博斯騰湖最低生態需水量研究

阿依蘇力坦·麥麥提艾力，迪麗努爾·阿吉

阿依蘇力坦·麥麥提艾力/新疆師范大學地理與旅游學院，在讀碩士（新疆烏魯木齊 830054）；迪麗努爾·阿吉/新疆干旱區湖泊環境與資源實驗室教授（新疆烏魯木齊 830054）。

博斯騰湖，維吾爾語意為“綠洲”。又稱巴格拉什湖。在新疆天山以南焉耆盆地內，處于焉耆東南方。湖濱周圍蘆葦叢生，湖內盛產魚類。根據生態適宜性原理，在植被最適地下水位附近植物生長最好，出現頻率最高，相應的植被蓋度就高；在其他地下水范圍內則植被長勢受水分虧缺或土壤鹽漬化的影響，生長相對不好，出現頻率相應就低，蓋度就低。對于最低生態水位的計算，有幾種方法：綜合指標法、最低年平均上位法、年保證率法、湖泊形態法、天然水位資料法及功能法等。這些方法各個是只針對某個指標而進行計算，因此結果也不同，本文先采用湖泊形態法、天然水位資料，然后用綜合指標法進行結果確定。

一、博斯騰湖的地理生態概況

博斯騰湖是全國最大的內陸淡水湖，也作為新疆最大的淡水湖，位于天山南部的焉耆盆地，地理位置 41°56′～42°14′N,86°40′～87 °56 ′E ，東西長約為 55km，南北寬約為 20～25km，平均水深為7.5m，最深處為17m，湖區總水面面積達到1064.1m2，流域地表水資源量42.01億m2。整個湖區分為大湖區和小湖區，大湖區是湖體的主要部分，總面積約為980m2，周長為220km，小湖區位于大湖西南部，由達吾松等一連串的16個淺湖泊和大片蘆葦沼澤濕地組成，總面積為350m2，其中水面蘆沼的面積為318m2，相間的減地，牧地等面積32m2，是盛產蘆葦的濕地，稱為小湖葦區。大湖水域遼闊，煙波浩渺；西南小湖區，湖泊蜿蜒，蘆葦叢生，荷花怒放，禽鳴魚躍，一派江南水鄉景色，故有“西塞明珠”之美稱。博斯騰湖是新疆最大的漁業基地，盛產青、草、鰱、鯽、鳙、五道黑等24種魚類，年產魚1000多噸。博湖又是我國四大蘆葦生產基地之一，蘆葦最高可達10米，竹桿般粗細，葦林總面積達4萬公頃，年產干葦40萬噸，是造紙、紡織的優質原料。博湖風光瑰麗，集大漠與水鄉景色于一體，距南疆重鎮庫爾勒市只有60多千米。近年博湖的蓮花湖、相思湖、大河口、回歸大自然、阿洪口、揚水站等旅游景點的旅游設施已初具規模，開辟了游艇或摩托艇游湖，滑水、水上降落傘、潛水、跳水、垂釣、湖濱浴場等娛樂項目，還可以品嘗到烤魚和原汁原味的博斯騰魚宴。博湖是南疆一個重要的新興水上游樂旅游區。

二、最低生態需水量分析

1.生態需水量定義與內涵。通常計算植被生態需水量的辦法，是針對現有生長較好的林地、草地植被，進行實際蒸散量的計算，從而估算區域的需水量。由于還沒有一個統一的公式或模型準確地估計出分布在各種自然條件下森林、草地的蒸散量，因此，便出現了許多野外觀測和理論計算相結合的方法。這些模型可大致分為三類，即水文學方法、微氣象學方法和植物生理學方法等。由于森林植被與其他下墊面相比，其下墊面粗糙，外形高大，對近地面層的氣象特征產生明顯影響，對于下墊面，通常因梯度觀測資料受粗糙層的影響，而產生明顯的誤差。因此，森林蒸散量很難測定和計算，測定精度也很低。先根據上一節所提到的理論方法對研究區域進行生態分區，再識別出不同分區類別下植被覆蓋的土地類別面積，并參考全國林地、草地資源普查統計結果對植被覆蓋的土地類別面積進行修正，然后參考國家已有生態實驗站關于草地需水實驗、林業需水實驗等，確定適當的模型計算系數，最后通過單元水量平衡關系制約，合理確定現狀條件下河道外不同植被覆蓋種類的生態環境需水量。

2.生態需水量的計算方法。在生態分區的基礎上，針對各分區現有的植被生態系統類型，進行實際蒸發量的計算，進而估算其生態需水量。如針對西北地區，可根據相應的土地資源分類標準將林地和草地劃分為有林地、灌木林、疏林地、其他林地、高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地七種類型，然后，根據不同地區不同植被類型的蒸騰量，估算出當地的湖泊外生態需水量，其計算公式為

式中：Wout為湖泊外生態需水量；Ai為某種植被相應的面積，En為某種植被的年總蒸發量；P為年降水量；n為植被類型數量。

三、博斯騰湖最低生態需水量分析

湖泊最小生態需水是維持湖泊生態系統不嚴重退化所需的水量。根據博斯騰湖的水系組成特點和濕地所具有的共同水文學特征，可得到博斯騰湖生態需水計算模型

1.生態需水量與植物的分布。對于不同植物種類而言，相同的地下水位埋深對其的生長發育的影響是不同的。由于干旱區植物群落的組成種類少且多有單優現象，因此，我們可以選取一些具有代表性的植物來分析其與地下水埋深的關系。鑒于北疆地區降水量稍大，且降水對土壤水的補充有一定意義，為了減少分析中的變量因素，且更有利于問題的闡述，我們選擇南疆博斯騰湖干流流域的胡楊、紅柳、蘆葦、甘草、羅布麻、駱駝刺等植物，按生長良好、生長較好和生長不好三種情形來探討其與地下水埋深的關系。

生態需水概念來看生態需水是維持生態系統中具有生命的生物物體水分平衡所需要的水量，保護水生生物所需要的水量是維持湖泊，湖泊中魚類，乳游植物等生存的用水。

2.生態用水定額的確定。我們的最終目標是計算區域單元內的生態用水總量，以服務于區域水資源的合理分配，而這就需要確定不同生態用水類型植被的生態用水定額。在前述的生態用水分類與生態用水計算模型的基礎上，基本上可以開展此項工作。面對博斯騰湖湖泊不斷干枯、萎縮的湖泊生態危機和由此造成資源性缺水的嚴重局面，維護湖泊的合理水位已經成為淡水資源科學配置和永續利用的基本保證。博斯騰湖的主要生態問題：流域水資源嚴重缺乏，入湖水量減少，湖水水位大幅下降，湖泊面臨縮小，生態系統退化。生態保護目標是維持湖泊濕地生態系統的基本功能，使生態系統不發生嚴重退化。生態保護的對策是確定最低生態水位，保證生態的最小用水；當湖水位低于最小生態水位時，限制社會經濟用水；如果有可能，向湖泊補水，使湖泊水位不低于最低生態水位；從而協調社會經濟用水和生態用水。由于我國缺乏對湖泊敏感物種及其與水關系方面的研究，使得計算湖泊最低生態水位存在很大困難。湖泊特有的地形，儲存著大量水分，產生了湖泊生態系統。湖泊水量和其生態系統具有因果關系，并存在相互作用。

根據水文循環原理，吞吐型湖泊生態需水由入湖生態需水、湖區生態需水和出湖生態需水組成，即湖泊的最小生態需水量由湖泊維持自身存在所需要的最小水量、湖泊消耗水量和出湖生態需水量等三部分組成。入湖最小生態需水是為了滿足湖區和出湖最小生態需水而必須補給湖泊的水量。湖區最小生態需水是為了維持湖泊最低生態水位而必須保留和消耗的水量。出湖最小生態需水是為了滿足湖泊自身水量更新需求而流出的水量。湖泊最小生態需水量等于湖泊最小生態耗水量與出湖最小生態需水量之和，并等于入湖最小生態蓄水量。生態需水量是個變量，隨著時間和區域的變化而變化。一般采用湖泊最低生態水位反映湖泊最小生態需水情況。湖區最小生態需水分為湖泊最低生態水位和湖區最小生態耗水各部分。

根據巴音郭楞蒙古自治州水電局的資料，博湖水文站1955-1990年20cm口徑蒸發皿蒸發量為1866.2mm／年，E601與20cm口徑蒸發皿蒸發量之比為0.62，E601蒸發皿的蒸發量與水面蒸發量的折算系數為0.83，則博湖水面蒸發量多年平均應為960mm。而葦沼地的蒸散主要發生在4-10月的生長期，其蒸散與水面蒸發的折算系數為1.3。由前述的水面面積與葦沼面積，可算得博湖生態用水總量應為14.007×108m2。隨著人類歷史文明的不斷發展，人類對綠洲的改造與破壞作用逐漸加強，在綠洲的演變過程中起著愈來愈重要的作用。在百年尺度上，人類活動的影響成為主要的影響因素。尤其是近百年塔里木盆地的環境退化，氣候變化幅度不大，主要是人類活動的影響。由于蒸發量在水平衡收支中所占比例較大，所以水體蒸發是湖中造成湖水礦化度不斷升高的原因之一。另外，由于湖區蒸發量較大，土壤含鹽量較高，不合理的灌溉方式又導致田間水量的大量蒸發。殘留田間的鹽分也成為湖泊的污染源。博斯騰湖分為大、小兩個湖區。自1955年有水文記載以來，最高水位為 1048.75m，水面積 1002.4m2。蓄水量 88×l08m2，最大水深16m，平均水深8.8m。多年來水位下降，波動在1044.73-1045.36m之間。該湖西南側尚有一些小湖群和沼澤地帶，面積約400m2，與博斯騰湖相通。

湖泊下瀉的水量通過垂向和側向方式補給地下水，地下水通過毛細管的作用補充包氣帶中的土壤水，然后植被通過其根系直接吸收土壤水維持生命，隨著植被不斷地蒸騰消耗，地下水源源不斷地補充土壤水，這期間同時伴隨裸露土地的潛水蒸發和湖泊水域的蒸發。因此，在干旱區，地下水對于天然植被的生存具有重要意義。由于地表徑流量時空分布的巨大差異，從上而下沿湖泊，由近及遠沿湖泊垂直方向的地下水位呈現逐漸下降的趨勢，地表植被的組成、分布及長勢都發生著變化。

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