第2章 吐鲁番盆地自然与社会经济概况

2.1 自然条件

2.1.1 地理位置

吐鲁番盆地位于天山博格达峰南麓，地处新疆维吾尔自治区中部偏东，东邻哈密地区，南连若羌、尉犁县，西与和硕、和静县接壤，北与乌鲁木齐、吉木萨尔、奇台、木垒等县毗邻。地理位置为东经87°16′～91°55′，北纬41°12′～43°40′，东西长约300km，南北长约240km，土地总面积69713km²，占新疆总面积的4.2%。

2.1.2 地形地貌

吐鲁番盆地地处天山东部封闭性的山间盆地内，按照新疆区域地貌划分，由天山南坡山地、吐鲁番盆地、库米什盆地、觉罗塔格残余基底苔原及库鲁克塔格北部复向斜低山区构成。

依据地貌形态特征，吐鲁番盆地土地可分为高山区、低山丘陵区、戈壁砾石区和冲积平原区四大地貌类型。

（1）高山区。高山区指海拔1000m以上的山区，主要包括盆地北部的天山山脉，南部的觉罗塔格山。其中天山山脉在海拔1600m以上终年覆盖积雪和冰川，是吐鲁番盆地的主要集水区，南部觉罗塔格山则为光秃裸露的荒山。高山区面积约9850km²，占地区土地总面积的14.13%。

（2）低山丘陵区。低山丘陵区分布在高山区的山前地带，山地丘陵起伏延绵，但均为裸露的山岩或沙漠。低山丘陵区面积约5829km²，占地区土地总面积的8.36%。

（3）戈壁砾石区。戈壁砾石区分布在西北部和南部的山前地带，高程位于200～1000m之间，地面坡度较大。戈壁砾石带的面积较大，约45354km²，占地区土地总面积的65.06%。

（4）冲积平原区。冲积平原属灌溉绿洲区，是吐鲁番盆地的农业生产区，海拔在-100～200m之间。冲积平原的中下部地势平坦，坡度较缓，土层较厚，而冲积扇的扇缘地带排水不畅，潜水主要通过蒸腾消耗，已造成部分土地发生次生盐碱化。冲积平原面积约8680km²，占地区土地总面积的12.45%。

2.1.3 气象

吐鲁番盆地地处欧亚大陆腹地，由于地势低洼，增温快、散热慢，冷湿空气不易进入的特殊地理位置形成了极端干旱的温带内陆荒漠气候，其主要特点是热量丰富、极端干燥、高温多风、降雨稀少、蒸发强烈、无霜期长、风大风多。气候特点主要表现为全年平均气温13.35℃，日温差和年温差均较大，无霜期长达192～224d，≥10℃年积温为4525.5～5548.9℃；年平均降水量仅为6.3～25.3mm，而年蒸发能力高达2751～3744mm，相对湿度为30%，ET₀=8mm/d；盆地属多风地带，年平均风速1.5～5.6m/s，风向多偏北，春季的大风及夏季的干热风对农作物的危害均较大；全年日照时数2957.7～3122.8h，总辐射量为140～150kcal/cm²。

吐鲁番盆地气候特征在地域上表现为：自西（托克逊县）向东（鄯善县）降水逐渐减少，大风次数及强度呈递减趋势，蒸发量、气温、日照、无霜期、年积温等也依次降低（鄯善县山南除外）。

气候特征在四季上表现为夏季稍长且高温酷热，相对湿度低，高温低湿；秋季降温迅速；冬季短暂而干冷；春季气温回升快。火焰山南部和北部热量资源有显著差异，山南气温高，日照和无霜期长，春季大风频繁，风沙危害严重，山北气温较低，无霜期较短，风沙危害小。吐鲁番盆地主要气象要素见表2-1。

2.1.4 土壤及植被

吐鲁番盆地农业土壤类型分为四个土类和一个亚类。四个土类及其面积分别为：灌耕土2.781万hm²，占耕地总面积的61.51%；灌淤土0.534万hm²，占耕地总面积的11.81%；潮土1.003万hm²，占耕地总面积的22.18%；风沙土0.167万hm²，占耕地总面积的3.7%。亚类为灌溉棕漠土0.036万hm²，占耕地总面积的0.8%。非农业土壤类型由高到低呈现垂直分布的特点，北部海拔4000m以上为高山草甸土，海拔3200～4000m为亚高山草甸土，海拔2100～3200m为栗钙土，海拔1750～2100m为山地棕钙土，海拔1750m以下为山地棕漠土，绿洲边缘则分布着风沙土、盐土和草甸土。

盆地土壤质地以壤土为主，约占耕地面积的80%，壤土的气热状况较协调，耕性适宜，土壤理化性质均较好，适合农业生产，但部分壤土含盐碱量较大，可耕性较差。黏土类型约占耕地面积的10%，黏土的耕性较差，物理性质不好，但保水保肥能力强，土壤肥力较好，通过人为掺沙进行土壤改良，质地变化效果显著。较差的沙土类约占耕地面积的10%，土壤肥力低，保水保肥能力差，土壤理化性质及肥力均较差，这类土通过人为采取增加有机质等措施改良后，质地有所好转，适宜种植葡萄作物。

吐鲁番盆地土壤肥力处于中下水平，土壤有机质含量适中，钾元素比较丰富，但磷元素、氮元素含量偏低，较为缺乏，是影响土壤肥力的主要因素。土壤受风力侵蚀和水力侵蚀较为严重。

吐鲁番盆地林地面积少，生态环境脆弱，风沙危害严重。现有林地面积3.589万hm²，占土地资源总量的0.51%。其中人工林1.573万hm²，占林业总面积的43.83%；天然林2.016万m²，占林业总面积的56.17%。天然林主要分布于天山南麓半阴坡和河谷两侧，灌木林主要分布于荒漠、半荒漠地区。天然森林覆盖率仅为0.29%。

2.1.5 土地资源及利用状况

吐鲁番盆地土地资源总量为675.627万hm²，其中已利用土地87.323万hm²，占土地资源总量的13.0%；尚有未利用土地588.307万hm²，占土地资源总量的87.0%。已利用土地中，耕地4.818万hm²，占土地资源总量的0.71%；园地2.185万hm²，占土地资源总量的0.32%；林地2.283万hm²，占土地资源总量的0.34%；牧草地72.972万hm²，占土地资源总量的10.8%；居民、工矿及交通水利设施用地2.9542万hm²，占土地资源总量的0.44%。未利用土地主要包括荒草地、盐碱地、沼泽地、沙地、裸土地、裸岩石砾地、田坎等。吐鲁番盆地各类土地资源尚未充分利用，未利用土地所占比例较大，已利用土地中牧草地所占比例较大。吐鲁番盆地土地分类利用面积状况见表2-2。

2.1.6 水资源概况

2.1.6.1 河流与水文特征

吐鲁番盆地水系均发源于西、北部中高山区，补给源为冰雪融水和山区降水。其中发源于北部山区的河流有9条，发源于西部山区的有5条。全区河流共计14条，多年平均总径流量8.74亿m³。径流方向由山区到平原，最后进入盆地中心，具有向心水系特征。

盆地河流按水系分布、径流过程和利用情况可划分为三个径流区。

托克逊西部径流区：主要由发源于西部海拔4000m以上山区的阿拉沟水系和发源于天山博格达峰的白杨河水系构成。阿拉沟水系包括阿拉沟、鱼尔沟、祖鲁木图沟、乌斯通沟，年总径流量1.9亿m³；白杨河水系包括白杨河和柯尔碱沟，年总径流量1.57亿m³。托克逊西部径流区占全区总径流量的39.6%。

吐鲁番北部天山径流区：发源于天山博格达山脉，包括大河沿、塔尔郎、煤窑沟、黑沟及恰勒坎沟5条河沟，年总径流量3.04亿m³。占全区总径流量的34.8%。

鄯善北部天山径流区：发源于天山博格达山脉东段，包括二塘沟、柯柯亚、坎尔其3条河流，年总径流量2.23亿m³。占全区总径流量的25.6%。

吐鲁番盆地河流径流主要特征是：①无跨区河流，水系呈半封闭状态，各河流出山后，经补给地下水，除一小部分进入艾丁湖，大多蒸发断流，消失于盆地内；②流程短、流量小的河流占多数，年径流量超过1亿m³的仅有白杨河、阿拉沟、大河沿和柯柯亚河；③径流年际变化小，年内变化大。各河流丰水年的径流量不超过正常年的两倍，枯水年的径流量不超过正常年的一半，年际变化较为稳定。年内河流季节性变化较大，汛期径流量可占全年的60%～70%，枯水期径流量则只有3%～10%，丰水期一般在6—8月，枯水期在2—4月。

2.1.6.2 区域水文地质

吐鲁番盆地是一个相对独立、完整的地下水系统，该地下水系统规模大，条件多变，承压水与潜水共存，含水层之间联系密切，补给、排泄途径多样，含水介质结构、边界条件复杂。

1.地下水赋存与分布规律

吐鲁番北盆地沉积着数十米至一千米的第四系卵砾石、砂砾石、砂及少量黏性土层，为地下水赋存提供了良好的空间，加之北部博格达山水系河谷潜流、河水源源不断地转化补给，赋予北盆地丰富的潜水、承压水和小面积自流水。

吐鲁番南盆地是一个以艾丁湖为中心的封闭盆地，沉积着数十米厚的第四系卵砾石、砂砾石、砂和黏性土层，艾丁湖区沉积有湖相盐渍土和芒硝盐层。自西向东存在两个沉降中心，以托克逊县城为中心，沉积厚度大于700m。大厚度第四系地层，西部河谷潜流，河水及北部“火焰山水系”沟谷潜流和河水的补给，赋予南盆地较丰富的地下水。

2.地下水补给、径流和排泄

吐鲁番地区是一个典型的内陆干旱盆地。自西向东，盆地内多年平均降水量分别为6.3mm、16.6mm和21.5mm，而蒸发强度却分别高达3744mm、2845mm和2984mm，盆地内降水对地下水补给毫无意义。因此，盆地地下水的主要来源为盆地北部博格达山南坡和喀拉乌成山区的大气降水，通过各种途径转化补给。

盆地地下水以泉水、蒸发和人工开采的形式排泄。地下水径流通过各种途径从盆地四周向艾丁湖区汇集，湖区又以蒸发的形式排泄地下水，从而保持盆地地下水不断运动。

3.水化学系统

吐鲁番盆地地下水化学成分，主要受蒸发和径流条件控制，在含盐岩层的熔滤及水与离子交换吸附等综合作用下，形成以艾丁湖为中心的半环状水化学分带特征。水平方向从平原低处到北部山区，垂直方向从上到下，地下水矿化度由高变低，水化学类型为氯化物型水→硫酸盐型水→重碳酸盐型水转化。

4.水质

盆地地下水水质总体由山区到平原逐渐恶化。从西部、北部山区到砾质平原，是地下水的补给径流区，矿物成分单一，含水层厚度大，地下水径流通畅，其矿化度小于1g/L，水化学类型以重碳酸型为主。由北向南，从土质平原过渡到湖积平原，水质变化则非常复杂：①浅层潜水含水层变薄，颗粒变细，地下水蒸发强烈，加上径流不畅，使得水质明显恶化；②由于浅层承压水的混合开采，又使得局部水质好转。在这个过渡带中，矿化度由小于1g/L上升到5～10g/L，水化学类型也由重碳酸型转化为硫酸氯化物及氯化物硫酸型水，过渡到湖积平原后，水质变化则明显表现为高矿化的咸水。在以湖积平原为主的盆地中央带和南部却勒塔格低山区，矿化度多在100g/L以上。

2.1.6.3 水资源量

吐鲁番盆地属山间盆地，四面高山环绕，中间艾丁湖湖面低于海平面154m。由于吐鲁番的特殊地形条件，从西部、北部来的温湿气流，在进入盆地前，首先遇到西北部高大的山体的阻挡，难以进入本区，仅有极少温湿气流通过高空纬向—环流带至盆地西、北部山区，形成降水，因此吐鲁番水资源形成区主要在天山各河流出山口以上的中高山区地段，山口以下平原区降水极少，对地表水、地下水的补给意义不大，是水资源的散发区。吐鲁番盆地的水资源总量由地表水资源量和地下水天然补给量组成。

（1）地表水资源量。根据日本国际协力机构《新疆吐鲁番盆地地下水资源可持续利用研究项目》（2006年1月），吐鲁番地表水资源根据流域的河流分布特征可分成4大流域，即托克逊两河流域、吐鲁番·鄯善（以下简称“吐·鄯”）七河流域、坎尔其河流域和库木塔格沙漠区。因此，地表水资源量将按照4大流域分区进行评价。

吐鲁番盆地内的降雨量均被蒸发消耗，所以地表水资源的形成是在盆地周围的山区。山区分布着众多的河流，既有比较大的常年河，也有小的季节河。常年河的流量可以根据已有水文测站的观测资料获得，要获得季节河的流量通常利用径流量分布图。在水文分析中，参考周围地区的径流量调查结果，根据吐鲁番盆地内河流的实测结果，计算出各区的地表径流水量。归纳了吐鲁番地区行政区划范围内生成的水资源量，见表2-3。

从4大流域分区看，吐鲁番盆地内生成的水资源量的分布很不均匀。吐·鄯七河流域面积为1.28万km²，只占盆地流域总面积的19%，但其地表水产水量为4.9亿m³/a，占吐鲁番盆地内地表水产水量（6.137亿m³/a）的79%。说明吐鲁番盆地内地表水产流主要集中在东部的吐·鄯七河流域。

（2）吐鲁番盆地地表水的流出流入量。由于流域与行政区划并不一定完全一致，所以产生行政区划间的地表水流出流入量。吐鲁番盆地的流入量见表2-4。

从各河流的流入水量看，白杨河和阿拉沟河的流入水量占吐鲁番盆地流入水量总量的75%。从地表水量的地区分布看，基本局限于西部的托克逊两河流域，东部地区无流入水量。

（3）吐鲁番盆地的河川径流量。吐鲁番盆地地表水资源量为6.137亿m³，区外流入水量为3.507亿m³，流出区外水量为0.0786亿m³，则吐鲁番盆地的河川总径流量为9.566亿m³，见表2-5。

吐鲁番盆地内生成的地表水资源量，约8成分布在吐鲁番、鄯善七河流域生成，而河流径流量的分析表明，托克逊两河流域的单位面积的河流径流量超过吐·鄯七河流域。其他各流域的季节河，集水域小而且集水域内也没有海拔标高很高的山区，洪水期以外几乎没有产流，难以直接开发利用。目前只开发利用全年不断河流的径流量。

吐鲁番盆地的常年河有14条，是吐鲁番盆地最重要的地表水源。这14条河流的径流量统计见表2-6。

吐鲁番盆地河川总径流量为9.566亿m³/a，其中14条常年河流流量为8.74亿m³/a，是吐鲁番盆地可利用的水源，约占盆地内总径流量的91.3%。剩余的主要分布于不可利用的戈壁、沙漠区和南盆地南部的一些丘陵区。

（4）地下水资源量。吐鲁番盆地是典型的内陆干旱封闭盆地，具有相对独立完整的地下水系统，由四周向艾丁湖最低点排泄。西部、北部天山山区是河流流域地表水、地下水的产流区，火焰山、盐山是吐鲁番盆地中部的阻水山体，将盆地分割为南北两个盆地，南北盆地内沉积了第四纪松散沉积物，为地下水储存和运行场所。该地下水系统条件多变，潜水与承压水共存，含水层之间联系密切补给排泄途径多样，含水介质结构，边界条件复杂，以多种形式表现。

根据日本国际协力机构《新疆吐鲁番盆地地下水资源可持续利用研究项目》（2006年1月），在水资源调查项目中通过建立且验证过的广域三维模型，对流入吐鲁番盆地的地表水起源的地下水补给量和基岩的直接地下水流入量进行了计算。其结果为流入盆地内的地表水和地下水都主要起源于盆地北侧和西侧的天山山脉、盆地南侧的基底山地的流入量几乎不存在。同时，从周围山地流入盆地内的地表水和泉、坎儿井水、机井抽水的回归补给量在1994—2003年的10年中从2003年的5.68亿m³/a到1994年的6.66亿m³/a之间变动，10年的平均值约为6.20亿m³/a，见表2-7。

另一方面，从包围地下水盆的基岩直接流入的地下水量在1994—2003年的10年内从0.27亿m³/a到0.54亿m³/a之间变动，10年平均值为0.41亿m³/a。也就是说，从10年的平均值来看，基岩的直接地下水流入量仅占地表总补给量的6.6%。而且根据广域三维模型的计算结果，验证10年里基岩山区的地下水水头逐渐下降，所以基岩的地下水流入量有逐年减少的倾向。

综上所述，吐鲁番盆地境内地下水资源量多年平均补给量为6.61亿m³。其中天然补给量为0.41亿m³，仅占总补给量的6.2%，其余为地表水体转化补给量。

（5）水资源总量。吐鲁番盆地水资源总量为吐鲁番地区境内产水量与不重复的地下水补给量之和，为6.547亿m³。加上区外流入水量3.507亿m³，扣除出区水量0.0786亿m³，则水资源总量为9.975亿m³。