扎龍濕地生態(tài)環(huán)境需水量研究

扎龍濕地生態(tài)環(huán)境需水量研究

扎龍自然保護(hù)區(qū)位于黑龍江省富義縣、太來(lái)縣、鐵峰區(qū)、陽(yáng)陽(yáng)溪區(qū)、大慶林甸縣和杜爾伯特蒙古族自治縣的六個(gè)區(qū)縣，總面積為2000公里和2個(gè)區(qū)。這是一個(gè)以鶴為主要生態(tài)鳥類和濕地物種為主的珍稀鳥類和濕地。隨著人類對(duì)濕地的持續(xù)探索和過(guò)度分配和利用水資源，扎隆濕地的生態(tài)環(huán)境惡化。其中，水是濕地最敏感的元素，也是濕地生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素。烏裕爾河是維持扎龍濕地生存的主導(dǎo)因素,其水量減少的主要原因是:上游森林過(guò)量砍伐,中上游植被遭到破壞,徑流量變小;烏裕爾河中、上游地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量增加,截留、分流水源十分嚴(yán)重.由于扎龍濕地嚴(yán)重缺水,自2002年起,水利部和黑龍江省政府先后對(duì)濕地實(shí)施了補(bǔ)水,緩解了扎龍自然保護(hù)區(qū)濕地水資源嚴(yán)重短缺的問(wèn)題,也為再調(diào)配和合理配置生態(tài)環(huán)境需水提供了良機(jī).但如何有效分配從嫩江調(diào)來(lái)的水資源,在保護(hù)生產(chǎn)、生活用水的同時(shí),給濕地生態(tài)環(huán)境以最適宜的水量,是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題.本文在湖泡、河流生態(tài)環(huán)境需水量研究的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了扎龍濕地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀需水量和適宜需水量,為合理配置和調(diào)控水資源,逐步恢復(fù)扎龍濕地生態(tài)系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供有力依據(jù).1需水量計(jì)算方法濕地生態(tài)環(huán)境需水量主要包括湖泡需水量、植物需水量、土壤需水量及野生生物棲息地需水量等.目前,各種需水量的計(jì)算方法很多,但許多方法的計(jì)算參數(shù)難以確定,本文根據(jù)扎龍濕地的實(shí)際情況,多方對(duì)比,確定了如下的計(jì)算方法.1.1湖泡洼地水氣藏水資源量核算湖泡的生態(tài)環(huán)境需水量核算采用水量平衡法、換水周期法、功能法等,湖泡洼地生態(tài)環(huán)境需水量主要考慮為維持湖泡濕地特定的水、鹽以及水生生態(tài)條件,湖泡洼地一年內(nèi)消耗的水量.根據(jù)水量平衡原理,在無(wú)取水的自然條件下,湖泡洼地的計(jì)算公式如下:ΔWl=P+Ri-Rf-E+ΔWg,式中,ΔWl(m3/a)為湖泡洼地蓄水量的變化量;P(m3/a)為降水量;Ri(m3/a)為入湖水量;Rf(m3/a)為出湖水量;E(m3/a)為湖泡洼地水面的蒸發(fā)量;ΔWg(m3/a)為地下水變化量.為維持湖泡濕地的生態(tài)環(huán)境功能,要求湖泡洼地蓄水量不發(fā)生變化,即ΔWl=0,對(duì)北方河流,由于水蒸發(fā)量E大于降水量P,因此在地下水位維持動(dòng)態(tài)平衡的條件下(ΔWg=0),必須補(bǔ)充相當(dāng)一部分湖水量消耗于湖泡洼地水面的蒸散.因此,可以認(rèn)為湖泡洼地的生態(tài)環(huán)境用水主要用以維持湖泡洼地水量平衡而消耗于水面蒸散的凈水量,其核算公式:Wl=∑Ai(Ei-Ρi)?10-3?Wl=∑Ai(Ei?Pi)?10?3?式中,Wl(m3/a)為湖泡洼地的生態(tài)環(huán)境需水量;Ai(m2)為湖泡洼地的水面面積;Ei(mm)為相應(yīng)水面的蒸發(fā)能力;Pi(mm)為湖泡洼地上的降水量.1.2植物需水量的基本概念植物需水量包括植物同化過(guò)程耗水和植物體內(nèi)包含的水分、蒸騰耗水、濕地植株表面蒸發(fā)耗水以及土壤蒸發(fā)耗水四部分.前兩部分是植物生理過(guò)程所必需的,稱為生理需水,后兩部分是植物生活環(huán)境條件形成中所必需的,稱為生態(tài)環(huán)境需水.其中蒸騰耗水和土壤蒸發(fā)是最主要耗水項(xiàng)目,占植物需水量的99%,其他兩項(xiàng)僅占1%.因而把植物需水量近似理解為植物葉面蒸騰和棵間土壤蒸發(fā)的水量之和,稱為蒸散發(fā)量.從理論上可表達(dá)為:dWΡdt=EΤm(t)dWPdt=ETm(t),式中,Wp為植物需水量;ETm為蒸散發(fā)量;t(月)為時(shí)間.1.3地土壤含水量土壤含水量是核算土壤需水量的基礎(chǔ)和依據(jù),濕地土壤含水量通常用下式核算:S=0.1Weh,式中,S(mm)為土壤儲(chǔ)水量,0.1為單位轉(zhuǎn)換系數(shù);We為土壤容積濕度;h為土層厚度.1.4濕地生境和生境生物多樣性的核算和保持正常水量野生生物棲息地需水量是魚類、鳥類等棲息、繁殖需要的基本水量.以濕地的不同類型為基礎(chǔ),找出關(guān)鍵保護(hù)物種,如魚類或鳥類,根據(jù)正常年份鳥類或魚類在該區(qū)棲息、繁殖的范圍內(nèi)核算其正常水量,為避免與濕地土壤需水量的重復(fù),這里只核算地表以上低洼地的蓄水量(滿足野生動(dòng)物棲息、繁殖的水量).2生態(tài)環(huán)境需要水的計(jì)算根據(jù)對(duì)2002年4月、7月和10月扎龍自然保護(hù)區(qū)的ETM衛(wèi)星影響衛(wèi)片解譯結(jié)果,按濕地功能分區(qū)確定扎龍濕地土地分類結(jié)果見(jiàn)表1.2.1濕地的總水量計(jì)算扎龍濕地1956～2000年平均降雨和水面蒸發(fā)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2,自然保護(hù)區(qū)湖泡和濕地核心區(qū)明水生態(tài)環(huán)境需水量核算結(jié)果見(jiàn)表3.2.2自然保護(hù)區(qū)和濕地核心區(qū)核算實(shí)驗(yàn)測(cè)定扎龍濕地蘆葦蒸散發(fā)量(扎龍國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局提供)見(jiàn)表4.由于蘆葦為扎龍濕地植物絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種,因此以其蘆葦需水量作為扎龍濕地植物需水量,自然保護(hù)區(qū)和濕地核心區(qū)核算結(jié)果見(jiàn)表5.2.3輕沼計(jì)算方法湖泡生態(tài)環(huán)境需水量核算已考慮土壤因素,因此本核算只考慮輕沼澤;同時(shí)由于土壤有長(zhǎng)達(dá)半年的封凍期,封凍期內(nèi)不考慮土壤需水量問(wèn)題,核算扎龍濕地自然保護(hù)區(qū)和濕地核心區(qū)土壤需水量結(jié)果見(jiàn)表6.2.4扎龍濕地的最適需水量扎龍濕地野生生物關(guān)鍵保護(hù)物種丹頂鶴,根據(jù)多年觀測(cè)結(jié)果(扎龍國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局提供),一對(duì)繁殖鶴所需領(lǐng)地約為2km2,扎龍濕地多年平均丹頂鶴350只/年,因此,需要的領(lǐng)地為350km2,此面積遠(yuǎn)小于核心區(qū)面積,由于此部分水為重復(fù)核算,因此在考慮面積超過(guò)核心區(qū)的面積時(shí),可不考慮此項(xiàng)需水量.扎龍濕地生態(tài)需水量由湖泡、濕地植物、濕地土壤以及濕地野生生物棲息地等幾部分組成,其間無(wú)重復(fù)核算水量,因此根據(jù)表3、表5和表6,核算扎龍濕地生態(tài)環(huán)境需水量結(jié)果見(jiàn)表7.根據(jù)表7的核算,扎龍濕地的生態(tài)環(huán)境需水量為5.60×108m3,其中核心區(qū)為2.17×108m3,計(jì)算過(guò)程明水已扣除降雨,蘆葦蒸騰只是在5～9月扣除了降雨,其他月份沒(méi)有扣除.5～9月多年平均降雨量為367.5mm,全年多年平均降雨為418.8mm,因此其他月份需扣除的水量為51.3mm.對(duì)應(yīng)的蘆葦濕地面積應(yīng)扣除的水量為0.51×108m3和0.17×108m3,因此,扎龍濕地的生態(tài)環(huán)境需水總量為5.09×108m3,其中核心區(qū)為2.00×108m3.自然來(lái)水有豐、平、枯年之分,直接影響扎龍濕地水量的獲得,但是,為了維護(hù)扎龍濕地的基本功能,最低供水量應(yīng)以保證濕地核心區(qū)生態(tài)環(huán)境需水量要求,即濕地生態(tài)環(huán)境最小需水量每年不應(yīng)低于2.00×108m3.扎龍濕地由于2000年和2001年連續(xù)缺水和人為因素,造成2001年年底扎龍濕地發(fā)生大火,嚴(yán)重威脅了扎龍濕地的生存.為保護(hù)濕地,水利部和黑龍江省政府從2002年4月20日開(kāi)始到7月底,為扎龍濕地補(bǔ)水2.70×108m3,扎龍濕地非湖泡、沼澤部分降水2.34×108m3,扎龍濕地明水水面面積從2001年10月21日的193.05km2,增加為2002年10月8日的415.53km2,效果非常明顯,其