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《第二屆“陸海統籌 海水西調”高峰論壇》征文（2011年10月烏魯木齊）

引渤入疆、恢復羅布泊與氣象、生態作用探討

霍有光

（西安交通大學人文社會科學學院哲學系）

2011年4月

[摘要]新疆塔里木盆地是中國最大的內陸盆地，有豐富的土地、光照、風能、礦產資源。“引渤入疆”是21世紀中華民族可持續發展，必將選擇的重大戰略問題。科學論證了引渤海水入新疆，恢復羅布泊，改善沙漠生態環境的氣象、生態作用問題；充分說明實施海水西調工程，必將產生巨大的社會、經濟、環境效益。

[關鍵詞]引渤入疆，海水西調，羅布泊，塔里木盆地，天山，氣象作用，去鹽堿化作用

“引渤入疆”是21世紀中華民族為了尋求可持續發展的廣闊空間，必將選擇的重大戰略問題。如果每年能夠調數百億立方米的渤海水入新疆，那么整個新疆豐富的土地資源、光照資源、風能資源、礦產資源就像一個大棋局，將全盤活起來，或謂有水則靈。顯然，如果能夠科學論證恢復羅布泊與艾丁湖后的氣象、生態原理，那么再仔細權衡引渤入疆的調水成本與社會、經濟、環境效益，究竟孰輕孰重，自然輕重自明。

一、塔里木盆地（塔克拉瑪干沙漠）與羅布泊的自然地理概況

第三紀時期，塔里木盆地是一個統一的大湖，羅布泊坳陷尚未形成。進入第四紀后，由于受喜馬拉雅運動的影響，塔里木盆地西部抬升而東部相對沉降，形成西高東低的地勢，羅布泊成了塔里木盆地的匯水中心。在晚中更新世，羅布泊古湖開始出現鈣芒硝沉積，表明已進入鹽湖演化階段。羅布泊湖盆范圍基本以800米等高線為界，呈橢圓形洼地，走向東北～西南，東西長210公里，南北寬130公里，總面積約1.9萬平方公里。

1.1塔里木盆地（塔克拉瑪干沙漠）的自然地理概況

塔里木盆地是中國最大的內陸盆地，位于天山山脈和昆侖山脈之間。南北最寬處520公里，東西最長處1400公里。面積約40多萬平方公里。

塔克拉瑪干沙漠是中國最大的沙漠。位于中國最大的內陸盆地新疆塔里木盆地的中部，北為天山，西為帕米爾高原，南為昆侖山，東為羅布泊洼地，面積達33.7萬平方公里。氣候極端干旱，年均降水量僅10～60毫米，而沙漠內部年降水量卻超過80毫米，高于沙漠邊緣的綠洲。熱量資源在中國各沙漠中占第1位，10℃以上的活動積溫一般在4000～5000℃，無霜期180～240天，年日照時數可達3000～3500小時。沙漠是位居世界第2位的流動沙漠。個體沙丘每年約南移50～60米，以流沙占絕對優勢，占整個沙漠面積的85%，且沙丘高大，除邊緣外，一般均在50～100米以上。

塔里木盆地荒漠類型有4種（據季方，2001）：①鹽漠。地表的鹽分表聚性很明顯，一般地表鹽分含量在150克/公斤以上。處于現代積鹽過程的鹽漠，地表以稀疏的鹽生灌叢為主，常見的有鹽梭梭、鹽爪爪、鹽穗木、檉柳、駱駝刺等。因自然條件發生變化(如河流下切、河流改道、構造運動引起地層上升等)而脫離現代積鹽過程的鹽漠，地表同樣是稀疏的鹽生灌叢。而處于干涸湖濱的鹽漠，地表裸露，完全無植物生長。鹽漠表層有1～2厘米厚的鹽結皮，有的甚至可形成厚達5～10厘米的鹽結殼，它對亞表層鹽和土的混合疏松層免受風蝕有一定保護作用。②泥漠。泥漠分布在古老沖積平原高階地及湖積平原高臺地，多是零散分布。地表面平坦、光滑，土壤組成物質以細顆粒為主，鹽分含量不高。土體干燥，植物生長條件差，地表全部裸露，幾乎沒有高等植物，只偶見極個別的檉柳灌叢。③礫漠。礫漠分布在山前洪積扇。礫漠的地形坡度大，組成物質中含有多量礫石和粗砂，河流在此下切很深，有多級階地和套生的洪積扇發育。礫漠地下水位低，埋藏深度多在20～50米或更深。植被極為稀疏，主要植物有麻黃、琵琶柴、鹽生草等，覆蓋度多在1%以下。④沙漠。沙漠分布在塔里木盆地的中心區域，是荒漠類型中面積最大的一類。沙漠的組成物質以細砂為主，分選很好。按沙丘的活動程度來分，可分成固定沙丘、半固定沙丘和流動沙丘3類。

1.2羅布泊的自然地理概況

羅布泊位于塔里木盆地東部，新疆巴音郭楞蒙古自治州境內，北有天山支脈庫魯克塔格山、東北有克孜勒塔格山、依格孜塔格山，東以白山為界與甘肅毗鄰，南為阿爾金山，西鄰塔克拉瑪干沙漠、庫姆克沙漠，東部阿奇克谷地與疏勒河、河西走廊相連，面積約10萬平方公里。羅布泊則是塔里木盆地中的塔里木河、孔雀河、車爾臣河等的歸宿地。

本區屬極端干旱的暖溫帶大陸性氣候，降水稀少、蒸發量高、年溫差和日溫差大。年平均降水量22.2毫米，年蒸發量高達2902.2毫米，夏季的蒸發量為同期降雨量的100多倍。7月平均氣溫為25～27℃，極端最高氣溫>45℃。干旱指數為16～50。多風沙、浮塵天氣，起沙風（≥5m/s）年均出現202天，最大風速20～24米/秒，主風向為北東及北東東。其中，6級以上的大風每年出現100多天，冬季極端最低溫度-33℃，夏季極端最高溫度45℃，地表溫度達到71℃。生物種群貧乏，數量稀少。據統計，羅布泊地區現有植物種類約占新疆維管束植物的1%、全國的0.13%，是國內植物種類最少的地區。

羅布泊曾是塔里木河流域的尾閭湖，是塔里木盆地的匯水和集鹽中心，塔里木河水系的變遷直接影響著羅布泊地區地貌的形成過程與特征。據《漢書·西域傳》記載：羅布泊“廣袤三百里，其水亭居，冬夏不增減”。據近代資料，羅布泊水面1942年大約為3000平方公里，1958年時已是一個水深僅數米的淺碟形咸水湖，1962年為660平方公里，1972年消失（注：羅布泊東湖早在公元前3000年前后就已干涸，羅布泊西湖干涸的時間可能在20世紀60年代中后期）。據估計，羅布泊干涸前湖面積約5400平方公里，目前湖底被厚20～40厘米的鹽殼覆蓋，海拔約780米。

中國科學院生態地理研究所研究員、羅布泊考察隊隊長夏訓誠認為：“自20世紀70年代以來，羅布泊的干涸和這一地區生態環境變化的根本原因，在于水體重新分配和人類社會經濟活動綜合作用的結果。”“在西漢時期，塔里木盆地僅有23萬人口，現在卻達到了1000多萬人。在清代，塔里木盆地耕地擴大到了60萬公頃，建有大型干渠200余條；如今耕地已增至133.3萬公頃，興建了200余座水庫，特別是50年代迄今塔里木河中上游的大量墾荒，改變了水資源的分配和平衡，中上游掠奪了下游用水，使流向下游的河水逐漸減少并最終斷流。”

夏訓誠說:“我國古代文獻，對羅布泊的位置都有明確記載，它的位置是固定和始終不移的。據史料記載，羅布泊洼地由北向南，有3個較大的湖泊，其北為羅布泊，高度低于海拔780米；其中部為喀拉和順湖，高度為海拔790米至795米；其南為臺特馬湖，高度為海拔807米。3湖中以羅布泊為最低，是洼地和集水中心，3湖均有河道相通，表明游移只能是單向的，即由高處的臺特馬湖、喀拉和順湖流向羅布泊。”

楊謙認為，羅布泊從中更新世以來，從淡水湖演化到鹽湖直至1972年干涸，其沉積中心基本是固定的，在新構造運動、氣候和水源補給等的共同影響下，盡管其水域大小有一定程度的變化，其沉積中心也有過一定距離的遷移，但從總體來說并沒有變化，因此，它不是“游移”湖。1982年羅布泊探險隊在湖盆中心鉆井近9米深，經過分析測定其下層水生生物從古至今兩萬余年從未間斷，這表明泥沙的沉積一直在持續，且入湖泥沙很少。同時，由于積鹽等原因，湖水收縮后，湖底即迅速形成鹽殼，這些鹽殼厚10厘米到1米，堅硬無比，這些事實都證明羅布泊在相當長時間內，不可能大幅度抬高和降低，所謂“羅布泊游移”是不切實際的推斷。

羅布泊“大耳朵”的形成是羅布泊水面不斷收縮的結果，范圍是羅布泊洼地中海拔高度低于780米的最低部分，測量面積為5350平方公里，它的耳輪是羅布泊退縮的痕跡形成的鹽層；“耳垂”則是喀拉和順湖注入羅布泊時，由散流的河道形成的三角洲；“耳孔”則是羅布泊最后干涸的地方，面積為450平方公里。

近150年來，羅布泊紅柳沙包是在區域風況和沙源條件的共同影響下，紅柳植物群落的演替過程中，不斷演化而形成。通過測試和分析羅布泊地區紅柳沙包沙物質的粒度可知：沉積紋層沙物質中細沙粒含量最多，占58.3～73.5%；其次為粗粉粒，占10.9～23.0%；粗粘粒、細粉粒和粗沙粒都較少，分別為3.8～6.4%、2.8～5.3%和3.3～11.3%。

羅布泊地區的動物，前人考察成果認為有兩棲類1種、爬行類7種、鳥類96種，由于羅布泊迅速干涸，動物種類正在逐漸減少。近100年來，羅布泊大批植物種類消失，目前僅有13科27屬36種荒漠植物，這些植物為了適應鹽堿和干旱的環境，進化出了特殊的生理結構。羅布泊地區是古代文明中心之一，分布有眾多的歷史古跡。譬如，在樓蘭遺址東10余公里接近孔雀河處，發現大面積農耕遺跡，有明確的渠道、田塊。這一遺跡，可能改變樓蘭農田歷史與樓蘭古城獨特的地位。小河墓地西北新發現的古城城墻年代大約在公元400～500年左右，形成于北魏時期。

羅布泊曾水豐魚肥，孔雀河下游三角洲擁有長勢繁茂的胡楊樹、蘆葦可供建筑取材，當年樓蘭人在羅布泊邊筑造了10多萬平方米的樓蘭古城。據陳宗器（1935）《羅布淖爾與羅布荒原》記載，羅布泊海水的深度，深處為85厘米，淺處僅11厘米。此時水淺，可能與夏日有關。魚在水中游泳頗不自由，極易被人所捕捉與擊斃。捕得大魚4尾，長90～110厘米，高14～16厘米。

2002年4月，為了開發羅布泊鉀鹽礦，新疆羅布泊鹽鉀科技開發有限責任公司經有關方面批準，正式建立了若羌縣羅布泊鎮。該鎮位于若羌縣東北部的羅布泊地區，劃定面積5.1萬平方公里（相當半個江蘇省，兩個以色列）。2002年10月，中國石油為了切實解決羅布泊遠離城市，沒有加油站的難題，在離羅布泊鎮政府800米處，投資新建羅布泊加油站。

若羌縣地處塔里木盆地東南部的山盆構造帶：①縣境北部為塔里木盆地東部，大部為羅布泊洼地。②縣境中部為阿爾金山，北坡正當迎風面，流沙見于海拔1500米上下。③縣境南部是阿爾金山與昆侖山之間的封閉性山間盆地與藏北高原相連，海拔4000多米，年降水量100毫米以上，有大面積的高山草原。

二、天山山脈、塔里木盆地（南疆）與羅布泊的氣象特征

地處塔里木盆地東部的羅布泊地區，深深嵌入亞洲腹地，海洋水汽難以抵達，東緣至少低于河西走廊（孔道）500米以上，北緣是高聳的天山山脈（以及走廊北山），南緣是巍巍的阿爾金山脈（以及祁連山）與昆侖山脈，盆地底部平坦且被高山圍限，許多山峰高出盆地3000～4000米，甚至5000～6000米。這種沙漠低、周邊高的“兩山夾一盆——山盆構造”的地理景觀，孕育了獨特的氣象特征。

2.1天山山脈與塔里木盆地（南疆）的氣象特征

新疆有極為豐富的光、熱、土、草、能、礦等資源，然而相對于遼闊的土地面積，每平方公里的平均水資源量只有4.8立方米，居全國倒數第三位。值得注意的是，新疆的降水量和水資源分布極不均勻。自西向東橫亙新疆中部的天山山脈，其降水量遠遠大于平原區，新疆地表水資源的一半發源于天山。

塔里木盆地的水分來源與水資源水分，主要來自西風氣流，從中亞越過天山南脈河谷（如克孜河谷）或從準噶爾盆地越過天山埡口（如哈密、烏魯木齊）進入盆地（參見中國大百科全書地理卷），氣候不受季風系統的直接影響。天山將新疆分為北疆和南疆，南、北疆氣候具有顯著差異，北疆平原地區年降水量約為277.3毫米，南疆年降水量僅為66.2毫米左右，降水主要集中于夏季（6～8月），其次是春季，降水變率比較大。史玉光、孫照渤（2008）研究認為：新疆地處中緯度地區，天氣氣候受高、中、低緯環流系統的共同影響，尤其受西風帶系統的影響，高緯度北方冷空氣南下與低緯暖濕氣流在新疆地區交匯，常造成新疆地區強降水，北方冷空氣進入新疆會帶來一部分水汽；同時，低緯暖濕氣流在一定的環流條件下也為新疆地區輸送豐沛的水汽；對流層高、中、低層水汽輸送路徑有很大差異。水汽輸送分析表明，各層及整層西邊界為主要流入界，南邊界和北邊邊界也為流入界，東邊界為主要流出界。由于新疆三面環山的地形，水汽輸送在700～500hPa最大，四季和年對流層中層水汽輸送量最大，低層和高層接近。夏季水汽輸送量最大，約占全年的38%，春、秋季相當，約占全年的23%～25%，冬季最少。近40年新疆年平均、春、夏和秋季空中水汽總流入量、總流出量為減少趨勢，變化率很接近，且1976年后無明顯變化趨勢，使得凈收支量無顯著變化趨勢。

2008年，史玉光、孫照渤、楊青利用新疆144個氣象站和水文站的1961～2005年降水量資料，總結了“新疆區域面雨量年、季分布特征和變化規律”，分析結果表明:①新疆區域年平均面雨量約為2724.6億立方米，年平均降水量為165.5毫米。②從空間分布來看，天山山區（海拔≥1500米）面雨量最大，約占全疆面雨量的40.4%，年平均降水量為409.1毫米，是新疆地表徑流形成的主要源區。南疆地區最少約為25.3%，年平均降水量僅有66.2毫米。南疆地區最大降水區出現在南疆西部山區，降水量大多在300毫米左右；最小區在塔里木盆地和哈密南部地區，降水量一般為50毫米左右。天山山區面雨量年際變化最小；南疆面雨量年際變化幅度最大，是最不穩定的區域，充分表現出了干旱區的典型特征。③降水在200毫米以上的地區，大多都集中在山區，山區降水是新疆區域河水徑流主要的補給來源之一。④從季節分布來看:夏季面雨量最大，約占全年面雨量的54.4%；春季次之，為23.6%；秋季為16.5%；冬季最少，約為5.5%。⑥新疆區域面雨量年際變化呈現出增多的趨勢，1987年存在突變，在此之后降水量明顯增多。

魏文壽，高衛東，史玉光（2004）研究認為，新疆的氣候類型（特別是降水），既不屬于地中海氣候類型，更不屬于季風氣候類型。而這種內陸干旱氣候的形成，首先是受高大山脈的影響，海洋氣團被阻擋，水汽很難翻越；其次是到達該區的季風水汽已所剩無幾；第三是源于新疆沙漠戈壁下墊面所產生的熱源，使對流加強，蒸發量加大。新疆地區由于高大山體的屏障作用與盆地的阻塞作用，使新疆的局地氣候具有明顯的差異，尤其是高山與盆地，局地氣候效應非常明顯。根據新疆年最大降水量年最小降水量臺站的分析，最大降水量出現在中國天山西部北坡中山帶的積雪站，最大降水量可達1124.0毫米，年平均降水量為836.2毫米，而最小降水量出現在吐魯番地區的托克遜站，年最小降水量僅為0.5毫米，年平均降水量為7.5毫米。對上述兩站地理條件進行比較，海拔高度相差1775米，緯度差4b，經度差1b，但多年平均降水量卻相差828.7毫米。由綜合分析表明:①水汽來源:新疆的降水主要由西風氣流攜帶的水汽形成；②山地影響:由于天山山體迫使氣流抬升，以致水汽凝結并在山區產生大量降水，當氣流到達新疆東部的吐魯番、哈密等地時，所攜帶的水汽已所剩無幾；③盆地與沙漠作用:在沙漠與荒漠下墊面的干熱作用下，很難產生有效降水。雖然兩站的降水量相差較大，但是近年的降水都呈增加的趨勢。

史玉光、孫照渤（2008）研究認為，環流系統和地形作用是影響南疆降水的關鍵因素。天山山脈海拔約為3000米左右，阻擋了北方冷空氣進入，西側帕米爾高原海拔為3000米左右，南疆處于天山山脈和帕米爾高原背風坡的下沉氣流控制下，該地區產生降水的動力條件和水汽輻合條件十分不利于降水，雖然空中水汽高于北疆和山區，但降水量卻遠小于天山北側地區。在天山北側地區，其西方沒有大尺度的高大山脈阻擋，而北方冷空氣和西方、西南方暖濕氣流易于長驅直入，并受天山山脈阻擋發生交匯，在天山北側迎風坡起到了抬升作用，有利于降水的產生。夏季南疆西部以及北疆北部、西部，空中水汽含量呈增加趨勢，與這些地區夏季降水增多趨勢一致；冬季除南疆東南部外，空中水汽含量呈增加趨勢，其他季節空中水汽含量無明顯變化趨勢。

彭寬軍，史玉光，崔彩霞等（2009）采用NASA地球觀測系統（EOS）2002年7月至2004年6月CERESSSFAquaMODISEdition1B云資料，對天山山區和塔克拉瑪干沙漠云水資源進行了研究。得到的成果是：雖然天山山區和塔克拉瑪干沙漠地區同屬一個氣候區，但兩地云參量的年變化規律不盡相同。除7月高云云滴半徑以外，無論低云還是高云，天山山區的云量、液態水柱含量和云滴半徑的月平均值，均比塔克拉瑪干沙漠地區高很多。（參見表1）

表1 天山山區和塔克拉瑪干沙漠云水資源對比表

注：據彭寬軍，史玉光，崔彩霞等（2009）的研究成果整理。

自然災害主要是風沙和干熱風：①風沙危害。8級以上的大風（風速大于17米/秒），一年超過20天的只有若羌、喀什、庫爾勒。但盆地邊緣植被覆蓋度僅10%，沙漠中心基本無植被，而風速每秒5米即起沙，故南部沙暴天氣年達30～40天。以東北風和西北風為主（參見中國大百科全書地理卷），盆地邊緣沙丘南移現象嚴重。強沙塵暴均發生在4月到5月初期間。此時正是干旱區表土含水率最小的時期，干旱的下墊面（包括農田、戈壁和沙漠）為沙塵暴提供了豐富的沙塵物質，沙塵可隨高空西風急流遠距離輸送數千公里、甚至上萬公里，涉及我國東部各省市、整個東亞乃至太平洋的西岸地區，成為世界范圍內風沙災害天氣的源頭。②干熱風。重災害地區為盆地東部，每年10～20天；盆地其他地區出現次數較少。

2.2羅布泊的氣象特征

羅布泊凹地屬典型的大陸性干旱氣候。全年大風、沙塵暴和揚沙日平均為102.5天，其中沙塵暴15.1天，8級以上大風18.6天。多年平均降水量為38.5毫米/年，一般5～8月份為雨期，其中7月份降水量最大，其他月份降雨普遍較少。區內蒸發極為強烈，多年平均蒸發量達3776.5毫米/年，5～8月份為極強蒸發期，月平均蒸發量為626.85毫米。空氣相對濕度較小，年平均空氣相對濕度為46.5%。氣溫的年內變化較大，最高溫度48%（8月），最低溫度-17.5%（1月），年平均氣溫13.4℃。區內主要受西風帶控制，最顯著的氣候特點是多風。

“兩山夾一盆”的“山盆構造”，是本區的主要氣候特點之一。因為塔里木盆地本身無法形成徑流，但周圍山區年降水量達200～400毫米，可匯成河流到達盆地，這也是羅布泊補充水源的重要途徑，往往一次特大暴雨的降水量，可以達到全年甚至超過全年的降水量，并快速匯集成洪流進入尾閭湖泊或沙漠。譬如：1958年8月天山暴雨，產生的洪水經孔雀河進入羅布泊，不僅使西湖面積擴大到450平方公里，另有大量水流經鐵板河進入東湖，使干涸已久的東湖再次充水，形成面積達4900平方公里的淺水湖。2003年6月，車爾臣河的洪水進入臺特瑪湖，形成一個面積約200平方公里的大湖。2005年5月初，阿爾金山的洪水進入了羅布泊東湖的南端。

夏訓誠，趙元杰，王富葆等（2008）指出：羅布泊湖區的空氣濕度極低，夏天通常在10%左右，午后有時為0；這里的年蒸發量高達3000毫米左右。因此，如果是水深3米的淡水湖，在3年左右的時問內便可全部被蒸發干涸，在湖水濃縮過程中，蒸發量會降低，但所需時間也僅幾年時間。

孫自永，余紹文，周愛國等（2008）采用稱重法，在高含鹽量的羅布泊北部凹地首次進行了凝結水的野外監測，根據監測數據分析了羅布泊地區凝結水的生成規律。研究結果表明：①凝結水來源于空氣中的水氣和深部土壤水分。②發生的時間，基本在晚上22:00至次日凌晨8:00。如果有暖濕空氣侵入，那么露點會升高，更有利于凝結。③從日均凝結水生成量來看，冬季凝結水生成量最大，可達0.275毫米/天；夏季次之，為0.159毫米/天；秋季最低，僅為0.127毫米/天。依據日均降水量（38.5毫米/年=0.105毫米/天）為標準，顯示出夏、秋、冬季的凝結水的日均生成量，均大于日均降水量。④冬季空氣相對濕度明顯增加，空氣中可供凝結的水氣增多，由于已經進入凍結期，土壤溫度相對其他季節較低，在土壤內部易形成一個較大的溫度梯度，使得土壤深部水氣進入近地表，所以這個時是凝結水形成的最佳時期。⑤空氣相對濕度是控制土壤凝結水生成量的主要因素。7月份空氣相對濕度在20%～30%間，空氣中可供凝結的水氣很少，該階段以土壤水分的蒸發作用為主，凝結水生成量極少；12月份空氣相對濕度多在40%以上，最高可達60%，該階段以凝結水的生成為主，凝結水生成量顯著大于7月份，蒸發作用較弱。⑥土壤的含鹽量也影響凝結水的生成。高含鹽量的土壤，其凝結水生成量，明顯高于低含鹽量土壤。這可能是因為土壤含鹽量較高時，鹽分對土壤吸濕系數和抗蒸發能力有顯著影響，并能增大地溫變幅，隨著含鹽量的增高，其吸濕系數和抗蒸發能力迅速提高，地表晝夜溫差增大，從而提高了凝結水的生成量。

三、引渤入疆，恢復羅布泊、艾丁湖調水方案概要

目前海水西調至少有兩種方案，若以陰山山脈為界，其北稱為外線（陳昌禮2001）調水方案；其南稱為內線（霍有光1997）調水方案。前者調水線路緊貼中蒙邊界（又稱3000公里防火墻、防疫墻），具有調水線路漫長（5000公里）、水汽易于逃逸或滲漏、地形大起（狼山，海拔1500-2200米）大伏（居延海，海拔820米），調水數量與效益過分夸張等特點。

內線（霍有光）調水方案是：從天津附近的渤海口取水，通過管道分級提升到海拔1280余米左右（1立方水，每升高200米，需要1度電；升高1280米，耗電6.4度），進入黃旗海（海拔1264～1266米），登上我國第二個地理臺階，形成2000平方公里的湖泊。然后修建防滲渠道，采用若干小提揚（10～20米）工程+長距離自流的辦法，由黃旗海—庫布齊沙漠—烏蘭布和沙漠—巴丹吉林沙漠，穿越河西走廊的荒漠戈壁，至玉門鎮北的疏勒河（海拔約1300米），主干調水線路全長約1900公里。之后，利用疏勒河“自東向西流的”天然河道（大約550公里），不用開挖、襯砌，自流進入塔里木盆地之東緣的羅布泊。羅布泊（海拔780米）至艾丁湖（海拔－155米）的直線距離僅180公里，可獲得930余米的落差，用來發電，意味能夠補償渤海西調工程所耗費的部分電能。整個調水線路穿越的是比較平坦的沙漠地區或戈壁灘，并非內蒙古草原或傳統的農耕區；與東西走向的山脈始終保持平行，沒有穿插關系（穿插工程）。

引渤入疆、恢復羅布泊的目的是：（1）以海水作為生態水填充沙漠中干涸的鹽湖，利用大面積人造濕地鎮壓沙塵源，遏制沙塵暴；（2）利用沙漠豐富的太陽能資源，將海水蒸發為水汽，增加露水與降雨，以增雨所得的淡水，濕潤北方氣候；（3）利用沙漠人造海，發展海水養殖業與海水種植業（嗜鹽作物）；（4）利用多梯級的人造海，逐級濃縮鹽類資源，發展鹽化產業；（5）依托人造海獲取淡水（如冬季采冰），發展采礦產業、熱電產業、海水淡化產業（利用發電廠余熱）、煤化產業、風電產業；（6）鹽只有達到飽和濃度時才能夠結晶，調水沿途（管道或渠道）不會出現所謂的污染問題，即便結晶，也只能沉積到鹽湖里，這數十億噸鹽類資源，不過是增加了羅布泊的鹽礦儲量而已。可留給子孫后代發展鹽化產業。

據有關資料，20世紀50年代初期，新疆艾比湖湖面海拔189米，湖長55公里，寬20～30公里，面積1070平方公里，平均水深不到2米。2008年只有400平方公里，最深處不足2米，總水量6億立方米左右。可以看出，盡管艾比湖的面積變化很大，但水的深度則變化不大，這說明湖底是相對比較平坦的。由此大膽推測，若在羅布泊地區維持一個3000平方公里（深約2米）左右的較為穩定的水面（注：陳宗器1935年考察夏日里的羅布泊水深為0.11～0.85米），每年應該調渤海水50億立方米；若每年調水150億立方米，理論上可維持0.9萬平方公里（深約2米）的水面；若每年調水300億立方米，理論上可維持1.8萬平方公里（深約2米）的水面。假設自第二年起，每年蒸發的水量大約占調水數量的1/2，那么余下1/2的水量，則可用來大力發展工業（火電、化工、風電）、海水農業、旅游等產業。考慮到就地蒸發的水量（包括水面蒸發與農牧植被蒸發），還有一部分將變為降雨或徑流補充人造海，那么在保證每年調水150億立方米（或300億立方米）的前提下，若干年后必將逐步形成人造海的蒸發——補給平衡，羅布泊保持0.9萬平方公里（或1.8萬平方公里）的穩定水面應該不成問題。（表2）

表2 恢復羅布泊人造海的調水數量與用水數量分配表

羅布泊北岸和東岸普遍發育三級湖積臺地，其高度分別為783～785米、789米和810～820米，相應的湖面積分別為9250平方公里，20000平方公里和55000平方公里。因此，可以利用三級湖積臺地以及艾丁湖，至少可建立串珠狀的四級人造海。除前三級人造海具有為抽水蓄能電站存儲水能的功能外，它們還可以發展養殖業和種植業，并通過逐級下泄，濃縮鹽類資源，發展鹽化產業。新疆羅布泊鹽鉀科技開發有限責任公司，應該向“以色列死海工業有限公司（DSW）”學習，該公司是世界上最主要的化工產品生產商之一，已經具有90多年的生產歷史。早在上個世紀80年代，這個占地150平方公里，僅1200名人員的現代化生產企業，鹽化產品的出口額，就占到了以色列的第二位。池鹽（曬鹽）結晶后有利于機械化開采，同樣的機械，可以用來冬季采冰。冰一次結晶脫鹽后，接近淡水。因此，冬季可發展采冰業，獲得“準淡水”，這樣可提高鹽化企業的效率。

四、恢復羅布泊、艾丁湖的氣象、生態作用探討

地質年代的第三紀，塔里木盆地原本就是一個大湖，吐魯番曾繁衍過體長9米、重達300噸的“天山巨犀”。近代羅布泊最終干涸的原因是，上游農建兵團大發展，截流喝干了塔里木河。被人破壞的自然生態環境，只有靠人為的辦法來恢復！在繼續保證上游農建兵團大力發展綠洲經濟的前提下，采用外來水源恢復羅布泊地區的生態，應該是不違背當地原本的自然規律的，反而會營造新的生態平衡，走向新的有序。

4.1“山盆構造”與天山等山脈的水塔作用

首先，恢復羅布泊水面后，利用太陽能蒸發的大量淡水資源在當地就可能直接形成降雨。據2010年11月8日《新疆晨報》第7版刊登《褐色鹽殼地雨后變“雪原”》一文，披露了一則新疆“鹽湖（或人造海）增雨作用”之實例。報道中說：“（羅布泊科考隊隊長）夏訓誠則認為，羅布泊地區非常干旱，極少下雨。而前段時間連下兩場雨，可能與羅布泊鉀鹽基地近年來開出的180多平方公里的鹽池水面有關。‘這么大的水面可能改變了這個區域的小氣候，在局地增加了降水。’”顯然，如果羅布泊水面恢復到0.9萬～1.8萬平方公里，將是“180多平方公里的鹽池水面”的50～100倍，會形成更大的降雨規模，通過局地水循環作用，一部分蒸發的淡水資源，勢必回落到當地，對沖了羅布泊蒸發的部分水量（損耗），有助于改善小環境。

據前蘇聯的研究成果，大約2/5的蒸發水汽將可直接變成雨水回落到當地（沙漠），這就意味，只要堅持源源不斷的調渤海水，那么沙漠人造海的水面規模，不僅可以維持，而且還有望逐年增加。

第二，天山山脈（以及走廊北山）將發揮水塔作用。由上述氣象資料可知，羅布泊（塔里木盆地東部）以東北風和西北風為主。當區內刮東北風時，羅布泊、艾丁湖蒸發的淡水資源，將吹向天山山脈（直線距離大約240公里），濕熱的水汽被天山阻擋并抬升到高海拔地帶時，與西風氣流攜帶的水汽相匯合，逐漸冷凝結而形成更大量級的雨雪或洪水，分水嶺南坡的山澗溪流，能將部分雨雪或洪水輸入塔里木盆地及其尾閭。

這種“山盆構造”形成降水的氣象學依據是：①低云與中云是降雨的源泉。低云的云底高度一般在2500米以下，多由水滴組成，厚的或垂直發展旺盛的低云則是由水滴、過冷水滴、冰晶混合組成。大部分低云都可能產生降水，雨層云常有連續性降水，積雨云多有陣性降水，有時降水量很大；中云的云底高度通常在2500～5000米之間，中云多由水滴、過冷水滴、冰晶或它們的混合物組成，常產生降水。②高大的山脈具有攔截水汽的水塔作用。天山是亞洲中部的高大山系，從西-西南向-東北延伸約2500公里，其中位于中國境內長約700公里。東段和極西的一些地方寬約500公里，中段寬度為350公里。山地平均海拔3500～4500米，不少高峰在5000米以上。天山是新疆最大的水源地，這主要得益于天山山體高大，可有效阻擋和抬高西風氣流帶來的水汽而成云，從而形成較多的大氣降水。同時，高寒山區又發育有大量的冰川和積雪，形成了天然的固體水庫。山區降水通過大小河流注入大小盆地成為盆地水源補給，或轉化為山區冰雪或與冰雪融水相匯合，形成強大的地表徑流，一部分匯聚到盆地，一部分滲入地下，成為滋潤塔里木盆地的寶貴水源。

第三，阿爾金山脈（以及祁連山）與昆侖山脈將發揮水塔作用。當區內刮西北風時，羅布泊（以及艾丁湖）蒸發的淡水資源，與翻越天山山脈后的、少量的西風氣流攜帶的水汽匯合，將吹向阿爾金山脈（直線距離大約120公里）與昆侖山脈。如前所述，羅布泊位于若羌縣境內，其北被阿爾金山（3000～4000米）、昆侖山（5500～6000米）所屏障，海拔4000米以上有大面積的高山草原，更高還發育有大陸冰川。由羅布泊吹來的濕熱水汽，會被海拔4000米以上的山體所屏障，形成低云和中云，逐漸遇冷而凝結，在分水嶺北坡形成雨雪，最終將回流到塔里木盆地。

4.2羅布泊人造海的增濕（露水）作用

凝結水以露水和水氣吸附為主，露水能以毛細水形式保存于土壤中，可被根系吸收利用。當夜間土壤溫度降低、“地表溫度”低于“近地表溫度”（即近地面氣溫大于地溫）時，水氣在溫度梯度作用下進入地表，即生成凝結水。在干旱地區，降水稀少，蒸發強烈，凝結水的生成量，往往大于降雨量，甚至可能是植物生存所需的唯一水資源，對改善干旱地區的生態環境、生發先鋒植物有著重要的意義。沙漠中只要有露水，就能夠使沙漠中的先鋒植物賴以生存，而先鋒植物的根系就可以遏制沙塵暴。

引渤入疆、恢復羅布泊后，將大大提高當地的空氣濕度，有利于增加露水的產出數量。由上述氣象資料可知，羅布泊地區每年凝結水的數量，要大于當地的降雨量；夏、秋、冬季的凝結水的日均生成量，均大于日均降水量；如果有暖濕空氣侵入，那么露點會升高，更有利于露水凝結；高含鹽量的土壤，其凝結水生成量，明顯高于低含鹽量土壤。羅布泊地區形成露水的這些特點表明，如果以羅布泊空氣相對濕度最低的7月份（20%～30%）為下限，那么當羅布泊恢復水體后，每年經常性的空氣相對濕度，就有可能提高到30%以上，不僅會增大露水的日均生成量，而且還有利于實施人工增水作業。

作為人工增水作業的對象，云是可持續利用的地球水資源的重要載體。云里的水分雖然很少，但卻是降水的快速加工廠，是大氣降水的前期指示物。從世界各國實踐來看，在特定地區實施人工增水作業，季節性降水量可在自然降水量的基礎上增加6%～30%。可見，人工增雨（雪）是干旱地區“開源”的主要途徑之一。

據宇桓轉載《阿拉伯商業》雜志的報道，阿聯酋阿布扎比的科學家已經突破技術障礙，在濕度達到30%的條件下，在沙漠晴朗干燥的不具備降雨的氣象條件下，成功的實施了人工降雨。2010年夏季，在122天的時間段內，阿萊因市氣象部門多次預報天氣晴朗干燥，無云無雨，但科學家卻在濕度達到30%的條件下，成功實現了52場人工降雨。人工降雨是價值1100萬美元的秘密項目Weathertec的一部分，主要是利用巨大的外形像燈罩的電離子發生器產生巨大的負極粒子磁場，制造出云層，最終實現人工降雨。這也是世界上首次實現在完全晴朗干燥的氣象條件下人工降雨。該項目由阿聯酋總統哈里法-本-扎耶德-阿勒納哈揚(Sheikh Khalifa bin Zayed Al Nahyan)直接領導，得到瑞士方面的支持，并由德國馬普學會氣象研究所(Max Planck Institute for Meteorology)監督。這項技術已經被視為“最高機密”之一。

顯然，羅布泊恢復水面后，不僅有利于增加當地空氣的相對濕度與土壤的露水，而且有利于今后開展人工增雨作業。

4.3減弱或遏制沙塵暴，改善惡劣的生態環境（“去鹽堿化作用”）

恢復后的羅布泊水面，可直接鎮壓大面積的鹽漠并形成毗鄰的濕地，使沙塵暴沒有了可被吹揚的物質或碎屑。如果挖掘羅布泊可為抽水蓄能電站提供水能的功能，那么還可以用渤海水來恢復艾丁湖水面，鎮壓和遏制艾丁湖地區的沙塵暴。

艾丁湖位于吐魯番盆地南部，海拔-155米，曾是一個大型鹽湖，面積152平方公里，毗鄰有微咸到咸水的沼澤。1958年湖水面積尚有20平方公里，后來萎縮為5平方公里。湖水礦化度高達210克／升。湖下地層約11米深是含鹽地層，據考證，艾丁湖在2萬年前就發展成鹽湖。艾丁湖風沙區面積6000公頃；西部為風蝕區，面積為5000公頃，屬于典型的雅丹地貌，最大的風蝕坑深達2米。東部為積沙區，面積1000公頃，6米高的新月型沙丘，平均每年向前移動28米。可以看出，由于艾丁湖處于吐魯番盆地的最低處，周邊是風沙區，所以湖面還可以大大的擴展，從而產生更大的生態效益和經濟效益。

重新恢復羅布泊與艾丁湖水面，它們的增雨、增濕作用，不僅可為提高沙漠植被的生產力水平，發展沙產業帶來光明的前景，而且還可能發生“去鹽堿化作用”，日積月累，循序漸進，必將改善沙漠的生態環境。

土壤鹽漬化是一種緩變性地質災害，屬化學作用造成的土地退化，主要是由于氣候、排水不暢、地下水位過高及不合理灌溉方式等因素相互疊加所造成。然而，沙漠一般不存在“地下咸水周期性地抬升并反復浸染地表”這樣的條件。筆者在1999年就提出了沙漠人造海表層沙土“去鹽堿化作用”的模型：即在水源有一定保證的前提下，鹽水結晶將周期性地重復“鹽類礦物質溶解——在水重力作用下垂直下滲——水分蒸發與鹽類深部重結晶”過程。鹽類反復溶解～反復結晶，使鹽水含鹽量越向下越濃，由鹽水中自析的結晶物不斷向下遷移并填補更下部的沙間空隙。結晶物（顆粒較大）受上層沙粒壓制無法向上移動，而沙粒中的水分則可伴隨蒸發作用、沿著沙間空隙向上運移。最后，在沙漠下層可形成巨厚的鹽類沉積礦藏。同理，如果沙漠人造海能夠使沙漠降雨量增加，也將有助于沙漠湖泊周邊鹽漬化沙地逐漸發生“去鹽堿化作用”，植被逐漸生發，生態環境也將向良性方向轉化。

無獨有偶，中國科學院新疆生態與地理研究所周智彬等先生（2002）在《塔克拉瑪干沙漠腹地人工綠地對沙地鹽分時空分布的影響》一文中，討論了“去鹽堿化作用”的實例。塔里木沙漠油田是21世紀我國石油生產的重要戰略接替區，由于地處塔克拉瑪干沙漠腹地，風沙危害嚴重。為保障油田基地生產和生活順利進行，1994年起建成人工綠地35公頃和35.2公里的沙漠公路防護林。沙漠腹地沒有淡水資源，綠地建設長期使用地下咸水灌溉。區內年平均氣溫12.4℃，一年中最熱月為7月份，月平均氣溫28.2℃，最冷月為12月份，月平均氣溫-8.1℃，極端最高氣溫45.6℃，極端最低氣溫-22.2℃。年降水量11.05毫米，平均相對濕度29.4%，蒸發量為3638.6毫米，平均風速2.5米/秒，最大瞬時風速為20.0米/秒。地面景觀為流動性高大復合沙壟。土壤特征隨地貌不同而有所差異。絕大部分為流動風沙土，鹽分含量為1.26～1.63克/公斤，在下層偶爾出現亞粘土，夾雜在風沙土中間，一般只有20～60厘米。自然植被種類貧乏，群落結構簡單，蓋度極低，絕大多數地區無植被分布。沙漠有植物種27種，沙漠腹地僅有植物9種。

人工綠地選用檉柳、沙拐棗、梭梭3類27種灌木為綠化樹種，配置方式為行間混交，株行距為1米×1米。在丘間的粘土地，栽種耐鹽堿的梭梭和檉柳；在流沙地配置具有良好固沙性能的沙拐棗和梭梭。灌溉方式采用滴灌或溝灌，灌溉周期為8～12天，灌水定額1000立方米/公頃。灌溉井水礦化度4.08克/升。“沙漠腹地人工綠地長期使用咸水灌溉，所攜帶的大量鹽分在土壤中積聚或被迅速淋溶到土壤深層或地下水區域，土壤內水鹽的運動異常迅速。”“隨著土壤深度的增加，土壤鹽分含量增加，但沒有出現嚴重的積鹽現象，但隨著時間的推移，土壤各層鹽分含量逐漸減少，鹽分被淋溶到土壤下層或地下水。”“綠地植物均為耐鹽、泌鹽的灌木，從土壤中吸收了大量的鹽分。土壤中的鹽分在大量灌溉用水的淋溶下向下層移動。……大量的水分運移到200厘米以下，使得淋溶到下層的鹽分難以返回。”

論文的結論是，塔克拉瑪干沙漠腹地人工綠地咸水灌溉“輸入的鹽分絕大部分滲漏到2米土體以下，這是植物能夠在高礦化度鹽水灌溉下正常生長的主要原因。另外，各層土體的鹽分儲量在平衡期內也發生了巨大的變化，其中2米土體的儲鹽量減少了125.1噸，2米以下的土體增加了79.9噸，與植物生長緊密相關的2米土體的鹽分在平衡期內急劇減少，120～180厘米三層土層鹽分儲量減少達25～37噸，脫鹽率達60%～70%，同時，各土層的全鹽量也顯著降低，各土層的全鹽在0.5～0.9克/公斤之間，遠低于土壤原始全鹽1.26克/公斤的數值”。

所以，與多數人關心沙漠“水平滲透”不同的是，筆者更關心的是沙漠的“垂直滲透”問題。而“垂直滲透”，使一些人擔心鹽類會過度堆積的問題，變為多余。大家知道，沙漠是覆蓋在廣袤的基巖之上的，沙子再薄，可能也要厚達10余米（注釋：如果構造盆地里沙子太厚，不宜作為人造海的選址地區）。渤海水輸入構造盆地后，沙漠最初可能類似吸滿水分的海綿，先形成大面積濕地而不是大面積湖泊。①引渤入疆的目的，就是要利用沙漠中大自然無償賜予的太陽能，使海水蒸發，來改變沙漠的干燥環境。②沙子孔隙度大、垂直“滲透性極好”，沙漠構造盆地內沉積的鹽類礦物質，會被調來的海水一再重復“鹽類礦物質溶解——在水重力作用下垂直下滲——水分蒸發與鹽類深部重結晶（去鹽堿化作用）”過程，如此循環往復，最終在厚厚的沙層“中下部位”形成巨厚的鹽礦。③海水蓄積區，水面、濕地及周邊生長的耐鹽植物群落，可以遏止沙塵暴。構造盆地內發生鹽堿化的低洼沙地，鹽類結晶后，結晶物與相鄰的沙粒板結在一起，形成具有一定厚度、一定面積的“鹽結皮”、“鹽結殼”、“鹽結殼層”，比普通流沙顆粒（重量）增大了幾十倍到成百、成千倍，大風無法將其刮起。這就既固定了流沙，又減少了塵暴的物質來源。④大量蒸發的海水濕潤了整個沙漠地區，甚至造成降雨（去鹽堿化作用），增加了區內水資源總量，促使沙區生物的生存環境向良性方向轉化。

渤海深深嵌入我國北方大陸540多公里，是大自然賜予中國的地利之源，有取之不盡的水資源。與國內其他跨流域調水方案不一樣，西調渤海水不會改變我國陸地上任何一個地區原有水資源的數量，調水不會顧此而失彼，反而可為綠化西北沙漠、再造山川秀美的生態環境、遏止沙塵暴服務，為21世紀大力發展沙產業打下堅實的基礎。

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引渤入疆示意圖