西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量初步探討

許 民，任曉輝

（赤峰學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量初步探討

許 民，任曉輝

（赤峰學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

本文針對西拉沐淪河近些年出現(xiàn)的河道頻繁斷流、河槽萎縮等一系列生態(tài)問題，從生態(tài)環(huán)境需水的角度探討了保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的意義、生態(tài)環(huán)境需水量的確定原則、生態(tài)環(huán)境需水量的計(jì)算及保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的途徑和措施.

西拉沐淪河；生態(tài)環(huán)境需水量；保障；措施

西拉沐淪河是赤峰市流域面積最大、支流最多的一條河流.發(fā)源于克什克騰旗境內(nèi)，干流從西向東，貫穿于赤峰市中部，流經(jīng)克旗、林西縣、翁牛特旗、巴林右旗和阿魯科爾沁旗等五個(gè)旗縣，河流全長397公里，總落差為1515米，平均比降2.4‰,多年平均天然徑流量為10.02億立方米，年平均含沙量16.49公斤/立米，年輸沙量為1652萬噸.

西拉沐淪河水系形狀為扇狀，流域長359公里，平均寬79.9公里，總流域面積為28668.78平方公里，除錫盟52平方公里，通遼市21平方公里外，其余全部在赤峰市境內(nèi).流域內(nèi)大部分屬于半農(nóng)半牧區(qū)，共有耕地面積331.41萬畝，草場2717.39平方公里，林地943.39平方公里.總?cè)丝?51，445人，流域人口密謀為29.8人/平方公里.

近些年來,隨著流域經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,西拉沐淪河水資源的過度開發(fā)以及近些年嚴(yán)重的干旱等因素,致使流域水資源的供需矛盾問題愈加突出,也導(dǎo)致了諸如河道頻繁斷流、河槽萎縮等一系列問題,流域生態(tài)系統(tǒng)整體呈惡化趨勢.因此，探討西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量，保障西拉沐淪河流域自然生態(tài)功能和人與自然的和諧，意義非常重大.

1 西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量概念及內(nèi)涵

河流生態(tài)環(huán)境需水量研究是近年來水資源及環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，最初始于上世紀(jì)40年代，是基于為避免河流生態(tài)系統(tǒng)退化，規(guī)定需保持河流最小生態(tài)流量.其后對河流基流量、河道內(nèi)用水、各類濕地、河口三角洲等環(huán)境需水量規(guī)定了限定值.當(dāng)時(shí)生態(tài)環(huán)境需水量的概念和定義多集中于水體本身，基本上都是基于水體及與水體有直接聯(lián)系的“水生態(tài)”和“水環(huán)境”的用水量.20世紀(jì)90年代后期，眾多的學(xué)者參與了生態(tài)環(huán)境需水量的研究.在我國，1990版的《中國水利百科全書》明確環(huán)境用水的概念為：“改善水質(zhì)、協(xié)調(diào)生態(tài)和美化環(huán)境等的用水”.《21世紀(jì)中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究》認(rèn)為：廣義的生態(tài)環(huán)境用水，是指“維持全球生物地理生態(tài)系統(tǒng)水分平衡所需用的水，包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等，都是生態(tài)環(huán)境用水”.“狹義的生態(tài)環(huán)境用水是指為維護(hù)生態(tài)環(huán)境不再惡化并逐漸改善所需要消耗的水資源總量”.狹義的生態(tài)環(huán)境用水計(jì)算的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)是水資源供需矛盾突出以及生態(tài)環(huán)境相對脆弱的干旱、半干旱和季節(jié)性干旱的半濕潤地區(qū).因此，生態(tài)需水量應(yīng)該是指一個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)的需水量.

本文探討的西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量是指維系生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的最基本水量,在此狀態(tài)下,西拉沐淪河系統(tǒng)的恢復(fù)目標(biāo)一是水環(huán)境質(zhì)量有明顯改善，二是生態(tài)完整性能夠得到維持.一般情況下，生態(tài)環(huán)境需水量應(yīng)保證有維持系統(tǒng)所需的最低水量,若低于該水量,系統(tǒng)會發(fā)生退化.對于西拉沐淪河來說,最小生態(tài)環(huán)境水量也是為了防止河道水體斷流并發(fā)生功能性裂變,維持河道水流循環(huán)的最小流量.

河流生態(tài)環(huán)境需水量是客觀的存在，它是隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展、生態(tài)環(huán)境問題的日益突出和生物多樣性的減少而產(chǎn)生的、變化的.因此研究生態(tài)環(huán)境需水量，應(yīng)該重點(diǎn)放在解決實(shí)際中已經(jīng)出現(xiàn)和可能出現(xiàn)的問題上來.因此本文認(rèn)為，西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量，應(yīng)包括河流基本環(huán)境需水量、自凈需水量及輸沙需水量等方面，針對影響河流生態(tài)環(huán)境需水量的關(guān)鍵因素，應(yīng)從水土流失治理、水源涵養(yǎng)和污染防治等方面研究一系列保障河流生態(tài)環(huán)境需水量的措施，為河流生態(tài)環(huán)境改善和健康發(fā)展以及水資源的可持續(xù)利用提供依據(jù).

2 研究西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的意義

2.1 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類追求經(jīng)濟(jì)利益、忽視生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境功能建設(shè)，在一定時(shí)期內(nèi)成為了必然.針對西拉沐淪河流域水土流失、土地沙漠化、生物多樣性減少、河流斷流、水體污染、河道萎縮以及河道淤積等生態(tài)問題,進(jìn)行生態(tài)環(huán)境需水量研究，意義十分重大.

2.2 針對該流域的生態(tài)環(huán)境需水量的調(diào)研和計(jì)算,對供水管理具有現(xiàn)實(shí)意義.

2.3 生態(tài)環(huán)境需水量研究可反映該流域的生態(tài)健康狀況,可定性和定量反映保持其健康發(fā)展所必需的水量及年內(nèi)分布狀況,并據(jù)此確定區(qū)域水生態(tài)恢復(fù)管理策略.

2.4 工程措施和非工程措施相結(jié)合的策略,探求該區(qū)域內(nèi)部、區(qū)域間水資源在空間上、時(shí)間上的合理調(diào)配是現(xiàn)今面對的重要課題.生態(tài)環(huán)境需水量的研究成果可為區(qū)域性水資源合理配置提供良好的基礎(chǔ)資料和決策依據(jù).

3 西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的確定原則

3.1 水土保持生態(tài)環(huán)境需水量

水土流失綜合治理措施包括工程措施、林草措施、水土保持耕作措施等.西拉沐淪河流域水土保持生態(tài)環(huán)境需水量，應(yīng)根據(jù)不同水平年、不同規(guī)劃區(qū)單項(xiàng)措施的定額和單項(xiàng)措施的治理面積加以計(jì)算.

3.2 植被建設(shè)生態(tài)環(huán)境需水量

植被建設(shè)生態(tài)環(huán)境需水是指水土保持之外的植被建設(shè)生態(tài)環(huán)境需水.西拉沐淪河流域植被建設(shè)生態(tài)環(huán)境需水具有區(qū)域性，應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域的典型植被類型耗水特征，結(jié)合降水補(bǔ)給土壤水分的實(shí)際可利用量，合理確定生態(tài)環(huán)境需水定額，進(jìn)而根據(jù)不同植被類型的面積計(jì)算生態(tài)環(huán)境需水量.

3.3 河流生態(tài)系統(tǒng)需水量

確定河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)基流.即維持西拉沐淪河系統(tǒng)最基本的生態(tài)環(huán)境功能的最小水量.即要求年內(nèi)各時(shí)段的河川徑流量都能維持在一定的水平上，不出現(xiàn)諸如斷流等可能導(dǎo)致河流生態(tài)環(huán)境功能破壞的現(xiàn)象.一般以河流最小月平均實(shí)測徑流量的多年平均值作為河流的基本生態(tài)環(huán)境需水量.

維持河流水沙平衡生態(tài)環(huán)境需水量.輸沙需水量是指河流中下游的沖淤平衡，為了輸沙排沙，維持沖刷與侵蝕的動態(tài)平衡，需要一定的生態(tài)環(huán)境需水量與之相匹配，這部分水量稱為輸沙平衡需水量.在一定的輸沙總量要求下，輸沙水量取決于水流含沙量的大小.

河流污染物自凈需水量.由于河流本身具有一定的自凈能力，只要保持河流最基本的生態(tài)基流，一般可滿足河流本身的自凈功能.但由于西拉沐淪河兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活造成大量的污水排放，已經(jīng)超過河流本身的自凈能力，造成嚴(yán)重的水污染，因此必須靠推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)，控制污染源，提高污水處理率來實(shí)現(xiàn)全流域達(dá)標(biāo)排放.

4 西拉沐淪河生態(tài)系統(tǒng)需水量計(jì)算

對西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)首先計(jì)算滿足河流生態(tài)基流的最小水量.根據(jù)多年實(shí)測流量資料，點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)，計(jì)算得出多年平均流量，根據(jù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)繪制理論頻率曲線，參照一些學(xué)者研究的結(jié)果，得出50％保證率的河流年平均流量.維持生態(tài)基流的最小水量一般取為50％保證率的河流年平均流量的30％.

其次，計(jì)算河流一定量稀釋自凈能力所需的最小生態(tài)環(huán)境需水量.觀測90％保證率的最枯月平均流量，計(jì)算河道平均斷面面積，累計(jì)沿河排污口，通過計(jì)算，得出河流在現(xiàn)狀水流條件下的允許納污量，經(jīng)過環(huán)境規(guī)劃分析，得出西拉沐淪河最大允許納污量.

第三，計(jì)算輸沙所需的水量.西拉沐淪河年平均含沙量16.49公斤/立米，年輸沙量為1652萬噸，必須考慮輸沙需水量.由于水流含沙量因流域產(chǎn)沙量的多少、流量的大小以及其它水沙動力條件的不同而不同，輸沙水量也因此發(fā)生相應(yīng)的變化.該流域汛期的輸沙量約占全年輸沙總量的絕大部分，即河流的輸沙功能主要在汛期完成，因此應(yīng)充分利用汛期洪水較強(qiáng)的輸沙能力，完成輸沙要求，以維持河流形態(tài)的動態(tài)平衡，有利于水資源最大限度的開發(fā)利用.

第四，計(jì)算河流凈蒸發(fā)水量.最簡便實(shí)用的方法是器測法，它可以直接運(yùn)用陸地蒸發(fā)器、蒸發(fā)池及水面漂浮蒸發(fā)器，測定河流水面蒸發(fā)量.這種方法容易得到較多的實(shí)測資料，但由于蒸發(fā)器的水熱條件和河流水面有所不同，所以測出的蒸發(fā)量需要通過折算，轉(zhuǎn)化為河流水面蒸發(fā)量.

最后將幾部分之和作為河流總生態(tài)需水量.

5 保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的途徑和措施

生態(tài)環(huán)境需水量研究的目的是解決水與自然生態(tài)的平衡問題，最終是保障自然生態(tài)功能和人與自然的和諧，最大程度降低生態(tài)環(huán)境需水量，增加可利用水量.因此本文認(rèn)為，保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的途徑和措施應(yīng)該是：①保障西拉沐淪河流域陸地生態(tài)系統(tǒng)的植被恢復(fù)和保護(hù)，改善局部水循環(huán)條件，遏制水土流失；②通過上一措施減少維持西拉沐淪河河道水砂平衡的輸砂水量；③削減進(jìn)入西拉沐淪河水體的點(diǎn)源和面源污染物數(shù)量，減少河流等水體需保持的稀釋凈化水量；④通過水利工程的調(diào)節(jié)和非工程性措施的配置措施，合理分配水資源，保障在不同時(shí)空尺度條件下西拉沐淪河流域生態(tài)系統(tǒng)對水的需求；⑤河流的各種生態(tài)功能和環(huán)境功能之間存在著交叉和重復(fù),滿足各種功能的水量耦合是保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量關(guān)鍵.特別在水資源可調(diào)控性以及水生態(tài)與水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)耦合方面,既要符合流域?qū)嶋H,又具有水量調(diào)度的可操作性；⑥西拉沐淪河生態(tài)問題,究其原因主要是水量貧乏、水資源的過度開發(fā)利用以及污染排放所致.要使河道內(nèi)保持一定的生態(tài)環(huán)境水量,必須依靠提高水資源的利用效率,加強(qiáng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整和污染控制,注重流域生態(tài)建設(shè)等措施來支撐和保證.

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〔5〕劉凌，董增川，等.內(nèi)陸河流生態(tài)環(huán)境需水量定量研究.湖泊科學(xué)，2002（1）.

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