黃河流域生態(tài)系統(tǒng)特征及下游生態(tài)修復(fù)實(shí)踐

何智娟 黃錦輝 潘軼敏 張效艷

黃河流域生態(tài)系統(tǒng)特征及下游生態(tài)修復(fù)實(shí)踐

何智娟 黃錦輝 潘軼敏 張效艷

根據(jù)黃河流域地勢、地貌和氣候、水文、植被等特點(diǎn),將流域劃分為 3個生態(tài)區(qū)和10個生態(tài)亞區(qū),在分析各生態(tài)分區(qū)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,初步識別了黃河流域主要生態(tài)環(huán)境問題。針對黃河下游存在的頻繁斷流、水環(huán)境惡化、河槽淤積萎縮以及河口三角洲濕地面積萎縮等諸多生態(tài)問題,分析了黃河水量調(diào)度、調(diào)水調(diào)沙對黃河下游河道生態(tài)修復(fù)的作用,介紹了河口生態(tài)修復(fù)工程實(shí)踐,并提出了黃河河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的方向與目標(biāo)。

黃河;生態(tài)環(huán)境;生態(tài)修復(fù)

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與良性發(fā)展是河流健康的主要標(biāo)志,維持和恢復(fù)黃河流域生態(tài)系統(tǒng)的健康是實(shí)現(xiàn)黃河健康的前提和基礎(chǔ)。隨著流域人口的增加和經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,黃河流域生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)受到自然和人為等多種形式的干擾,黃河承載壓力日益增大,以下游斷流為標(biāo)志,流域生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)出整體惡化的趨勢。

本文在認(rèn)識黃河流域生態(tài)系統(tǒng)特征的基礎(chǔ)上,初步識別了主要生態(tài)保護(hù)目標(biāo)及存在的生態(tài)環(huán)境問題,重點(diǎn)闡述了黃河下游生態(tài)系統(tǒng)存在的主要問題,并介紹了已開展的下游生態(tài)修復(fù)實(shí)踐工作,提出了黃河河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的方向與目標(biāo)。

1 黃河流域概況

黃河是中國第二大河,也是中國西北、華北地區(qū)最重要的水源。它發(fā)源于青藏高原巴顏喀拉山北麓的約古宗列盆地,流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東九省 (區(qū)),在山東省墾利縣注入渤海,全長 5464km。流域面積 79.5萬 km2(含內(nèi)流區(qū)面積 4.2萬 km2)。

黃河干流河道,按流域特點(diǎn)劃分為上、中、下游三個河段。河源至內(nèi)蒙古的河口鎮(zhèn)為上游,流域面積 42.8萬 km2,河道長 3471.6km。區(qū)間峽谷多,水量大,水力資源豐富。河口鎮(zhèn)至河南省的桃花峪為中游,流域面積 34.4萬 km2,河道長1206.4km,是黃河洪水、泥沙的主要來源區(qū)。桃花峪至入?？跒橄掠?流域面積 2.3萬 km2,河道長 785.6km,泥沙淤積嚴(yán)重,河道擺動頻繁,堤內(nèi)灘面一般高出堤外地面 4～6m,部分河段達(dá) 10m以上,成為舉世聞名的“地上懸河”[1]。

黃河流域地勢大體分為三個大的階梯。西部位于青藏高原東側(cè),海拔在 3000m以上;中部黃土高原海拔一般為 1000～2000m;東部是海拔100m以下的平原。氣候跨越三個氣候帶：高原氣候區(qū)、中溫帶、南溫帶。流域內(nèi)多年平均氣溫由南向北由東向西遞減。降水分布由南向北遞減,全年降水量多集中在 7～10月。自然植被分布受海洋季風(fēng)影響,自東南向西北依次出現(xiàn)為森林草原、干草原和荒漠草原三種植被類型地帶[2]。

2 黃河流域生態(tài)分區(qū)及生態(tài)系統(tǒng)特征

黃河跨越高原、山地、丘陵、平原多種地形地貌類型,流域生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,不同河段及區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)特征也不同。影響流域特征的生態(tài)因子主要有地形地勢、氣候、土壤、水文、生物等因子。由于影響因子眾多,環(huán)境復(fù)雜,造成分區(qū)的困難,所以黃河流域的生態(tài)分區(qū)必須按照主導(dǎo)因子來劃分。就黃河流域特征分析,地形地勢是最主要的因子,地形地貌的變化會引起其他生態(tài)因子的變化,如降水、溫度的變化,因此,黃河流域的一級生態(tài)分區(qū)要按照地形因子來劃分。二級主導(dǎo)生態(tài)因子可能在不同生態(tài)區(qū)內(nèi)表現(xiàn)的不同,有的為水土流失因子,有的為植被覆蓋度因子,也可能為水資源再生以及土地利用狀況等。綜合上述分析,結(jié)合不同地區(qū)生態(tài)因子的特征,可以將黃河流域劃分為三大生態(tài)區(qū)和 10個生態(tài)亞區(qū)。黃河流域基本上屬于生態(tài)脆弱,敏感性較高的地區(qū),生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差,容易受到外界干擾而遭到破壞。經(jīng)調(diào)查,目前黃河生態(tài)系統(tǒng)破壞最為嚴(yán)重的生態(tài)區(qū)為：黃河河源生態(tài)亞區(qū)、黃土高原生態(tài)亞區(qū)以及黃河下游生態(tài)區(qū)等。各區(qū)內(nèi)存在的主要問題為：河源區(qū)的草場退化、湖泊干涸等問題,黃河高原區(qū)的水土流失問題,以及下游生態(tài)區(qū)的頻繁斷流、河槽淤積及河口三角洲濕地萎縮等問題,其中下游生態(tài)區(qū)內(nèi)面臨的問題最多也最為復(fù)雜,以下著重介紹下游生態(tài)區(qū)內(nèi)存在的主要問題及生態(tài)修復(fù)工作。

3 黃河下游生態(tài)系統(tǒng)存在的主要問題

3.1 下游頻繁斷流

由于黃河水資源開發(fā)力度的不斷提高,以及調(diào)控和管理能力不足,黃河下游于 1972～1999年出現(xiàn)了頻繁斷流現(xiàn)象,九十年代后期,斷流更加嚴(yán)重,斷流歷時由原來的 5、6月份迅速向冬春季節(jié)和夏秋季節(jié)延伸,甚至汛期也經(jīng)常發(fā)生斷流。從1972年到 1998年的 27年中,黃河下游利津站有21年發(fā)生斷流,累計斷流 1050天,斷流年份年均斷流 50天,斷流延伸到河南境內(nèi)有 5年。1997年斷流最為嚴(yán)重,利津站斷流 226天。

黃河下游頻繁斷流嚴(yán)重破壞了生態(tài)平衡,使原本不容樂觀的水環(huán)境狀況更加惡化。河口地區(qū)長期處于斷流或小流量狀態(tài),河道萎縮,地下水得不到充足的淡水補(bǔ)給,加重了河口地區(qū)的海水入侵,使鹽堿化面積增大。斷流也使黃河三角洲濕地水環(huán)境條件失衡,嚴(yán)重威脅到濕地保護(hù)區(qū)的水生生物、野生植物和鳥類的生存,導(dǎo)致河口濕地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的退化和生物多樣性減少。同時,在河道內(nèi)流量減小的情況下,水體自凈能力降低,而在河道斷流時,廢污水仍源源不斷排入黃河,污染物在河道內(nèi)大量積存,造成復(fù)流時水質(zhì)嚴(yán)重惡化。

3.2 水環(huán)境惡化

黃河上游及中游來水持續(xù)偏枯,水資源開發(fā)利用程度逐年提高,導(dǎo)致黃河下游水資源量迅速下降。另一方面,洛河、沁河、蟒河等污染嚴(yán)重的支流及入黃排污口廢污水排放量卻與日俱增。兩方面因素使黃河下游水環(huán)境惡化狀況日益嚴(yán)峻,表 1給出了 2002～2004年共三年黃河下游重點(diǎn)監(jiān)測斷面的水質(zhì)評價結(jié)果。

由表 1可以看出,近幾年黃河下游水污染形勢相當(dāng)嚴(yán)重,尤其在來水年份偏枯的 2002年和2003年,下游基本上所有的斷面水質(zhì)都處于 V類和劣 V類水平,花園口河段污染更為嚴(yán)重,在2002年全年及 2003年非汛期,斷面水質(zhì)全部為劣V類,水體基本喪失使用功能。

表 1 2002～2007年下游重點(diǎn)監(jiān)測斷面水質(zhì)評價結(jié)果統(tǒng)計表

水環(huán)境是水生生物賴以生存的基礎(chǔ),尤其是弱小的魚苗幼體,對良好的水環(huán)境條件依賴性更強(qiáng)。黃河下游河道作為多種珍稀魚類的產(chǎn)卵場及海洋洄游魚類的通道,如果水質(zhì)長期惡化,魚類等水生生物的生境將會遭到破壞,嚴(yán)重影響其生存及繁衍,降低水域的生物多樣性,加速生態(tài)系統(tǒng)的退化。

3.3 河槽淤積、洪水位抬高

黃河中游嚴(yán)重的水土流失及下游徑流量的減少,造成了下游河槽的嚴(yán)重淤積及萎縮,河床不斷抬高,黃河成為地上懸河,嚴(yán)重威脅防洪安全。1986年以來全斷面年均淤積量為 2.45億 t,其中河槽淤積 1.66億 t,占全斷面的 71%,10年間下游河槽淤高 1.06～1.87m。由于主槽的嚴(yán)重淤積,使得洪水位升高,連年出現(xiàn)歷史最高洪水位。

河槽淤積使主槽過流能力顯著降低,平灘流量減小,一旦洪水漫灘將造成小水大災(zāi)。1996年8月花園口站發(fā)生洪峰流量 7860m3/s,最大含沙量 126kg/m3,花園口站水位達(dá) 94.73m,洪水大漫灘,使高灘上水,并順堤行洪,造成 300多萬畝灘地受淹,受災(zāi)人口達(dá) 100多萬人,比 1958年發(fā)生的流量 22300m3/s特大洪水所造成的淹沒損失還大。

3.4 河口三角洲生態(tài)問題

3.4.1 黃河河口來水量減少,淡水濕地萎縮

20世紀(jì) 80年代以來,隨著流域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及全球暖干化氣候的影響,進(jìn)入黃河河口地區(qū)的水量逐年減少：1986～2001年間,距入?？?00多 km的利津水文站年徑流量僅120億 m3,只有多年均值的 36%,其中 1997年利津?qū)崪y徑流量只有 18億m3。黃河是河口地區(qū)主要的供水水源,由于其來水量的減少,河口地區(qū)的生活、生產(chǎn)用水難以保障,生態(tài)用水嚴(yán)重不足。據(jù)黃河河口水資源量分析結(jié)果和 TM影像資料顯示,近年來河口濕地平均補(bǔ)給水量不足常年的 20%,大量的淡水濕地因長期缺水發(fā)生干涸消亡,河口濕地消失率已達(dá) 70%以上。濕地生態(tài)系統(tǒng)斑塊的廊道連通性和生態(tài)完整性受到破壞,珍稀鳥類生長和生存所賴以維持的黃河口濕地生境面臨消亡,黃河三角洲的生態(tài)穩(wěn)定性受到嚴(yán)重威脅。

3.4.2 泥沙入海量減少,海岸蝕退加劇

從 1976～2000年,黃河三角洲蝕退 16.78km。在 25年中,利津站年均來沙量逐年減少,1976～1986年 8.27億 t,1989～1996年4.55億 t,1996～2002年 1.76億 t。

3.4.3 土壤鹽堿化加重

黃河河口由于成陸比較晚,地勢低平,崗、坡、洼相間的微地貌,地下水位高,礦化度大,蒸發(fā)強(qiáng)烈 (蒸降比 3.24：1),加上黃河水側(cè)滲,海水頂托和海潮侵襲,土壤富含鹽堿,不僅原生鹽堿,而且次生鹽堿化也相當(dāng)嚴(yán)重。大風(fēng)引起的風(fēng)暴潮災(zāi),在無防潮壩處潮侵縱深幾十公里,使土壤重新或加重鹽漬。天然植被也很脆弱,草地和荒地的原生植被多屬耐鹽性較強(qiáng)的植物,若無有效的保護(hù)性措施,這些耐鹽植被一旦被破壞,特別是在地勢低平的壤質(zhì)土區(qū)域,下層鹽分很快上升,使土壤轉(zhuǎn)化為重鹽漬土。土壤鹽堿化使大片耕地因鹽堿危害導(dǎo)致低產(chǎn),嚴(yán)重的棄耕,需經(jīng)數(shù)十年方能恢復(fù)正常生態(tài)。

3.4.4 近海鹽度增加漁業(yè)生產(chǎn)力下降

營養(yǎng)鹽是水生生物所必須的物質(zhì)基礎(chǔ),是構(gòu)成河口及近海生態(tài)環(huán)境的重要化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)。近20年來,黃河入海水量的減少,使得河水與海水交匯區(qū)范圍縮小,并向河口方向推進(jìn),同時入海營養(yǎng)鹽通量也大幅降低,造成河口近海鹽度增加,但營養(yǎng)鹽含量卻減少 50%以上,直接影響了海域漁業(yè)的初級生產(chǎn)力,造成河口海域魚類種類及數(shù)量的大幅度下降,下降率達(dá) 95%以上,嚴(yán)重破壞了近海的生態(tài)環(huán)境平衡。

4 黃河下游生態(tài)修復(fù)實(shí)踐

為了緩解尖銳的黃河水資源供需矛盾,解決下游日趨嚴(yán)重的斷流問題,遏制下游河槽的淤積萎縮,黃河流域管理部門實(shí)施了黃河水量統(tǒng)一調(diào)度和調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn),這些工作的開展不但在一定程度上有效地解決了困擾我們多年的斷流和泥沙淤積問題,而且對黃河下游生態(tài)系統(tǒng)也起到了一定的修復(fù)作用。另外,針對黃河河口三角洲濕地面積萎縮問題,黃河流域管理部門專門開展了河口濕地生態(tài)修復(fù)工程。

4.1 黃河水量統(tǒng)一調(diào)度

為緩解黃河水資源供需矛盾和下游日趨嚴(yán)重的斷流局面,1999年 3月,黃河流域管理部門正式實(shí)施劉家峽水庫至頭道拐、三門峽水庫至利津干流河段水量統(tǒng)一調(diào)度。2001年又實(shí)行頭道拐至三門峽干流河段水量統(tǒng)一調(diào)度。

水量統(tǒng)一調(diào)度在統(tǒng)籌考慮各省區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和城鄉(xiāng)群眾的生活用水,以及河流生態(tài)用水的基礎(chǔ)上,對黃河五大水庫進(jìn)行聯(lián)合調(diào)控,優(yōu)先保障城市生活及工業(yè)供水并能最大限度滿足農(nóng)業(yè)關(guān)鍵期用水,增加了生態(tài)環(huán)境供水。

實(shí)施水量調(diào)度后,在黃河來水持續(xù)偏枯甚至是特枯的情況下實(shí)現(xiàn)了連續(xù) 10年黃河全年不斷流,扭轉(zhuǎn)了下游頻繁斷流的局面,主要的生態(tài)修復(fù)作用如下：

(1)水量調(diào)度使非汛期下游河段徑流量增加,劣Ⅴ類水體出現(xiàn)的月數(shù)比水調(diào)前有明顯減少,黃河下游水質(zhì)得到改善,避免了由于黃河斷流而積聚在長清、平陰灘區(qū)的污染物在黃河復(fù)流后水污染事件的發(fā)生。

(2)統(tǒng)一調(diào)度使 90年代受黃河斷流破壞的200多 km2的河道濕地逐步得到修復(fù),部分河道濕地得以修復(fù),河道濕地的功能得以發(fā)揮。

(3)黃河水量統(tǒng)一調(diào)度在一定程度上保證了黃河下游生態(tài)環(huán)境用水,尤其是魚類產(chǎn)卵育幼期的生態(tài)環(huán)境用水,有利于黃河魚類資源的恢復(fù)。水調(diào)后,一些多年不見的洄游魚類,如海產(chǎn)刀魚(又名鱭,刀鱭)等,也重新出現(xiàn)在黃河下游。

(4)水量調(diào)度減緩了三角洲濕地面積急劇萎縮的勢頭,與 2001年相比,黃河三角洲淡水濕地已增加 4389hm2,促進(jìn)了河口濕地的順向演替,濕地生物系統(tǒng)多樣性明顯增加,黃河三角洲國家級保護(hù)區(qū)鳥類數(shù)量由 90年代初的 187種增加到目前 283種,野生珍稀生物 459種,比統(tǒng)一調(diào)度前增加了近一倍;

(5)水量調(diào)度減少了汛期營養(yǎng)鹽的入海通量,降低了赤潮的發(fā)生機(jī)率,增加了非汛期河口近海水域生態(tài)環(huán)境有所改善,改善了河口近海水域浮游植物生長條件及魚類的生存環(huán)境,對河口—近海環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)起到了一定的積極作用。

4.2 調(diào)水調(diào)沙

為了遏制下游河槽繼續(xù)淤積萎縮,提高河槽的過流能力,2002年 7月 4日至 7月 15日,黃河水利委員會通過對小浪底、三門峽兩水庫聯(lián)合水沙調(diào)度,首次成功地進(jìn)行了黃河調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)。至 2009年,黃河已經(jīng)進(jìn)行了 8次調(diào)水調(diào)沙。

調(diào)水調(diào)沙就是在充分考慮黃河下游河道輸沙能力的前提下,利用水庫的調(diào)節(jié)庫容,對水沙進(jìn)行有效的控制和調(diào)節(jié),從而減輕下游河道淤積,甚至達(dá)到?jīng)_刷或不淤的效果,實(shí)現(xiàn)下游河床不抬高的目標(biāo)。

八次調(diào)水調(diào)沙的結(jié)果表明,調(diào)水調(diào)沙是維持黃河健康生命最有效的手段之一,它遏制了黃河下游河道形態(tài)不斷惡化的趨勢,對生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)起到了一定的積極作用,主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)調(diào)水調(diào)沙能夠減少河槽淤積萎縮,增加主槽的平灘流量,使主槽過流能力得到一定程度的提高,自 2002年起,實(shí)現(xiàn)了黃河下游河道全線沖刷,4.67億 t泥沙被送入大海,河槽過流能力從試驗(yàn)前的不足 2000m3/s提高到 3810m3/s左右;

(2)下游河道流量大幅度增加,漫灘水流為河道濕地提供了及時的水分補(bǔ)給,遏制了河道濕地面積的萎縮,加上水中細(xì)沙較多,有機(jī)質(zhì)含量高,為濕地中動植物的生長發(fā)育提供了大量的營養(yǎng)物質(zhì);

(3)調(diào)水調(diào)沙使黃河達(dá)到最后一個水文站利津站的流量大幅度提高,為漫灌河口濕地提供了有利條件。2005年調(diào)水調(diào)沙期間,利津站的最大流量達(dá)到了 3000m3/s,在大流量漫灌下,近1000m3的黃河水注入了黃河口濕地,改善了河口三角洲濕地的生態(tài)環(huán)境,為河口生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)起到一定的積極作用;

(4)調(diào)水調(diào)沙增加了入海泥沙量,使河口區(qū)濕地面積增長,同時泥沙中含有的營養(yǎng)鹽類和有機(jī)質(zhì),有利于河口地區(qū)和渤海水域魚類的繁殖和生長,寬闊的水面、持續(xù)的大流量,為洄游性魚類提供了良好的生存和繁殖空間;

(5)大流量黃河水注入渤海,對于抑制長期以來的海水入浸,壓堿護(hù)地也具有積極意義。

4.3 河口濕地生態(tài)修復(fù)工程

黃河淡水補(bǔ)給是維持河口地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的基本保障。黃河入海水量和沙量的減少、河口地區(qū)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展以及其他因素的共同作用,致使黃河河口生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡。黃河水資源是修復(fù)和重建黃河河口生態(tài)系統(tǒng)功能的重要基礎(chǔ),水量統(tǒng)一調(diào)度,使非汛期進(jìn)入黃河口水量增加,為濕地修復(fù)提供水量條件。

2001年,國家開始在黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)現(xiàn)行黃河河道兩側(cè)實(shí)施 30萬畝濕地恢復(fù)工程。濕地恢復(fù)工程不影響黃河支流北汊河流路和現(xiàn)行黃河河道的行洪能力。工程根據(jù)黃河近幾年來水來沙情況及濕地恢復(fù)區(qū)地形特點(diǎn),充分利用導(dǎo)流堤臨背懸差大、灘地橫比降大的自然地勢,采取提水和自流相結(jié)合,以自流為主的放淤方案。當(dāng)大河水位達(dá)不到自流引水最低水位時,采用提水放淤;當(dāng)大河水位高于自流引水最低水位時,采用自流放淤和提水放淤兩種方式?；謴?fù)濕地主要植被圍檉柳和蘆葦,地里水深淺不一,淺20～30cm,深 80～100cm,平均 50cm。

工程于 2003年 9月完工。根據(jù)現(xiàn)場勘測,工程實(shí)施以來,黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)明顯改善,入?？诘疂竦氐拿娣e明顯增大,植被生長旺盛,來此越冬和繁殖的鳥類數(shù)量和種類都在不斷增加,一些海內(nèi)外罕見的珍稀鳥類也開始在這里出現(xiàn)。

5 結(jié)語

黃河下游已開展的生態(tài)修復(fù)工作在一定程度上減緩或遏制了生態(tài)系統(tǒng)的惡化,但是就整個黃河流域面臨的生態(tài)問題來看,這些工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為了保護(hù)黃河流域脆弱的生態(tài)環(huán)境,更好地開展今后的研究及實(shí)踐工作,建議制定以下生態(tài)保護(hù)的方向及目標(biāo)：

(1)近期目標(biāo)：開展生態(tài)調(diào)查,探索演化規(guī)律,制定保護(hù)規(guī)劃,采取保護(hù)措施,減緩或遏制黃河生態(tài)系統(tǒng)的惡化。

(2)中期目標(biāo)：進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的研究和實(shí)踐工作。采取工程措施及非工程措施,修復(fù)或重建受損的生態(tài)系統(tǒng)。

(3)遠(yuǎn)期目標(biāo)：建立健全生態(tài)環(huán)境保護(hù)監(jiān)管體系,實(shí)現(xiàn)黃河生態(tài)系統(tǒng)的良性維持。

黃河流域生態(tài)系統(tǒng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要我們投入更多精力,同時,我們更需要國際國內(nèi)社會的廣泛關(guān)注和重視,群策群力,為黃河流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定及良性發(fā)展共同努力,把黃河建設(shè)成環(huán)境友好型河流。

[1]黃河水利委員會黃河志總編輯室.黃河流域綜述[M].鄭州：河南人民出版社,1998.

[2]郝伏勤,黃錦輝,李群.黃河干流生態(tài)環(huán)境需水研究[M].鄭州：黃河水利出版社,2005.

(黃河水資源保護(hù)科學(xué)研究所鄭州 450004)

X171.4

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1673-288X(2010)04-0009-05

何智娟 (1978—),女,河南滎陽人,工程師,碩士,研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)。