净增加牧草产值近7000万元。

团队的研究成果为旱区生态流域规划建设与幸福河湖科学治理提供了扎实的科学依据,先后获新疆维吾尔自治区科技进步奖一等奖等5项省部级奖项。

如今,额尔齐斯河谷重焕生机:曾经因缺水枯黄的草地绿意葱茏,树木抽出嫩绿枝芽,河谷林草覆盖率显著提高,天然的杨树基因库得到有效保护,额河杨、银白杨等珍稀树种茁壮成长,绿色廊道不断延伸。(记者 郭诗梦 通讯员 李博)



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