高臺濕地公園對流域水文及水化學的影響

賈生瑞，楊 萌，寇 睿

(1.武威市建筑設計監理有限公司，甘肅 武威 733000；2.甘肅農業大學水利水電工程學院，甘肅 蘭州 730070)

1 高臺濕地公園概況

高臺濕地公園位于縣城北郊的黑河沿岸，東起新開渠首，西至大湖灣水庫，全長6.33km，總面積666hm2，占張掖黑河濕地國家級自然保護區總面積的1.6%。由河橋景觀、濕地景觀展示區和野生水禽保護區3部分組成，于2015年建設完成[1- 3]。

河橋景觀區主要由“曲水”湖區、橡膠壩庫區、紅軍西路軍紀念林等3大景觀組成，占地200hm2。建設橡膠壩一座，蓄水面積61.2萬m2、蓄水量65萬m3。黑河北岸規劃建設了以胡楊為主的“紅西路軍紀念林”80hm2，栽植胡楊10.3萬株，柳樹6000株，形成了“大美高臺”秀麗景色[2，4- 7]。

濕地景觀展示區占地面積466.67hm2，重點通過植樹造林、種草、濕地補水、污水治理等工程措施恢復退化的濕地。將濕地公園建設與濕地產業發展緊密結合，建設4000m2百鳥園，養殖珍禽鳥類23種200多只。

大湖灣野生水禽保護區是許多鳥類的重要棲息和繁殖地，每年春、夏、秋季，眾多鳥類聚集在這里覓食繁殖，成為西北地區觀鳥基地之一。

2 黑河流域水文及水化學狀況

2.1 流域水文

黑河在高臺境內徑流長88km，年徑流量約10.9億m3。縣域地表水資源量24.8億m3，降雨量與徑流量相一致，較集中于暖季。地下水主要由黑河、擺浪河、水關河、石灰關河、馬營河等河川徑流的滲漏與潛流側向補給，地下水總補給量18.5億m3[5，8- 10]。區內地下水位埋深0.96～4.95m，地下水位年變幅在0.73～2.01m之間。從區域分布上看，祁連山區比較豐富，走廊平原次之，北部山區貧乏。地下水主要包括潛水、承壓水、基巖裂隙水、碎屑巖孔隙裂隙水和洪積坡積物中的潛水[11- 12]。

2.2 流域水化學

該流域水體補給來源主要為大氣降水以及冰雪融水，水體礦化度普遍較低，主要受巖基風化和降雨的影響，主要水化類型為SO4-Ga·Mg、SO4·HCO3-Ga·Mg、HCO3· SO4-Ga·Mg型[13]；水質均為國家3類標準。濕地保護區重點水域水的PH值、氨氮、硝酸鹽、葉綠素、透明度、濁度等[14]項指標平均值良好。

3 濕地水文及水化學的變化

3.1 氣候變化

3.1.11981—2010年累計月平均氣象資料

高臺縣1981—2010年30a間的累計月平均氣象資料見表1，30a間累計月平均氣溫3、4、5月逐漸升高；6、7、8月溫度較高，7月達到最高；9、10、11月溫度開始下降，零下溫度出現在12、1、2月。6—9月平均降雨量超過15mm，降雨分布集中在5—9月，其他月降雨稀少，降雨在年內分布不均勻。

表1 高臺縣1981—2010年累計月平均氣象資料

表2 2017年高臺濕地保護區氣象資料

表3 1950—2013年10a尺度年均徑流量

3.1.22017年高臺濕地保護區氣象監測

配合高臺縣氣象部門對濕地保護區(濕地公園氣象站)每月開展氣象監測1次，全年共開展氣象監測12次。氣象資料見表2。2017年，月平均氣溫最高在6、7、8月份，最高可達29.45℃，零下月份在12、1月，最低溫度為-8.05℃，年內溫度變化較大；月平均風速保持在平穩水平；月平均降水量最高在6月，降水集中分布在4—8月，降水年內分布不均勻。

通過監測結果與歷年數據對比，2017年平均氣溫與多年平均值相比高2.5℃，屬偏高；總降水量為123.08mm，較歷年平均值110.5mm多12.4%，屬較多；年內出現無危害大風共2次，較歷年平均數減少。

3.2 水文水量變化

黑河中游河段在高臺，指黑河自鶯落峽到正義峽的部分，現根據位于鶯落峽和正義峽的水文站多年監測的數據資料，對上游來水和下游泄水情況進行比較分析，見表3。上游鶯落峽來水量在10a區間呈現周期變化，且總體增加。下游正義峽水量影響因素有蒸發損失、滲漏損失和灌溉消耗的水量，主要因素為灌溉消耗水量。自20世紀70年代開始，灌溉消耗的水量從3.85億m3快速增至8.18億m3，增幅達112.47%。之后平緩下降，并保持在7.61億m3。主要原因是耕地大面積增加，灌溉用水大幅增長，并且灌溉手段落后造成大量的蒸發及滲漏損失，使得水利用效率不高。大量灌溉使黑河中游濕地水量補充不足，濕地面積減小，同時，人類活動也對水質造成了污染，生物棲息地破壞嚴重，導致濕地生態系統功能衰退。

根據鶯落峽與正義峽2個水文站2000—2017年的監測數據，發現水資源消耗量相較于20世紀90年代變化不大，但占比明顯減少，由20世紀50年代的51.51%降至2017年的31.92%。高新灌溉技術的廣泛應用是造成這個變化的主要原因。微灌技術的發展提高了水的利用效率，減少了水資源的蒸發和滲漏損失，使得更多的水量補充給濕地，濕地得以恢復。

3.3 水質變化

對水質的監測指標有13項，包括pH值、溶解氧、BOD5、高錳酸鹽指數[15]、氨氮、總硬度、揮發酚、砷、總磷、總氮、鹽度、葉綠素a、透明度[16]。監測頻度均為4—10月每月一次。2017年7次監測結果均值見表4。pH值在正常范圍內；電導率穩定偏低；氨氮含量達到2類水標準(<0.5)；COD為4類水標準(≤30mgO2/L)；銅、鋅含量均接近1類水標準；BOD5為4類水標準(≤6mgO2/L)；總磷含量達到2類水標準(≤0.1mg/L)；水體濁度低，表象清澈。通過對黑河(六壩黑河大橋黑河斷面)地表水進行每月1次的監測分析，葉綠素a、透明度、濁度等項指標平均值都優于2016年，主要原因是各區域補水量增加所致。

表4 2017年水質監測

4 濕地公園對流域影響評價

4.1 濕地資源保護和生態環境逐步好轉

通過近幾年濕地湖泊生態恢復項目的實施和濕地公園的建設，有效遏制了濕地面積減少和濕地生態功能減弱的趨勢，高臺黑河流域生態逐年在向好的方向發展。與2016年數據分析對比，鳥類總量比2016年31250只減少3534只，但種群數量大幅度增加，監測到的候鳥種類增加了20種、數量16757只。尤其是黑鸛、鳳頭麥雞、金鸻、金雕、大天鵝、白琵鷺等國家重點保護和珍稀瀕危鳥類種群呈逐年增加的趨勢。濕地保護區植被覆蓋度高，植物生長良好，基本無外來物種。由于近年來管理和保護力度逐年增強，人為干擾因素逐年在降低，濕地生態環境逐步得到保護，生態功能日益凸顯。

4.2 流域內生態環境較之前變化明顯

氣溫、濕度、降水量、蒸發量、風向、風速等氣象狀況為典型西北地區氣候，濕地公園建成后，氣溫回升明顯，降雨量有所提高，且災害性極端天氣有所減少；濕地水體化學性質、物理性質及重金屬、溶解性氣體、有機質等含量，在不同季節變化不穩定，但總體來看水質指標穩中向好，符合國家重點水域水質標準；濕地水位、水溫度、水深、水量等隨季節變化而變化明顯。

5 結論

對高臺濕地公園的研究表明，黑河中游地區降雨年際變化不大，年內分布不均勻，降雨主要分布在4—9月，其他時段降雨稀少。全年多風，蒸發量較大。2017年高臺濕地保護區氣候狀況對比多年資料略有改善，但基本與歷史資料相吻合，年際變化不明顯。

對黑河中游徑流量在多年尺度上進行分析，發現自20世紀70年代開始，黑河中游段人類活動消耗水量猛增，至20世紀90年代，每年有51%的水量被消耗，至2013年，水資源損耗已降至40%，2017年降至32%，這種情況表明上游來水用于灌溉的水量減小，可以有更多的水資源補充到濕地區域，大大增加濕地面積，為恢復濕地生態系統提供了條件。對比多年水體質量監測成果，水質較往年相比有了改善。