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向塔里木盆地调多少水合适

2021-11-05 20:49阅读:
向塔里木盆地调多少水才能变成可耕地,就需要先考虑塔里木盆地的水汽平衡,以及塔里木盆地上空云层的水汽。由于塔里木盆地与土哈盆地存在水汽交换,因此需把塔里木盆地与土哈盆地合并考虑。
总体上看,塔里木盆地与土哈盆地属于相对封闭的区域:盆地的南、北、西三面皆被宽厚的高山阻挡,外面的水汽很难进来,自然里面的水汽也很难出去;东部相对开口,但印度洋和太平洋的水汽到此已经是强弩之末,根本形成不了降水。
目前塔里木盆地和土哈盆地形成的降水,在北部,是从乌鲁木齐过来的从大西洋和北冰洋吹来的水汽;在西部,是从伊犁河谷翻越高山的隘口吹进来的水汽;在南部,宽厚高大的昆仑山脉、羌塘高原和阿尔金山脉几乎完全堵绝了印度洋的水汽。
若从河流的分水岭算,塔里木盆地和土哈盆地的总面积达100万平方公里,其中中间盆地及低山丘陵或山地总面积约75万平方公里。南、北、西三个方向的分水岭海拔都在5000米左右,盆地内的水汽是很难跑出去的;东部的开口占整个周长的8%左右,若按水汽平均向四周扩散,则从东部扩散出去的水汽约只有10%。当然其它方向也不是一点水汽都不会扩散出去,就按10%考虑。这样若向塔里木盆地调水后,扩散出去的水汽约占总水量的20%。
向南、北、西三个方向扩散的水汽,在分水岭之内的山区形成雨雪,最终变成河流又流向盆地,因此这部分的水汽仍会对盆地有100%的贡献。
若建立模型,还必须考虑盆地上空的水汽。新疆上空每年约有1.8万亿吨的水汽,但就是不能形成有效的降雨,这是因为当外界水汽进入盆地上空时,盆地的热空气把湿气向上顶。若盆地内调入足够的水,则蒸发就不那么厉害,盆地上空的水汽就有可能形成降雨。
向塔里木盆地调水后,若干年后河流会形成湖泊—罗布泊,若在罗布泊形成海拔800米、面积1万平方公里的湖泊,储水量有限,可通过隧洞将水导入吐哈盆地,又会在吐哈盆地形成湖泊,估计面积能达到1万平方公里。最终在海拔最低的艾丁湖形成咸水湖。这2万平方公里的湖泊造成的水汽蒸发向四周扩散,大约又有80%的水汽在盆地分水岭之内形成降雨或降雪,仍会增加盆地内的水量。
盆地内的平原及低山丘陵地区约有75万平方公里,调水后可形成耕地、草原、森林,估计有约50万平方公里能形成耕地(渠灌地),折合为7.5亿亩耕地。按每亩耕地灌溉用水400立方米考虑,每年总体需水量为3
000亿立方米。
下面,逐条考虑。
1.只考虑调水的结果
每年向塔里木盆地调水分别为600亿立方米到1000亿立方米,造成的结果如下。
向塔里木盆地调多少水合适向塔里木盆地调水后形成的累积效果
塔里木盆地河流出山口年均径流量约为370亿立方米,塔里木盆地从分水岭算起面积约75万平方公里,则相当于的年平均降水量为49毫米。这是实际形成的河流,若按水汽考虑肯定会更多。吐哈盆地的情况类似。这样就按在塔里木盆地和吐哈盆地分水岭之内的100万平方公里之内年均降水量为50毫米考虑,则整个水汽总量在500亿立方米。
若每年调水600亿立方米到1000亿立方米,每年有80%的水汽留在盆地分水岭之内,计算结果见上表:
从上看出,每年分别调水600亿立方米到1000亿立方米进入盆地后,到30年后盆地内水量基本趋于平衡。
折合成100万平方公里的面积,35年时调水600亿立方米到1000亿立方米,在盆地内形成的平均降水分别是237毫米、280毫米、320毫米、360毫米、400毫米。当然降水分布不均,但若能达到平均400毫米的降水量,足以使75万平方公里的盆地变成良田。
2.考虑湖泊植被蒸发造成的叠加效果
调水20年后,罗布泊会形成面积达1万平方公里的湖泊,吐哈盆地也会形成面积约1万平方公里的湖泊。假设湖泊表面的年蒸发量为2000毫米,则总蒸发量达400亿立方米。假设这400亿立方米有80%会在盆地分水岭之内形成水汽造成降雨,则增加320亿立方米,相当于在100万平方公里之内的年均降雨量增加32毫米。加上第一条中的累加,则调水600亿立方米到1000亿立方米情况下,在第35年的降雨量分别为269毫米、312毫米、352毫米、392毫米、432毫米。
当塔里木盆地和吐哈盆地都披上绿色植被时,植被的水汽蒸腾也能形成降雨。假设到35年时植被水汽蒸腾能贡献20毫米的降水量,则到第35年时降雨量分别达到289毫米、332毫米、372毫米、412毫米、452毫米。
3.考虑“焚风”效应的影响
新疆上空每年有1.8万亿吨的水汽。但由于盆地中热空气向上顶,造成新疆上空的水汽不能形成降雨,而是白白的漂走了。若向塔里木盆地和吐哈盆地调水后,由于形成了草原、农田、森林,使地表蒸发量大为减少,这样盆地上空的热空气就不会顶的那么厉害,经过盆地上空的水汽能形成有效的降雨。究竟会增加多少降雨不好估计,但最起码能平均增加50毫米的降雨吧,这样在每年调水600亿立方米到1000亿立方米情况下,到35年时,盆地分水岭之内的年降水量分别达到339毫米、382毫米、422毫米、452毫米、502毫米。
从全国作物种植看,年降水量在400后面以上就可以种植小麦等农作物了。加上塔里木盆地和吐哈盆地最终还是要靠渠灌方法,因此每年调水750亿立方米就能满足农作物种植的要求,这样能增加7.5亿亩的耕地。
塔里木盆地、吐哈盆地的日照时间长,积温高,粮食产量比中原地区要高的多。假设中原地区小麦亩产在500公斤左右,塔里木盆地和吐哈盆地小麦亩产在750公斤左右,若完全种植小麦,则每年总产量达5.625亿吨,相当于全国14亿人每人401公斤,仅此就能满足全国人民的基本口粮要求了,真的是再造一个中国了。
这只是一个想法,究竟调多少水合适,考虑的是否全面,各项参数定的是否合理,都需要进行仿真模拟才能得出结论,谨以此抛砖引玉,待行家解决。
上述的估算很粗糙,其实各项指标都是变动的。
由于盆地自身的特点,每年调水600-1000亿立方米变成水汽后仍会有大部分留在盆地。假设第一年会有60%的水汽留在盆地,随着每年调水的累积,留在盆地内部的水汽比例也会增大,假设每年增加0.5%。
每年调水,会造成盆地水汽的累积。第一项,若当年累积的水量平摊到100万平方公里,加上基础降水量(按20毫米);第二项,由于湖泊的形成和植被的增加导致蒸发量减少,从而导致降水适当增加,能占到当年第一项降水量的15%;第三项,前两项共同作用的结果,使经过新疆上空的水汽形成有效的降水,其降水量占到前两项降水之和的15%。
则到第六十年时,若每年调水600亿立方米、650亿立方米、700亿立方米、750亿立方米、800亿立方米、850亿立方米、900亿立方米、950亿立方米、1000亿立方米,对应的年降水量分别为327.43毫米、352.51毫米、377.59毫米、402.67毫米、427.75毫米、452.84毫米、477.92毫米、503.00毫米、528.08毫米。
按这样的估算,粗略认为盆地能种植农作物的条件是达到年降水量400毫米(周边的山区降水量要大些,盆地腹地降水量要小的多,但因是渠灌种植,平均400毫米的降水量已经能达到种植农作物的要求了),则到第六十年时,每年调水750亿立方米就能满足基本要求了。
实际上塔里木盆地内的水汽每年不止一次的蒸发然后再形成降雨,因此实际的调水量应该可以更小些。
展望:向塔里木盆地、吐哈盆地调水,当水汽达到一定量时,降低了盆地上空的顶托作用,会使经过盆地上空的高空云层变为有效的降水,也许能使盆地上空的过往云层的降水量达到150毫米左右。调水、盆地内的湖泊河流湿地植被的蒸腾水汽、盆地上空过往云层的有效降水,三方共同贡献使盆地内的降水量大为增加,这是向其它地方调水所达不到的效果。
也许调水100年后,每年只需向盆地调水500亿立方米即可维持盆地内的水汽平衡,此时可将多余的水量用于改造柴达木盆地。当然柴达木盆地的封闭性不如塔里木盆地,但可以预见具有类似的倍增作用:有限的调水使柴达木盆地的年均降水量达到250~300毫米,会使柴达木盆地形成草原;形成的低空雨云漂向祁连山脉,使祁连山脉地区的降水量增加50毫米左右;祁连山等地区的降水形成的河流又流向柴达木盆地(那仁郭勒河、格尔木河、香日德河、巴音河、哈勒腾河)使柴达木盆地形成约5000万亩的农作物种植区;党河(疏勒河)流向塔里木盆地,可以滋润干旱的库木塔格沙漠;昌马河、黑河流向阿拉善沙漠,会使黑河两岸形成绿洲森林,对干旱的沙漠进行有效的隔离;湟水的流量也会增大,可确保西宁、兰州两个省会城市的用水安全......
塔里木盆地、吐哈盆地只有东部开口,预计盆地内形成的水汽将主要向东部漂移。这些低空水汽大约每年会向东部漂移500亿吨左右,又会在阿拉善沙漠、腾格里沙漠形成降水,也许会使这些地区的降水量增加50毫米左右,会使部分的沙漠变成草原。
到那时,整个西北地区会形成约8亿亩耕地、2亿亩的森林、5亿亩的草原......

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