河北省平原濕地減少原因分析

喬光建,孫梅英,王 斌

(1.河北省邢臺水文水資源勘測局,河北邢臺 054000;2.河北省水利科學(xué)研究院,河北石家莊 050057)

河北省平原濕地減少原因分析

喬光建1,孫梅英2,王 斌2

(1.河北省邢臺水文水資源勘測局,河北邢臺 054000;2.河北省水利科學(xué)研究院,河北石家莊 050057)

分析河北省平原湖泊和河流兩類濕地現(xiàn)狀及演變特點,探討水資源匱乏的北方地區(qū)濕地保護的目標(biāo)及修復(fù)措施。由于工農(nóng)業(yè)用水量增大、流域下墊面發(fā)生重大變化、上游建設(shè)大量水利工程等原因,河北省平原濕地面積銳減,與20世紀(jì)50年代相比減少了97.6%;僅有的3處湖泊濕地也面臨水源枯竭、生態(tài)環(huán)境退化的困境。為保證濕地的水源供給,急需制定河北省平原濕地的保護規(guī)劃并進行流域間生態(tài)應(yīng)急補水。

平原濕地;濕地類型;濕地功能;演變過程;河北省

1 平原湖泊濕地演變過程分析

在20世紀(jì)50年代,天然濕地在河北平原廣泛分布,包括白洋淀、千頃洼(衡水湖)、東淀、大陸澤、寧晉泊、永年洼等。河北省平原濕地連片,洼淀狀況基本上維持在自然水平上。

根據(jù)20世紀(jì)50年代調(diào)查資料[1],河北省平原區(qū)666hm2以上(萬畝以上)洼淀144處,總面積6640km2(當(dāng)時天津市屬河北省,天津市所屬各縣的39處洼淀,總面積4289km2,統(tǒng)計總面積為10929km2)。洼淀格局基本上維持大陸澤至寧晉泊、白洋淀至文安洼、黃莊洼至七里海3大洼淀群。洼淀分布情況見表1。

表1 河北省20世紀(jì)50年代洼淀分布調(diào)查

20世紀(jì)60年代初至70年代末,是天然濕地逐步消亡時期。隨著水資源開發(fā)利用程度提高和降水量減少,濕地面積大幅度減少。

20世紀(jì)80年代初以后,伴隨水資源過度開發(fā)、不適當(dāng)?shù)耐恋亻_墾以及城市發(fā)展,建筑、生產(chǎn)等用地擠占了濕地面積,多處濕地名存實亡。白洋淀面積由360km2萎縮至100km2,衡水湖由75.0km2萎縮至42.2km2。為防止?jié)竦剡M一步萎縮,河北省采取了一系列補水措施。1981—2002年,河北省從王快、西大洋、安各莊等水庫陸續(xù)向白洋淀補水累計達(dá)4.12億m3,對緩解干淀起到一定作用。引衛(wèi)運河和黃河水進入衡水湖,維持了衡水湖一定的蓄水量。

永年洼面積達(dá)16km2。洼淀陸面平均海拔41m,比城南的滏陽河底還低2m,依靠滏陽河供給以及雨季積存,這里長年積水,處于濕地狀態(tài),是繼白洋淀、衡水湖之后的華北第3大洼淀。由于過度開墾等原因,自然風(fēng)貌遭到破壞,面積日益縮小,野生鳥類減少。

歷史上的大陸澤和寧晉泊是連在一起的1個大淀泊,統(tǒng)稱大陸澤。常年積水,四周群眾以打魚為生。由于連年蓄洪蓄水,加之河道變遷,明朝時這塊淀泊的中部已經(jīng)脫水,形成兩塊互不連的洼淀,南部的一塊仍叫大陸澤,靠北邊的一塊稱寧晉泊。以后,由于淤積嚴(yán)重形成沼澤。到20世紀(jì)70年代后期,隨著工農(nóng)業(yè)發(fā)展,上游建設(shè)了大量的水利工程,河流只有汛期來水且水量減少,濕地功能基本喪失。90年代后,濕地上游幾乎沒有來水,濕地功能喪失殆盡。

白洋淀位于海河流域大清河平原,由143個大小淀泊和3700條壕溝組成,總面積362km2。白洋淀具有沼澤和水域等生態(tài)系統(tǒng),是珍稀鳥類在華北地區(qū)最理想的棲息地。白洋淀1950年常年水源豐沛,60年代期間干淀1年,1952—1970年19年平均入淀水量17.26億m3。70年代干淀時間增多,80年代連續(xù)干淀 5年,從1971—1988年間,平均入淀水量僅為7.06億m3,特別是1984年、1985年、1986年連續(xù)3年沒有入淀水量。90年代以來,1994年、1996年、2000年、2001年部分淀干。為防止白洋淀生態(tài)環(huán)境進一步惡化,近年來上游水庫多次放水補淀,對控制干淀起到一定作用。2000年淀區(qū)水面面積為100km2。

衡水湖位于衡水市的冀州和桃城區(qū)之間,原是一片自然緩洪瀝澇洼地,歷史上成為千頃洼。20世紀(jì)50年代千頃洼面積120km2。1958年,冀縣對衡水湖重新治理,在洼內(nèi)筑西圍堤,搞東洼蓄水灌溉,但因工程不配套,提水能力差,長期高水位蓄水致使周圍土質(zhì)鹽漬化,故于1962年放水還耕。1972年冀縣修建東洼水庫。1974年衡水地區(qū)又組織冀縣、棗強、武邑、衡水4縣重修東洼。1977年擴建西洼,到1978年為止,將衡水湖建成了一個能引、能蓄、能排的成套蓄水工程。1993年以后,衡水湖水源主要從衛(wèi)運河和黃河調(diào)水。

河北省主要湖泊濕地水面面積由20世紀(jì)50年代的144處,面積6640km2,下降到2000年的6處,面積158.8km2,減少了97.6%。河北省平原主要濕地水面面積變化見表2。

表2 河北省平原主要湖泊濕地水面變化趨勢[2]

2 河流濕地演變過程分析

20世紀(jì)50年代,是河北省豐水期,1953—1956年連續(xù)4年發(fā)生了較大的洪澇災(zāi)害。這個時期平原各主要河道水量充沛,常年有水。衛(wèi)運河、子牙河—滏陽河、大清河—府河、薊運河、北運河等河流航道暢通,呈現(xiàn)水運盛況,航運總里程最大為3523km,通航時間大于200d。主要航線有:有河南合沙鎮(zhèn)經(jīng)衛(wèi)河—衛(wèi)運河—古運河至天津;子牙河—滏陽河航線從邯鄲至天津,全長571km;保定經(jīng)府河—白洋淀—大清河至天津。

1960—1969年,由于降水量減少和用水量增加,特別是在1965年大旱之后,當(dāng)?shù)厮Y源狀況發(fā)生了改變。在分析的18條主要河流中,河床平均寬度大于10m,面積大于100hm2的河流中,有16條河流發(fā)生了不同程度的斷流。20世紀(jì)60年代年平均干涸天數(shù)為32d,到2000年平均干涸天數(shù)為189d;60年代年平均河道干涸總長度為600km,到2000年平均河道干涸總長度為1916km。河北省平原主要河道干涸、斷流情況見表3。

3 濕地演變對生物種類和生物量的影響

3.1 湖泊濕地演變對生物多樣性的影響

隨著濕地面積急劇減少,濕地內(nèi)生物退化嚴(yán)重,具體表現(xiàn)在植物群落、野生魚蟹和鳥類等生物量的銳減,以白洋淀為例說明。

a.浮游生物銳減。20世紀(jì)50年代白洋淀生物繁茂,數(shù)量很大。據(jù)中國科學(xué)院動物所1958年調(diào)查 ,浮游植物有甲 、金 、黃、矽 、裸 、綠、藍(lán)藻等7 門129屬。1975年降為92屬。1993年減少為52屬,且以耐污染品種藍(lán)、綠、裸藻為主。一些主要代表品種蓬、菱和芡實數(shù)量銳減,已成零星分布。

表3 河北省平原主要河道干涸、斷流情況統(tǒng)計[3]

b.底棲動物遭到滅絕。歷史上白洋淀底棲動物種類多,數(shù)量豐富。1958年調(diào)查發(fā)現(xiàn)底棲動物35種,其中蝦、蟹、螺類產(chǎn)量很大。1989年降為28種,蚌類、蝦類消失,耐污水的蚯蚓和搖蚊幼蟲成為主要優(yōu)勢類群。

c.魚類資源遭到破壞。據(jù)1958年調(diào)查,白洋淀魚類資源共16科54種。到1957年下降為12科35科。河道建閘后,溯河洄游魚類洄游通道受阻,已基本絕跡。受水質(zhì)下降和人工培養(yǎng)的影響,耐污性魚類和黑魚數(shù)量有所增加。據(jù)1989年調(diào)查,人工培育的各種鯉科魚類占主流,種類僅24種,比1958年減少55.6%。

d.鳥類大量減少。在20世紀(jì)60年代末,在白洋淀濕地,無論是大雁、野鴨等水禽,還是行鳥、鷸、鷺、鶴等涉禽,均能形成上千只群落。自70年代初,由于水面減少和人類捕殺,有些鳥類很難見到,偶爾見到也是零零星星,形不成群落。近年來,隨著人們對生態(tài)和環(huán)境保護意識的提高,鳥類有所增加。

濕地豐富的生物是個巨大的“物種庫”和“基因庫”,許多具有價值的生物資源存著巨大的開發(fā)潛力。如果不加以保護,可能有許多生物在我們還沒有認(rèn)識利用它之前就已被滅絕了,這對人類無疑是不可挽回的損失。

3.2 河流濕地演變對生物多樣性影響

根據(jù)2000年統(tǒng)計資料,調(diào)查的18條河流總長度為3263km,河道干涸長度有1916km,河道干涸長度占調(diào)查河道的58.7%。由于河流斷流,河流植物面積減少,改變了微生物生存環(huán)境,魚類產(chǎn)卵條件發(fā)生變化,鳥類、兩棲動物和昆蟲的棲息地改變或避難所消失,造成某種物種的數(shù)量減少和某種物種的消亡。河流斷流后,水生動植物沒有生存空間,隨著河水?dāng)嗔鞫А?/p>

由于河道斷流或部分?jǐn)嗔?加上水資源的過度開采,化肥和農(nóng)藥的大量使用,以及向河道大量排放工業(yè)、生活污水,使河道水質(zhì)和水量下降,生物多樣性減少。以平山縣調(diào)查資料為例[4],據(jù)專家對河道監(jiān)測,野生魚類減少 90%,鱉減少 98%,蝦減少60%,鳥類減少30%。

4 平原濕地銳減原因分析

4.1 工農(nóng)業(yè)用水量增大

20世紀(jì)50年代,河北省只有3000萬人口,全年用水量為40億m3。當(dāng)時河北自產(chǎn)地表水有235億m3,外省流入 100億m3,有200多億 m3的水常年在河道中流動,為濕地、湖泊提供了充足的水源。

現(xiàn)在,由于生產(chǎn)生活用水量急劇增加,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水資源的負(fù)擔(dān)能力。全省人口增長了1倍多,每年需要用水220億m3,地表徑流和地下水每年提供的僅有167億m3,不足部分只有依靠超采地下水來補足。地下水嚴(yán)重超采導(dǎo)致地下水位迅速下降。按照規(guī)定,河川徑流利用率不能超過30%,否則,會造成河流生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞[5]。而河北省的河川徑流利用率是90%,致使全省400多條河流絕大部分干涸,繼而造成濕地逐漸萎縮。

4.2 天然來水量減少

河北省平原濕地衰減的原因是多方面的。首先是自然原因。自20世紀(jì)50年代以來,河北省年降水量呈逐年減少趨勢。50年代,全省平均年降水量為589mm,到90年代為507mm,而進入21世紀(jì)以來,2001—2006年,年降水量只有468mm。近50年河北省平均年降水量減少了近120mm。

地表水資源的過度開發(fā)和利用導(dǎo)致進入下游平原河道的徑流量明顯減少[6]。對山區(qū)建有水庫河流下游平原控制站分析,在上游多數(shù)水庫竣工的1952—1961年間,水庫下游平原河道平均年徑流量為132.7億m3,到水庫全面發(fā)揮效益的20世紀(jì)70年代,平均年徑流減少至42.3億m3,徑流量減少了65%。到2000年,河北省平原地表水資源量降至18.15億m3,與50年代比較減少了86.3%。河北省地表水多年平均水資源計算結(jié)果見表4。

表4 河北省水資源分區(qū)地表水多年平均水資源計算結(jié)果

筆者分別按 1956—1960年、1961—1970年、1971—1980年、1981—1990年、1991—2000年統(tǒng)計各水資源分區(qū)平均年徑流量,同時根據(jù)各分區(qū)多年(1956—2000年)平均地表水資源量計算結(jié)果,與不同時段平均徑流量相比,分析不同年代徑流量變化趨勢。計算結(jié)果見表5。

河北省全流域在 1956—1959年、1960—1969年、1970—1979年3個時段普遍偏豐,均值比分別為1.70、1.13和1.06,1980—1999年和1990—2000年2個時段偏枯,均值比分別為0.65和0.89。

4.3 流域下墊面發(fā)生重大變化

河北平原區(qū)地下水賦存于第四系松散沉積物孔隙含水層組中,天然狀態(tài)下地下水的主要補給源為降水入滲補給量,主要排泄方式為潛水蒸發(fā)、河道排泄和人工開采等。自20世紀(jì)70年代開始,河北平原地下水大量開采,使得地下水埋深不斷擴大,地下水的垂直補給途徑變長,入滲補給途中損失增大,從而使地下水補給時間滯后,補給量相對減少[7]。

在平原區(qū),1980年以來,由于地下水的過量開采,造成地下水水位大幅度下降,土壤非飽和帶增厚,降水更多地補充土壤水消耗,使地表產(chǎn)水能力下降:一是造成包氣帶厚度增加,使入滲路徑增長,土壤包氣帶總吸水量相應(yīng)增加;二是造成毛管水帶下移,補充上層土壤水分減少。根據(jù)在河北省平原運河以東地區(qū)監(jiān)測資料,在1977年汛期地下水埋深1.1m,汛期1次降水量102mm,產(chǎn)生徑流深47mm;而在1987年汛期地下水位埋深4.6m,汛期1次降水量189mm,全部滲入地下[8]。

4.4 西部山區(qū)建設(shè)大量水利工程

由于人為因素,河北省濕地出現(xiàn)了由平原向山區(qū)轉(zhuǎn)移的情況。西部山區(qū)利用有利地形修建了水庫,形成庫塘型濕地;而東部平原由于水資源嚴(yán)重不足,原有濕地在逐漸退化、消失。

在1950—1964年期間,河北省相繼建成了官廳、岳城、黃壁莊等20多座大型水庫和一大批中型水庫。截止2000年底,河北省境內(nèi)有大型水庫21座,總庫容133.75億 m3,中型水庫 39座,總庫容13.27億m3,小型水庫1 050座,總庫容8.46億m3。除此之外,在河北省的上游省份也建設(shè)了大量的水庫、閘壩導(dǎo)流蓄水工程。這些水利工程,一方面使區(qū)域間流域洪水從平原區(qū)轉(zhuǎn)移到山區(qū),也使?jié)竦貜暮葱拖驇焯列娃D(zhuǎn)變。同時,攔截了平原濕地的水源,造成平原濕地萎縮。

首先設(shè)置仿真條件：當(dāng)仿真時間t=800 s時加入35%的給水流量擾動,當(dāng)t=1 200 s時加入30%的蒸汽流量擾動,觀察其動態(tài)變化。單位階躍響應(yīng)曲線見圖3。

5 濕地保護和管理措施

5.1 濕地管理現(xiàn)狀及問題

河北省濕地各具特點。西部是水庫形成的庫塘濕地,東部平原是湖泊型濕地河道型濕地,沿海是海濱濕地集沼澤濕地。

對庫塘濕地上游的水源地,積極開展的水土保持治理、小流域綜合治理防治水污染等治理措施,為保護水庫水資源發(fā)揮了重要作用。對平原濕地,要采取應(yīng)急生態(tài)調(diào)水,設(shè)立自然保護區(qū)加強保護。

表5 河北省流域分區(qū)各年代現(xiàn)狀地表水資源量與均值對比[6]

由于上游來水減少和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,平原濕地逐漸退化,大部分湖泊蕩然無存。西部的庫塘型濕地還面臨比較嚴(yán)重的污染威脅,富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重,水質(zhì)下降。農(nóng)業(yè)污染(農(nóng)藥、化肥、農(nóng)村生活污染和禽畜糞便污染)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的工業(yè)污染、庫區(qū)文化旅游業(yè)的污染以及上游來水?dāng)y帶的污染物等,是庫塘、湖泊濕污染的主要因素。

5.2 生態(tài)應(yīng)急補水

濕地生物資源具有連續(xù)性特點,一旦水源供應(yīng)中斷,將對水生動植物造成毀滅性的破壞。通過應(yīng)急生態(tài)調(diào)水,可使平原濕地免遭破壞。為保證白洋淀、衡水湖、大浪淀等重點濕地水生態(tài)環(huán)境,有關(guān)部門開展流域內(nèi)不同區(qū)域水資源合理配置,對平原濕地進行生態(tài)應(yīng)急補水,及時解決了濕地應(yīng)急水源的補充。

引岳濟淀:由于2003年汛期白洋淀上游來水偏少,而且上游各水庫基本上沒有蓄上水,加上1997年以來流域持續(xù)干旱,白洋淀水位已降到干淀水位。為避免白洋淀干涸帶來嚴(yán)重生態(tài)危機,同時也促進區(qū)域間水資源的優(yōu)化配置,經(jīng)水利部批準(zhǔn),海河水利委員會組織實施了“引岳濟淀”工程,從漳衛(wèi)河系的岳城水庫,經(jīng)子牙河水系向白洋淀調(diào)水。輸水線路總長度457km。岳城水庫于2004年2月16日提閘放水,至2004年6月19日結(jié)束,輸水時間134d。總放水量3.9億m3,白洋淀收水1.6億m3,納水率41%。輸水結(jié)束后,白洋淀水位由5.7m上升到7.2m。

引岳濟港:由于漳衛(wèi)南運河下游河道嚴(yán)重污染和滄州市旱情嚴(yán)重,海河水利委員會決定利用岳城水庫放水為漳衛(wèi)南運河下游污染河道沖污,并向滄州市農(nóng)業(yè)和南大港濕地補水。2005年4月10日至5月7日,岳城水庫向下游放水1.9億m3。引岳濟港調(diào)水改善了漳衛(wèi)南運河下游河道的污染狀況,有效緩解了滄州市農(nóng)業(yè)灌溉用水,為南大港濕地補充了水源。

引黃濟淀:因2006年降水偏少,白洋淀水位再次降至6.5m的干淀水位以下,上游能承擔(dān)向白洋淀補水任務(wù)的水庫均不具備補源條件,實施引黃濟淀就成了唯一可行的應(yīng)急補水方案。引黃濟淀線路全長397km,其中山東省境內(nèi)106 km,河北省境內(nèi)2925km。輸水分為兩個階段,第1階段向白洋淀、衡水湖、大浪淀補水。第2階段只向白洋淀補水。山東黃河位山閘于2006年11月24日開閘放水,12月9日進入白洋淀。到2007年3月5日輸水結(jié)束,歷時102 d,進入白洋淀水量1億m3,白洋淀水位從6.30m上升到7.29m,水面從61km2上升到130km2。

5.3 恢復(fù)濕地保護規(guī)劃

河北省濕地具有一般濕地的基本功能,對于當(dāng)?shù)厣鐣a(chǎn)和周邊地區(qū)、尤其是京津地區(qū)的生態(tài)安全具有極特殊的意義。目前,河北省正在采取措施,積極保護現(xiàn)有濕地。近年來,京津周圍地區(qū)的灤河河口、衡水湖、白洋淀、北戴河沿海等濕地均已得到有效保護。

衡水湖和昌黎黃金海岸已建成國家級濕地類型保護區(qū),南大港、白洋淀、唐海、海興已建成省級濕地類型保護區(qū)。另外,張家口壩上的安固里淖、閃電河流域、察干淖也將建成省級自然保護區(qū)。2007年,有關(guān)部門還批準(zhǔn)建立了永年洼、南宮群英湖兩個濕地公園,并啟動了塞罕壩濕地保護與恢復(fù)、小五臺山保護區(qū)二期建設(shè)、白洋淀濕地保護與恢復(fù)3個項目,總投資近3000萬元。通過這些項目的實施,將使項目區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)、野生動植物資源得到更加有效的保護。

根據(jù)規(guī)劃,到2015年,河北省將在京津周圍新建19個濕地自然保護區(qū),總保護面積近60萬hm2。屆時,加上已有的衡水湖、白洋淀等自然保護區(qū),全省環(huán)京津周圍的濕地保護區(qū)將達(dá)到23個。保護區(qū)的建立,將為保護這些濕地的生態(tài)系統(tǒng)起到重要的作用。

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Analysis of cause of sharp decrease of wetlands in Hebei Plain

QIAO Guang-jian1,SUN Mei-ying2,WANG Bin2
(1.Xingtai Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Hebei Province,Xingtai054000,China;2.Hydraulic Research Institute of Hebei Province,Shijiazhuang050057,China)

According to evaluation of the current statusof plain lake wetlands and riverwetlands inHebei Province,and analysis of itsevolution,the conservation target and remediationmeasures for wetlands in the northern areaswith a lack of water resourceswere studied.The area of wetlands in Hebei Plain decreased enormously due to the increase of water demandsof industry and agriculture,the large change of the underlying surface,and the construction of many water conservancy projects.In comparison with the 1950s,the wetland area was reduced by 97.6%.The only three lake wetlands left were also faced with the difficult situation of a drying up of water sources and deterioration of the ecoenvironment.It is urgent that protection planning be formulated,and ecological emergent water supply analysis be carried out between river basins in order to ensure the water supply to the wetlands.

plain wetland;wetland type;wetland function;evolution of wetland;Hebei Province

TV211.1

B

1004-6933(2010)03-0033-05

喬光建(1956—),男,河北沙河人,高級工程師,從事水文分析計算和水資源保護方面的工作。E-mail:hbxtqgj@163.com

2008-11-29 編輯:高渭文)