李 江，柳 瑩，吳 濤，彭兆軒

（新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

1 研究背景

在新疆，主要河流上游興建攔引蓄等水利設(shè)施、中下游進行農(nóng)業(yè)灌溉是一種主要的水資源開發(fā)利用模式，修建水庫成為解決水資源年內(nèi)分配不均及合理配置與有效調(diào)控問題的重要水利工程措施。新疆自1950年代開始在河流出山口修建了大量的引水渠首和輸水干渠，在下游綠洲內(nèi)修建了很多平原水庫，形成了“上引下蓄”的水利工程分布格局[1]。經(jīng)過多年的建設(shè)實踐，結(jié)合干旱區(qū)水資源特點以及合理配置、高效利用的要求，新疆確立了“山區(qū)水庫—引水渠首—防滲渠道—工程配套—節(jié)水灌溉—地表水與地下水聯(lián)調(diào)—排水控制”等工程優(yōu)化組合的水資源開發(fā)利用模式[2-3]。自1980年代開始，大型山區(qū)水庫建設(shè)步伐日益加快[1]。截止2019年，全疆（不含兵團）已建、在建及擬建水庫578座、總庫容260億m3，其中平原水庫338座，總庫容35.4億m3，水庫數(shù)量及庫容分別占全疆的58.5%、13.6%；山區(qū)水庫240座，總庫容223.9億m3，水庫數(shù)量及庫容分別占全疆的41.5%、86.4%。

新疆遠(yuǎn)離海洋，四周高山環(huán)繞，具有“三山夾兩盆”的獨特地貌特征。山區(qū)分布眾多河流、而河流出山口的地方大多數(shù)均發(fā)展成為人工綠洲。極端干燥的大陸性氣候形成了“冷、熱、風(fēng)、干”的特點，而高寒、高海拔、高地震、深厚覆蓋層、多泥沙、少水文資料等特殊條件（“三高一深一多一少”）使新疆形成了以修筑當(dāng)?shù)夭牧蠅螢橹鞯乃畮齑髩胃窬諿4]。這些水庫大壩獨具特色、別具一格，如烏魯瓦提水利樞紐連獲大禹獎、魯班獎、詹天佑獎，1997年開工建設(shè)時是當(dāng)時中國最高的面板砂礫石壩[5]；2019年下閘蓄水的葉爾羌河阿爾塔什大壩則號稱“新疆三峽”（壩高164.8 m，基礎(chǔ)防滲深度100 m）；有的地處嚴(yán)寒地區(qū)，如在最冷的地方修建的混凝土壩[6]（年平均氣溫2.7℃、RCC重力壩、高121.5 m）；有的河谷狹窄、樞紐布置復(fù)雜，如大石峽水庫[7]（面板砂礫石壩、壩高247 m、世界最高面板壩）；有的防滲墻最深達186 m，如大河沿水庫[8]；有的壩很高、庫容不大，但建設(shè)難度很大，如尼雅水庫[9]（瀝青心墻壩、壩高131.8 m）、大石門水庫[10-11]（地震設(shè)防烈度9度、瀝青心墻壩、壩高128.8 m）；有的泥沙問題突出、水庫調(diào)度面臨極大考驗，如米蘭河山口水庫[4]（多年平均含沙量10.1 kg/m3、瀝青心墻壩、壩高83 m）。已建、在建百米級以上大壩27座，多項關(guān)鍵技術(shù)獲國家、水利部、自治區(qū)等獎勵，為我國筑壩技術(shù)進步提供了重要技術(shù)支撐。

2 水庫建設(shè)成就

截止2019年，全疆共建各類水庫（不含尾礦庫）578座，其中已建512座、總庫容174.3億m3；在建50座、總庫容74.3億m3；擬建16座、總庫容10.77億m3；合計總庫容260億m3，有力地保障了農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)生活供水的需要。兵團目前共建各類水庫（不含尾礦庫）144座，總庫容35.1億m3。

表1給出了各地州、兵團水庫建設(shè)基本情況（考慮兵團水庫絕大多數(shù)都是平原水庫，調(diào)節(jié)能力有限，后文分析不再統(tǒng)計兵團水庫）。按照多年平均水資源量來分析，北疆東疆地表水資源總量403億m3，已建水庫483座，總庫容138億m3，水資源開發(fā)利用率達34%；南疆地表水資源總量401億m3，已建水庫173座，總庫容71.4億m3，水資源開發(fā)利用率達17.8%；總體上北疆水庫數(shù)量和調(diào)蓄能力明顯多于南疆。山區(qū)水庫數(shù)量相對少，但調(diào)蓄能力大，大中型水庫一共113座，庫容占總庫容96.3%，其中大型29座，而庫容占總庫容77.6%，由此可見發(fā)揮巨大調(diào)蓄能力的主要還是山區(qū)大型水庫。

表1 新疆各地州、兵團水庫按建設(shè)性質(zhì)分類統(tǒng)計

2.1 分年代建設(shè)情況新疆水庫的建設(shè)整體上呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢。全疆水庫在2010—2020年達到了建設(shè)高峰期，在這十年中共建水庫136座，占全疆水庫總量的23.53%?！笆濉币詠?，根據(jù)新疆社會經(jīng)濟發(fā)展需求[12]，規(guī)劃十余座大型水庫，總庫容75億m3；在南北疆布局30余座中型水庫，總庫容15.27億m3。目前已經(jīng)開工建設(shè)的大型水庫有7座，擬建的有3座。北疆地區(qū)以流域控制性工程為主，主要任務(wù)是供水兼顧發(fā)電；南疆地區(qū)結(jié)合塔里木河流域生態(tài)治理在四條源流上均布置了控制性工程，這些水庫均為綜合利用的水庫，具有生態(tài)供水、灌溉、防洪、發(fā)電等綜合任務(wù)。1990—2000年處于水庫建設(shè)的低谷，該時期共建水庫46座，僅占全疆水庫總量的7.96%。全疆水庫按建設(shè)年代分類情況如圖1所示。

圖1 全疆水庫按建設(shè)年代分類

北疆、東疆、南疆的水庫建設(shè)在1990—2000年均有所下降。北疆和東疆在2010—2020年達到了水庫建設(shè)的高潮時期，分別修建水庫74座和27座；南疆有兩個水庫建設(shè)的高峰期，1950—1960年共建水庫33座，2000—2010年共建水庫38座。

2.2 分地州建設(shè)情況新疆下分14個地州，全疆（不含兵團）建設(shè)各類水庫578座，總庫容259.4億m3，其中北疆共建水庫328座，東疆共建水庫67座，南疆共建水庫183座。兵團各類水庫144座，其中大型11座、中型33座，小型100座，分布在13個師，總庫容35.1億m3（以下分析不含兵團水庫）。北疆包括阿勒泰、塔城、伊犁、博州、昌吉、克拉瑪依和烏魯木齊，分別建壩94座、70座、28座、12座、94座、7座和23座，其中阿勒泰和昌吉建壩數(shù)量最多，占全疆水庫大壩的32.52%。東疆包括吐魯番和哈密，吐魯番建壩19座，占全疆水庫大壩的3.29%；哈密建壩48座，占全疆水庫大壩的8.30%。南疆包括巴州、和田、喀什、阿克蘇和克州，分別建壩21座、58座、60座、24座和20座，其中喀什建壩數(shù)量最多，占全疆水庫大壩的10.38%。見圖2。

圖2 各地州水庫數(shù)量占比

2.3 山區(qū)水庫與平原水庫全疆共建578座水庫，其中北疆山區(qū)水庫174座，總庫容131.749億m3，平原水庫154座，總庫容17.7億m3；東疆山區(qū)水庫34座，總庫容2.3億m3，平原水庫33座，總庫容1.5億m3；南疆山區(qū)水庫54座，總庫容91.8億m3，平原水庫129座，總庫容16.2億m3。北疆山區(qū)水庫建設(shè)中，?。?）型水庫75座，數(shù)量最多，占北疆山區(qū)水庫總數(shù)的43.1%；大（1）型水庫4座、大（2）型水庫14座、中型水庫50座、小（2）型水庫31座。東疆水庫建設(shè)中，沒有大型水庫，中型水庫8座、?。?）型水庫11座、?。?）型水庫15座。南疆水庫建設(shè)中，大（1）型水庫2座、大（2）型水庫10座、中型水庫25座、?。?）型水庫16座、?。?）型水庫1座，其中中型水庫數(shù)量最多。全疆山區(qū)水庫建設(shè)數(shù)量（按規(guī)模）如圖3所示。

北疆平原水庫建設(shè)中，大（2）型水庫4座、中型水庫20座、小（1）型水庫89座、小（2）型水庫41座，小（1）型水庫占北疆平原水庫總數(shù)的57.8%；東疆平原水庫建設(shè)中，中型水庫4座、?。?）型水庫15座、?。?）型水庫14座；南疆平原水庫建設(shè)中，大（2）型水庫2座、中型水庫37座、小（1）型水庫82座、?。?）型水庫8座，小（1）型水庫占南疆平原水庫總數(shù)的63.6%。全疆平原水庫建設(shè)數(shù)量（按規(guī)模）如圖4所示。

2.4 水庫調(diào)蓄能力全區(qū)已建水庫512座，其中昌吉水庫數(shù)量最多，高達92座，占已建水庫總量的17.84%。伊犁地區(qū)已建水庫22座，其中大（1）型2座，大（2）型4座，已建水庫總庫容為52.1億m3，約占全疆已建水庫總庫容的1/3。阿勒泰地區(qū)已建水庫84座，其中大（1）型1座，大（2）型6座，已建水庫總庫容為44.5億m3，占全疆已建水庫總庫容的1/4。各地州已建水庫數(shù)量與庫容見表1和圖5。

圖3 全疆山區(qū)水庫建設(shè)數(shù)量（按規(guī)模）

圖4 全疆平原水庫建設(shè)數(shù)量（按規(guī)模）

全疆山區(qū)水庫共計262座，總庫容225.8億m3。阿勒泰地區(qū)的山區(qū)水庫有58座，總庫容為60.1億m3，在各地州山區(qū)水庫總數(shù)和總庫容上均位列第一。伊犁直屬縣市共建山區(qū)水庫17座，其中大型水庫7座，中型水庫5座，總庫容53.9億m3，占全疆山區(qū)水庫總庫容的23.9%，位居第二。全疆山區(qū)水庫數(shù)量見圖6。

圖5 全疆已建水庫數(shù)量及庫容

圖6 全疆山區(qū)水庫數(shù)量及庫容

2.5 水庫電站利用水庫發(fā)電是修建山區(qū)水庫的一項重要內(nèi)容，早期新疆水電站很少，最早的水電站當(dāng)屬可可托海小型水電站，采用地下廠房型式[1]。1990年代初建成投產(chǎn)的大山口水電站[13]裝機容量80 MW，年發(fā)電量3.1億kW·h，是當(dāng)時新疆最大的水電站。進入二十一世紀(jì)以來，隨著國家水電開發(fā)政策的調(diào)整，水能開發(fā)全面提速，極大地促進了新疆水電站開發(fā)建設(shè)。已建成的大型水電站有吉林臺一級（460 MW）、恰甫其海（320 MW）、察汗烏蘇（裝機309 MW）、山口（裝機220 MW）、柳樹溝（裝機180 MW）等，正在建設(shè)的有精河（裝機320 MW）、阿爾塔什（裝機755 MW）、大石峽（裝機750 MW）、玉龍喀什（裝機250 MW）等。據(jù)統(tǒng)計，全疆山區(qū)修建的水庫電站63座，裝機容量近6800 MW，年可發(fā)電量220億kW·h，水庫電站中裝機容量大于250 MW的共有7座，其中阿爾塔什水電站是新疆最大的水電站。裝機大于50 MW的水庫電站31座。水庫電站作為清潔能源利用，效益顯著，而且在全疆電網(wǎng)中調(diào)峰能力位居第一。

3 大壩建設(shè)成就

3.1 各種不同壩型簡況進入21世紀(jì)以來，新疆的壩工建設(shè)及筑壩技術(shù)取得了極大的發(fā)展和進步，山區(qū)水庫中大中型水庫建設(shè)步伐顯著加快，各種不同壩型不斷涌現(xiàn)，碾壓混凝土壩、混凝土面板砂礫石/堆石壩、瀝青混凝土心墻壩、堆石混凝土壩等新壩型都有成功應(yīng)用。在“三高一深一多一少”特殊環(huán)境下的筑壩技術(shù)也取得了新突破[4，14]。在地震基本烈度Ⅷ度區(qū)，建成吉林臺一級水電站混凝土面板砂礫石壩（壩高157 m）和恰甫其海水庫黏土心墻砂礫石壩（壩高108 m）[15]；在海拔3000 m的葉爾羌河上游修建了下坂地瀝青混凝土心墻壩（河床覆蓋層厚150 m、壩高78 m）[16]；在年平均溫度僅為2.7℃的山區(qū)修建了RCC重力壩（壩高121.5 m）[6]；在軟巖壩基、壩肩上建成塔西河石門子RCC薄拱壩（壩高109 m）等[1]。多座百米級瀝青混凝土心墻堆石壩相繼開工建設(shè)，很多關(guān)鍵技術(shù)和施工工藝都有所創(chuàng)新。近期在建的大石峽水利樞紐（面板砂礫石壩、247.0 m）是世界上最高的面板砂礫石壩、QBT拱壩（240.0 m）是全國水利行業(yè)最高的拱壩，玉龍喀什[17]（面板堆石壩、230.5 m）是中國最高的面板堆石壩之一，其壩高均超過200 m，也都被納入國家172項重點節(jié)水供水工程中。

全疆已建、在建及擬建水庫578座，其中山區(qū)水庫共240座，包括均質(zhì)土壩52座，黏土心墻及斜墻土石壩28座，面板壩46座，瀝青混凝土心墻壩71座，混凝土及碾壓混凝土壩18座，土工膜防滲土石壩17座，漿砌石壩8座。70 m以上已建、在建及擬建的高壩有62座，其中壩高大于100 m的有27座。在已建成的水庫中，拱壩和重力壩的數(shù)量較少，拱壩僅占全疆水庫總數(shù)的1%，重力壩占全疆水庫總數(shù)的3%。

3.2 土石壩土石壩按防滲材料可以分為瀝青混凝土心墻壩、黏土心墻壩、均質(zhì)土壩、混凝土面板堆石壩、土工膜斜墻壩、土工膜心墻壩和其他混合壩型等。全疆山區(qū)水庫建設(shè)中，均質(zhì)土壩共有52座，瀝青混凝土心/斜墻壩71座，混凝土面板壩46座，黏土心墻壩28座，土工膜斜墻/心墻壩共17座。北疆山區(qū)水庫建設(shè)中，瀝青混凝土心/斜墻壩數(shù)量最多，占北疆山區(qū)土石壩總數(shù)的25.5%，其次是均質(zhì)壩；東疆山區(qū)水庫建設(shè)中，混凝土面板堆石壩和瀝青混凝土心/斜墻壩數(shù)量相當(dāng)，分別占東疆土石壩總數(shù)的21.2%和24.2%，黏土心墻壩和土工膜心墻/斜墻壩數(shù)量較少，僅占6.1%，其余均為均質(zhì)土壩；南疆山區(qū)水庫建設(shè)中，以瀝青混凝土心/斜墻壩為主，占南疆山區(qū)水庫土石壩總數(shù)的46%，其次是混凝土面板壩，占比為24%。

（1）土工膜防滲土石壩。土工膜防滲土石壩進入新疆較晚，1990年代修建“635”水利樞紐工程圍堰防滲開始采用，以后又在策勒縣博斯坦水庫（壩高20 m）、庫爾勒希尼爾水庫（壩高20 m）、克拉瑪依風(fēng)城高庫副壩（壩高23 m）庫盤防滲上得以應(yīng)用。在平原區(qū)砂礫石地層上修建的水庫或調(diào)蓄水池大多都針對庫盤和壩體采用土工膜防滲，實踐證明效果也很好，但需要注意的是薄層混凝土保護下的土工膜耐久性和壩體邊坡穩(wěn)定性需要深入研究，避免產(chǎn)生壩坡失穩(wěn)。在寒冷地區(qū)還一定要考慮壩坡上的導(dǎo)冰坎和排水設(shè)施，避免冬季蓄水后產(chǎn)生問題。勝利水庫（壩高18.1 m）庫盤為巨厚的粗砂和砂礫石構(gòu)成，分兩期鋪設(shè)土工膜389萬m2，徹底解決了庫區(qū)滲漏問題，取得良好效果[18]。

（2）黏性土防滲土石壩。1960年代建成的頭屯河水庫（壩高52 m）和烏拉泊水庫（壩高26 m），是新疆最早的黏土防滲土石壩。隨后又建設(shè)了數(shù)十座黏土心墻壩，如建造在活斷層上的克孜爾土石壩（壩高45.1 m）、635水利樞紐黏土心墻壩（壩高70.6 m）、大西溝黏土心墻壩（壩高90 m）、白楊河水庫黏土心墻壩（78 m），2006年建成的恰甫其海黏土心墻壩（壩高108 m）是新疆最高的黏土心墻壩。經(jīng)過多年運行考驗，幾座水庫建設(shè)時采取的多項措施確保了高寒、高震區(qū)大壩的安全運行。如恰甫其海大壩創(chuàng)新的采用了“自愈型”黏土心墻壩壩體滲流控制及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，取得較好效果[15]。

當(dāng)前受征地困難、土地補償較高的限制，黏土心墻壩發(fā)展呈逐步減少的趨勢，同時由于部分黏土介于分散性和過渡性土料之間，反濾保護設(shè)計及施工比較復(fù)雜，也成為缺乏競爭優(yōu)勢的壩型。其他土質(zhì)類防滲壩數(shù)量也較少，平原水庫已很少獲批，瀝青技術(shù)的發(fā)展促使土質(zhì)防滲體壩有了更多的選擇，因此均質(zhì)土壩和“黏性土心墻壩”將逐步退出歷史舞臺[4]。

（3）混凝土面板砂礫石/堆石壩。1990年代以來面板堆石壩在新疆建設(shè)突飛猛進，因深厚覆蓋層的限制，壩高超過130 m的高壩幾乎無一例外均采用了當(dāng)?shù)夭牧蠅?，壩型均為面板砂礫石/堆石壩，如在建的大石峽水庫、阿爾塔什水庫，即將建設(shè)的玉龍喀什水庫等。近期建成的斯木塔斯水電站面板砂礫石壩（壩高101 m）、吉音水庫面板砂礫石壩（壩高124.5 m），采用了擠壓邊墻、高趾墻替代圍堰、表止水一體化等多項新技術(shù)、新工藝、新材料，為面板壩建設(shè)提供了豐富的應(yīng)用實踐[19]。

自1990年代以來，采用“一防、二限、三排、四濾”的混凝土面板砂礫石/堆石壩壩體滲流控制及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，已成為高地震區(qū)面板堆石壩的代表性壩體結(jié)構(gòu)[20]，“一防”是指必須確保面板、趾板、變形伸縮縫和基礎(chǔ)灌漿等防滲系統(tǒng)的設(shè)計和施工質(zhì)量；“二限”是指當(dāng)面板和接縫一旦產(chǎn)生開裂，墊層料和過渡料應(yīng)具有限制進入壩體滲流量的作用；“三排”是指對進入壩體的滲水必須盡快排出，降低壩體內(nèi)的浸潤線；“四濾”是各填筑區(qū)之間的過渡反濾關(guān)系必須同時得到滿足，確保壩體滲透穩(wěn)定。

現(xiàn)有的待建水庫往往存在著高地震、特殊地質(zhì)構(gòu)造、復(fù)雜筑壩環(huán)境，結(jié)合水資源調(diào)控的需求，山區(qū)控制性水庫的壩高越來越高，高混凝土面板壩建設(shè)的筑壩要求也逐步提高。阿爾塔什、吉音等工程開展的現(xiàn)場大型相對密度試驗及筑壩實踐表明，振動碾壓功率越高、壩體控制干密度越高、壩體沉降變形就越小。百米級至二百米量級的面板砂礫石壩筑壩技術(shù)日趨成熟。筆者統(tǒng)計了15座疆內(nèi)百米級面板砂礫石/堆石壩沉降變形特性，采用砂礫石為主填筑的面板壩普遍變形較小。對百米級高壩來說，填筑相對密度從大于等于0.85提高到0.9尤為必要，從目前的施工工藝上也完全可以達到較高的填筑標(biāo)準(zhǔn)。

（4）瀝青混凝土防滲土石壩。1990年代新疆開始引進推廣瀝青心墻筑壩技術(shù)，2001年建成了坎爾其水庫瀝青心墻壩（壩高51.3 m），2010年建成了下坂地水庫瀝青心墻壩（壩高78 m）[16]，當(dāng)前正在建設(shè)中的瀝青心墻壩百米級高壩有尼雅水庫（壩高131.8）、大石門水庫（壩高128.8 m）、阿拉溝水庫（壩高105.3 m）、五一水庫（壩高102.5 m）、吉爾格勒德水利樞紐（壩高101.5 m）。2015年開工建設(shè)的大河沿水庫（壩高75 m，混凝土防滲墻最大墻深186 m）。正在進行前期工作的喀拉也木勒水庫將瀝青面板防滲納入壩型比選。目前全疆已建、在建瀝青心墻壩百米級以上就達10座，成為深厚覆蓋層條件下極具競爭力的壩型。多年實踐總結(jié)的冬季施工技術(shù)、礫石骨料應(yīng)用、深厚覆蓋層防滲體連接技術(shù)、狹窄河谷壩體應(yīng)力研究分析為國內(nèi)瀝青防滲壩的建設(shè)提供了有力的支撐[11]。

3.3 混凝土壩在已建成的水庫大壩中，漿砌石壩、拱壩、重力壩等壩型較少，一共僅有16座，在建2座，主要原因是受限于新疆眾多河床壩基深厚覆蓋層和施工條件以及造價的限制。小山口水電站（重力壩段壩高46.6 m）、蘇巴什水庫（重力壩段壩高35.5 m）等采用了混合式布置形式，以充分發(fā)揮寬河谷修建土石壩投資較省、重力壩泄水布置緊湊的優(yōu)勢[4]。已經(jīng)建設(shè)的石城子漿砌石拱壩（壩高78 m）、托海雙曲拱壩（壩高26 m）、大山口重力拱壩（壩高72 m）、石門子薄拱壩（壩高109 m）、山口拱壩（壩高94 m）成為新疆拱壩建設(shè)的典范。近期嚴(yán)寒地區(qū)建成了幾座碾壓混凝土重力壩，大體積混凝土永久及越冬層臨時保溫措施，以及成套保溫技術(shù)為類似環(huán)境條件下的筑壩技術(shù)提供了寶貴經(jīng)驗[6]。

其他如堆石混凝土壩、膠凝砂礫石壩也有所應(yīng)用。布爾津山口圍堰[21]采用堆石填筑（30.8 m）、阿拉溝水庫溢洪道[22]采用膠凝砂礫石回填（49 m）都取得了良好的效果。青河縣阿合塔斯水庫重力壩（38 m）采用堆石混凝土筑壩技術(shù)已經(jīng)開工建設(shè)；塔城地區(qū)鐵列克特水庫大壩（87.2 m）經(jīng)壩型比選，擬選用膠凝砂礫石壩。

4 水庫大壩與河流生態(tài)

4.1 河流開發(fā)利用分析據(jù)統(tǒng)計，全疆有大小河流3441條，全疆河川多年平均徑流量總計879億m3（含泉水徑流量）。徑流量地區(qū)分布不均，北疆面積44.8萬km2，占全疆總面積的27%，徑流量為408.44億m3，占全疆河流總徑流量的46.5%；而南疆面積121.3萬km2，占全疆總面積的73%，徑流量為470.56億m3，占全疆河流總徑流量的53.5%。可見北疆產(chǎn)水量遠(yuǎn)較南疆豐富。

各地州水庫開發(fā)強度（用開發(fā)率ζ表示，即已建水庫的河流與河流總數(shù)之比）差別較大。全疆河流開發(fā)率平均為13.0%，全疆578座水庫僅分布在239條河流上，有多達1600多條河流尚無修建水庫調(diào)蓄工程。開發(fā)率最高的是昌吉州，近55%的河流已修建有水庫工程，其次是哈密地區(qū)，開發(fā)率接近40%。開發(fā)率最低的是巴州，其境內(nèi)河流多達640條，但修建水庫的河流僅有10條，開發(fā)率僅為1.6%。北疆各地州開發(fā)率均超過20%，南疆5地州開發(fā)率普遍較小，除喀什地區(qū)接近15%外，其它4地州略超6%。從水資源開發(fā)調(diào)節(jié)能力分析（用調(diào)節(jié)系數(shù)η表示，即已建水庫的總庫容與水資源總量之比），阿勒泰地區(qū)最高，喀什次之，而博州、塔城、哈密、巴州、和田均不到20%，從水資源充分利用的角度分析，這些地區(qū)還有很大的開發(fā)利用潛力。各地州河流及水庫開發(fā)情況見表2。

4.2 水庫大壩與流域生態(tài)環(huán)境保護新疆以灌溉農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)用水占國民經(jīng)濟總用水量的90%以上，1990年代以來大規(guī)模的水土開發(fā)已經(jīng)造成許多河流萎縮乃至斷流，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，如瑪納斯河流域、艾丁湖流域、艾比湖流域等。水庫大壩工程修建后的大壩阻隔都會對河道下游產(chǎn)生一定程度影響，如對河道生態(tài)完整性、水生生物、下游濕地、湖濱沼澤及物種多樣性、陸生動植物等，有些嚴(yán)重影響了河道生態(tài)健康，需要采取合適的措施盡量減緩和減少影響，實現(xiàn)人水和諧。

表2 各地州水資源總量與水庫開發(fā)情況一覽表

針對大壩阻隔造成的水文情勢改變、下游河段減水、魚類洄游通道改變等問題，經(jīng)過幾十年的努力，逐步形成了：（1）做好高壩分層取水口、避免低溫水對下游灌溉和河流魚類生存產(chǎn)生更大影響，如已建KLSK水庫[23]；（2）利用水庫模擬人造洪水，開展河谷林淹灌，如額爾齊斯河連續(xù)開展了大尺度生態(tài)調(diào)度，利用四座水庫進行聯(lián)合調(diào)度，對下游河谷林實施淹灌，效果顯著[24]；（3）修建增殖站、建設(shè)魚道或其它形式的過魚建筑物，以維持上下游魚類的種質(zhì)交流，保護遺傳多樣性，如卡拉貝利水庫通過魚類增殖站進行人工增殖放流。山口電站設(shè)置了魚道、升魚機[25]，沖乎爾電站設(shè)置了集運魚船[26]等過魚措施。正在建設(shè)的阿爾塔什、大石峽、玉龍喀什，均研究采用增殖站以及高壩過魚設(shè)施進行綜合性的魚類保護；（4）水庫大壩運行期下泄生態(tài)水量通常采用的方式有閘門泄流、壩體埋管泄流、放空洞泄流、引水洞泄流以及發(fā)電小機組泄流（俗稱生態(tài)機組）等方式[4]。

5 水庫大壩綜合效益發(fā)揮

水庫作為一種水資源調(diào)蓄建筑物，除了承擔(dān)灌溉、供水、防洪以外，相當(dāng)一部分水庫還兼有發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益，尤其是山區(qū)大中型水庫功能均呈現(xiàn)多樣化。（1）灌溉效益[12]：2019年新疆灌溉面積620萬hm2，供水548.8億m3，其中農(nóng)業(yè)供水490.9億m3，占總供水量的93.1%；（2）供水效益：主要城市供水仍以地下水為主，部分城市實現(xiàn)了由水庫直接供水；（3）防洪效益：主要河流防洪實現(xiàn)了庫堤結(jié)合的模式，如葉爾羌河修建阿爾塔什大壩以后，結(jié)合河道實施的整體防洪工程，將下游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到20～50年一遇，使葉爾羌河20年一遇洪峰流量由5490 m3/s削減到2500 m3/s，極大地減輕了下游240萬人的防洪負(fù)擔(dān)[13-14]；（4）發(fā)電效益：新疆水能資源主要集中在河流出山口以上河段，大于10 MW以上的河流理論蘊藏量達38 178.7 MW，已建各類水電站500余座，截至2019年底，水電裝機容量6954 MW，占總發(fā)電負(fù)荷的7.53%。電網(wǎng)調(diào)度電量271.44億kW·h，占新疆年總發(fā)電負(fù)荷的8.59%[12]；（5）旅游效益：多座水庫風(fēng)景優(yōu)美，旅游資源豐富，如烏魯瓦提水庫、庫什塔依水庫等，適合開展水上游樂項目；（6）養(yǎng)殖效益：據(jù)統(tǒng)計資料顯示，2018年新疆水產(chǎn)品產(chǎn)量17.43萬t，其中捕撈產(chǎn)量1.4萬t，占8%，水產(chǎn)養(yǎng)殖面積達120 490 hm2，比上年增長33.6%[12]。

新疆部分平原水庫開展了季節(jié)性的水產(chǎn)養(yǎng)殖，如魚、蝦、蟹等，小海子水庫采用人工喂養(yǎng)方法、劃定養(yǎng)殖區(qū)域，水質(zhì)滿足下游灌溉要求，取得了一定的成就，但可利用的水面遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水庫水面，還有很大的提升潛力[27]。山區(qū)水庫大壩均位于高山峽谷，有的水庫建成以后成為著名的風(fēng)景區(qū)和旅游勝地，如烏魯瓦提水利樞紐、克孜爾水庫等；有的位于著名的風(fēng)景區(qū)，如庫什塔依水電站與喀拉峻草原景區(qū)開發(fā)深度融合；有的正在逐步打造為高端風(fēng)景區(qū)，如阿爾塔什水利樞紐。大多數(shù)高壩大庫沒有發(fā)揮出水庫應(yīng)用的旅游效益、景觀效益、紅色宣傳教育效益等。水庫大壩設(shè)計總體上還缺乏與景觀的融合[28]，對水庫生態(tài)景區(qū)建設(shè)改善水庫生態(tài)環(huán)境、豐富水庫的功能體系、提升水庫的文化內(nèi)涵等方面還需要不斷努力。對于高壩大庫，當(dāng)下結(jié)合新疆旅游振興可以深入研究、精心謀劃。

6 結(jié)語

（1）全疆和兵團已建、在建及擬建水庫724座、總庫容290億m3，為新疆620萬hm2農(nóng)業(yè)灌溉、2400萬人生活用水提供了充足的保證。已開發(fā)河流二百余條，修建的水庫調(diào)節(jié)系數(shù)接近20%，數(shù)量上雖然不多，但基本滿足了各行業(yè)用水對調(diào)蓄能力的要求。各類水庫在滿足灌溉的同時，還發(fā)揮了供水、防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益，極大地緩解了由于水資源時空分布不均、工程型缺水的問題，夯實了經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)。

（2）新疆雖然沒有數(shù)量眾多的高壩大庫，但仍然涌現(xiàn)出諸如囊括三項大獎的百年工程—烏魯瓦提水利樞紐工程、新疆三峽—阿爾塔什水利樞紐、世界最高的面板堆石壩—大石峽水利樞紐等幾座“大塊頭”“重量級”的水庫大壩，有很多新壩型、新技術(shù)、新材料也首先在新疆開展應(yīng)用與實踐。“三高一深一多一少”特殊環(huán)境下的筑壩技術(shù)所取得的發(fā)展和進步為中國水庫大壩建設(shè)提供了有力的技術(shù)支撐，做出了巨大貢獻。

（3）經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，以及應(yīng)對氣候變化給水資源帶來的不利影響，都對山區(qū)水庫的建設(shè)提出了迫切的要求。截止2030年，新疆尚有30座大中型水庫需要建設(shè)，未來10年仍是新疆大壩建設(shè)快速發(fā)展的時期。目前在建的250 m級混凝土面板壩有3座，拱壩有1座，100～150 m級在建及擬建的尚有數(shù)十座，都需要我們對氣候變化條件下洪水風(fēng)險的應(yīng)對策略、“三高一深一多一少”筑壩環(huán)境對大壩建設(shè)的技術(shù)要求、智能化筑壩與監(jiān)測技術(shù)、保護生態(tài)環(huán)境的多庫聯(lián)合調(diào)度模式等進行深入探索。

（4）新疆很多水庫大壩位于風(fēng)景名勝區(qū)，建議進一步挖掘典型水庫的功能特點，以促進旅游為目的，深入分析水庫水位變化、庫面特點，進行整體的景觀打造，提升水庫的文化內(nèi)涵，在促進水庫功能提升的同時，發(fā)揮水庫的旅游、景觀、紅色教育等效益，達到旅游振興的目的。