基于HGM法的濕地生態特征蓄水量研究

林 冰

（遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽110006）

1 濕地概況

臥龍湖濕地位于遼寧省沈陽市康平縣西北的勝利鄉馬蓮屯西南，坐標是東經 23°18'，北緯 42°42'。臥龍湖是沈陽市境內重要的生態環境保護區域，保持著最多的動植物物種，也是每年大量候鳥遷徙的必經之地。

2 濕地生態評價方法

水文地貌評價（HGM）法，是通過對濕地水文地貌分類，然后對各自相應的類別進行評價。水文地貌分類法基于那些影響濕地功能的基本因素來建立，這些因素包括地質地貌、水源和水動力學特征等[1]。該方法精確具體，可以對濕地進行時間地點上的橫縱向比較，因此本次研究選擇水文地貌評價（HGM）法作為臥龍湖濕地的評價方法，采用如下公式：

其中，FI代表計算的功能指標，n和m分別代表控制變量和總變量數。

濕地如果在最小的人為干擾條件下最大限度地發揮其功能的水文及景觀狀態，參考標準下的功能指標值為1，完全喪失此功能狀態下的功能指標值為0。例如針對濕地蓄水功能分析，如果選取年份較長，變幅較大，則選取最大蓄水量年份的蓄水量為參考標準值1，最小蓄水量年份蓄水量為最小功能值，一般最小功能值幾乎是0，但是為了符合實際，選取1個接近于0的很小的數作為功能指標，中間蓄水量的功能值按曲線關系并結合實際擬定。如果沒有具體的試驗數值，則需要選取影響蓄水量功能指標的參數來建立功能評價模型。如河邊濕地短期地表水儲存的功能指標值可以如下公式所示：

其中：VFREQ、VINUND表示洪水頻率和平均深度指標；VMICRO表示微地形指標；VSHRUB表示灌木等覆蓋指標；VDTREE表示樹密度指標；VCWD表示粗糙木本碎片指標。上式可以根據實際情況進行調整，如針對臥龍湖濕地，可以調整關于樹木的指標為蘆葦苔草的相應指標。不過調整應該符合一定的原則，如功能指標值應在0～1之間變化，選取的參考標準的功能指標值為1，調整任何變量導致的功能變化應該符合實際情況，控制好主要變量等等。

3 臥龍湖濕地蓄水量計算

本次研究擬通過臥龍湖濕地功能指標年際間的對比，確定臥龍湖濕地最大蓄水量、最小蓄水量以及其所分布的年份。濕地的生態環境功能主要涉及到以下3個方面：蓄水量、生物化學和生物棲息。

3.1 蓄水量

濕地是介于水陸之間的具有獨特水文條件的生態系統，對于水文條件的變化具有較強的敏感性[3]。通過平衡分析計算得出臥龍湖逐年蓄水量情況，從數據系列中可以看出1986年的蓄水量5 901萬m3最大，這一年的蓄水量指標值定為1，其他年份分別按照當年的蓄水量除以標準值，得出當年的蓄水量指標，其指標數值越大也就說明當年的蓄水量也越大。

3.2 生物化學

生物化學選取綜合污染指數相關指標，計算系列為1985～2007年。

其中：P代表綜合污染指數，Ci代表第i項污染物平均值，n代表污染物項目數量。

本次綜合污染指數包括pH值，懸浮物，硬度，溶解氧，高錳酸鹽指數，5日生化需氧量，氰化物，砷，汞，6價鉻，鉛，鎘，總氮，總磷，揮發酚分項評價參數[4]。利用1985～2007年逐年的分項評價參數計算，計算結果2004年綜合污染指數指標值最大，因此這1年的標準值為1。

3.3 生物棲息

生物棲息方面，本次研究采用生物的多樣性指數，利用香農-威納（Shannon Wiener index）指數計算，公式如下：

轉化為常用對數為：

公式中H代表多樣性指數，ni表示第i種的個體數，N代表所有物種的個體數，s代表種數。

本文針對臥龍湖實際特點，選取了動植物中最有代表性的野生鳥類和淺水植物作為計算對象，分析得出1985年最大，其指標值為1。

3.4 綜合分析

綜合分析前文計算的指標，以蓄水量為橫坐標從小到大的順序排列，相應的各個指標值為縱坐標，繪出蓄水量指標值與各相關參數指標值情況表。從圖1中污染指數、香農-威納指數和蓄水量指標數值變化的趨勢我們可以看出，在蓄水量低值區間有1個拐點，低于該點數值后各個指標產生急劇變化，同樣在高值區間也有1個拐點，高于該數值后指標也有明顯波動，說明這2個點是生態過渡的敏感點，當蓄水量高于或者低于這2點數值區間，生態會有明顯變化，因此我們選取這2個點對應的蓄水量，作為最大和最小生態蓄水量，最小生態蓄水量對應的是1996年，其相應最小生態蓄水量為495萬m3，最大生態蓄水量對應的是1987年，其相應最大生態蓄水量為5 287萬m3。

圖1 蓄水量指標值與各相關參數指標值

4 結語

臥龍湖濕地發展變化過程中，由于自然和人為等因素，曾經湖面萎縮，濕地生態系統功能衰退。隨著我國經濟社會的飛速發展，黨和政府適時的提出了“水生態文明建設”的戰略決策，使臥龍湖濕地重新煥發了往日的風采。濕地蓄水量的穩定有助于保持臥龍湖濕地的生態系統結構和各項生態功能，維持濕地生態系統的穩定和良性循環，保持生物種群數量，達到人與自然和諧共生。本次調查了臥龍湖濕地基本概況、多年水量及動植物物種等自然變化情況，利用水文地貌評價（HGM）法研究了濕地的最大蓄水量5 287萬m3、最小蓄水量495萬m3。為臥龍湖濕地保持生物多樣性、生態環境可持續發展以及相關部門決策管理和其他科學研究提供了參考依據。