西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量初步探討

許 民，任曉輝

（赤峰學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量初步探討

許 民，任曉輝

（赤峰學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

本文針對西拉沐淪河近些年出現(xiàn)的河道頻繁斷流、河槽萎縮等一系列生態(tài)問題，從生態(tài)環(huán)境需水的角度探討了保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的意義、生態(tài)環(huán)境需水量的確定原則、生態(tài)環(huán)境需水量的計算及保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的途徑和措施.

西拉沐淪河；生態(tài)環(huán)境需水量；保障；措施

西拉沐淪河是赤峰市流域面積最大、支流最多的一條河流.發(fā)源于克什克騰旗境內(nèi)，干流從西向東，貫穿于赤峰市中部，流經(jīng)克旗、林西縣、翁牛特旗、巴林右旗和阿魯科爾沁旗等五個旗縣，河流全長397公里，總落差為1515米，平均比降2.4‰,多年平均天然徑流量為10.02億立方米，年平均含沙量16.49公斤/立米，年輸沙量為1652萬噸.

西拉沐淪河水系形狀為扇狀，流域長359公里，平均寬79.9公里，總流域面積為28668.78平方公里，除錫盟52平方公里，通遼市21平方公里外，其余全部在赤峰市境內(nèi).流域內(nèi)大部分屬于半農(nóng)半牧區(qū)，共有耕地面積331.41萬畝，草場2717.39平方公里，林地943.39平方公里.總?cè)丝?51，445人，流域人口密謀為29.8人/平方公里.

近些年來,隨著流域經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,西拉沐淪河水資源的過度開發(fā)以及近些年嚴(yán)重的干旱等因素,致使流域水資源的供需矛盾問題愈加突出,也導(dǎo)致了諸如河道頻繁斷流、河槽萎縮等一系列問題,流域生態(tài)系統(tǒng)整體呈惡化趨勢.因此，探討西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量，保障西拉沐淪河流域自然生態(tài)功能和人與自然的和諧，意義非常重大.

1 西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量概念及內(nèi)涵

河流生態(tài)環(huán)境需水量研究是近年來水資源及環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域研究的熱點和難點，最初始于上世紀(jì)40年代，是基于為避免河流生態(tài)系統(tǒng)退化，規(guī)定需保持河流最小生態(tài)流量.其后對河流基流量、河道內(nèi)用水、各類濕地、河口三角洲等環(huán)境需水量規(guī)定了限定值.當(dāng)時生態(tài)環(huán)境需水量的概念和定義多集中于水體本身，基本上都是基于水體及與水體有直接聯(lián)系的“水生態(tài)”和“水環(huán)境”的用水量.20世紀(jì)90年代后期，眾多的學(xué)者參與了生態(tài)環(huán)境需水量的研究.在我國，1990版的《中國水利百科全書》明確環(huán)境用水的概念為：“改善水質(zhì)、協(xié)調(diào)生態(tài)和美化環(huán)境等的用水”.《21世紀(jì)中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究》認(rèn)為：廣義的生態(tài)環(huán)境用水，是指“維持全球生物地理生態(tài)系統(tǒng)水分平衡所需用的水，包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等，都是生態(tài)環(huán)境用水”.“狹義的生態(tài)環(huán)境用水是指為維護生態(tài)環(huán)境不再惡化并逐漸改善所需要消耗的水資源總量”.狹義的生態(tài)環(huán)境用水計算的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)是水資源供需矛盾突出以及生態(tài)環(huán)境相對脆弱的干旱、半干旱和季節(jié)性干旱的半濕潤地區(qū).因此，生態(tài)需水量應(yīng)該是指一個特定區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)的需水量.

本文探討的西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量是指維系生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的最基本水量,在此狀態(tài)下,西拉沐淪河系統(tǒng)的恢復(fù)目標(biāo)一是水環(huán)境質(zhì)量有明顯改善，二是生態(tài)完整性能夠得到維持.一般情況下，生態(tài)環(huán)境需水量應(yīng)保證有維持系統(tǒng)所需的最低水量,若低于該水量,系統(tǒng)會發(fā)生退化.對于西拉沐淪河來說,最小生態(tài)環(huán)境水量也是為了防止河道水體斷流并發(fā)生功能性裂變,維持河道水流循環(huán)的最小流量.

河流生態(tài)環(huán)境需水量是客觀的存在，它是隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展、生態(tài)環(huán)境問題的日益突出和生物多樣性的減少而產(chǎn)生的、變化的.因此研究生態(tài)環(huán)境需水量，應(yīng)該重點放在解決實際中已經(jīng)出現(xiàn)和可能出現(xiàn)的問題上來.因此本文認(rèn)為，西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量，應(yīng)包括河流基本環(huán)境需水量、自凈需水量及輸沙需水量等方面，針對影響河流生態(tài)環(huán)境需水量的關(guān)鍵因素，應(yīng)從水土流失治理、水源涵養(yǎng)和污染防治等方面研究一系列保障河流生態(tài)環(huán)境需水量的措施，為河流生態(tài)環(huán)境改善和健康發(fā)展以及水資源的可持續(xù)利用提供依據(jù).

2 研究西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的意義

2.1 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類追求經(jīng)濟利益、忽視生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境功能建設(shè)，在一定時期內(nèi)成為了必然.針對西拉沐淪河流域水土流失、土地沙漠化、生物多樣性減少、河流斷流、水體污染、河道萎縮以及河道淤積等生態(tài)問題,進行生態(tài)環(huán)境需水量研究，意義十分重大.

2.2 針對該流域的生態(tài)環(huán)境需水量的調(diào)研和計算,對供水管理具有現(xiàn)實意義.

2.3 生態(tài)環(huán)境需水量研究可反映該流域的生態(tài)健康狀況,可定性和定量反映保持其健康發(fā)展所必需的水量及年內(nèi)分布狀況,并據(jù)此確定區(qū)域水生態(tài)恢復(fù)管理策略.

2.4 工程措施和非工程措施相結(jié)合的策略,探求該區(qū)域內(nèi)部、區(qū)域間水資源在空間上、時間上的合理調(diào)配是現(xiàn)今面對的重要課題.生態(tài)環(huán)境需水量的研究成果可為區(qū)域性水資源合理配置提供良好的基礎(chǔ)資料和決策依據(jù).

3 西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的確定原則

3.1 水土保持生態(tài)環(huán)境需水量

水土流失綜合治理措施包括工程措施、林草措施、水土保持耕作措施等.西拉沐淪河流域水土保持生態(tài)環(huán)境需水量，應(yīng)根據(jù)不同水平年、不同規(guī)劃區(qū)單項措施的定額和單項措施的治理面積加以計算.

3.2 植被建設(shè)生態(tài)環(huán)境需水量

植被建設(shè)生態(tài)環(huán)境需水是指水土保持之外的植被建設(shè)生態(tài)環(huán)境需水.西拉沐淪河流域植被建設(shè)生態(tài)環(huán)境需水具有區(qū)域性，應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域的典型植被類型耗水特征，結(jié)合降水補給土壤水分的實際可利用量，合理確定生態(tài)環(huán)境需水定額，進而根據(jù)不同植被類型的面積計算生態(tài)環(huán)境需水量.

3.3 河流生態(tài)系統(tǒng)需水量

確定河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)基流.即維持西拉沐淪河系統(tǒng)最基本的生態(tài)環(huán)境功能的最小水量.即要求年內(nèi)各時段的河川徑流量都能維持在一定的水平上，不出現(xiàn)諸如斷流等可能導(dǎo)致河流生態(tài)環(huán)境功能破壞的現(xiàn)象.一般以河流最小月平均實測徑流量的多年平均值作為河流的基本生態(tài)環(huán)境需水量.

維持河流水沙平衡生態(tài)環(huán)境需水量.輸沙需水量是指河流中下游的沖淤平衡，為了輸沙排沙，維持沖刷與侵蝕的動態(tài)平衡，需要一定的生態(tài)環(huán)境需水量與之相匹配，這部分水量稱為輸沙平衡需水量.在一定的輸沙總量要求下，輸沙水量取決于水流含沙量的大小.

河流污染物自凈需水量.由于河流本身具有一定的自凈能力，只要保持河流最基本的生態(tài)基流，一般可滿足河流本身的自凈功能.但由于西拉沐淪河兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活造成大量的污水排放，已經(jīng)超過河流本身的自凈能力，造成嚴(yán)重的水污染，因此必須靠推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)，控制污染源，提高污水處理率來實現(xiàn)全流域達標(biāo)排放.

4 西拉沐淪河生態(tài)系統(tǒng)需水量計算

對西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量進行計算，應(yīng)首先計算滿足河流生態(tài)基流的最小水量.根據(jù)多年實測流量資料，點繪經(jīng)驗頻率點，計算得出多年平均流量，根據(jù)統(tǒng)計參數(shù)繪制理論頻率曲線，參照一些學(xué)者研究的結(jié)果，得出50％保證率的河流年平均流量.維持生態(tài)基流的最小水量一般取為50％保證率的河流年平均流量的30％.

其次，計算河流一定量稀釋自凈能力所需的最小生態(tài)環(huán)境需水量.觀測90％保證率的最枯月平均流量，計算河道平均斷面面積，累計沿河排污口，通過計算，得出河流在現(xiàn)狀水流條件下的允許納污量，經(jīng)過環(huán)境規(guī)劃分析，得出西拉沐淪河最大允許納污量.

第三，計算輸沙所需的水量.西拉沐淪河年平均含沙量16.49公斤/立米，年輸沙量為1652萬噸，必須考慮輸沙需水量.由于水流含沙量因流域產(chǎn)沙量的多少、流量的大小以及其它水沙動力條件的不同而不同，輸沙水量也因此發(fā)生相應(yīng)的變化.該流域汛期的輸沙量約占全年輸沙總量的絕大部分，即河流的輸沙功能主要在汛期完成，因此應(yīng)充分利用汛期洪水較強的輸沙能力，完成輸沙要求，以維持河流形態(tài)的動態(tài)平衡，有利于水資源最大限度的開發(fā)利用.

第四，計算河流凈蒸發(fā)水量.最簡便實用的方法是器測法，它可以直接運用陸地蒸發(fā)器、蒸發(fā)池及水面漂浮蒸發(fā)器，測定河流水面蒸發(fā)量.這種方法容易得到較多的實測資料，但由于蒸發(fā)器的水熱條件和河流水面有所不同，所以測出的蒸發(fā)量需要通過折算，轉(zhuǎn)化為河流水面蒸發(fā)量.

最后將幾部分之和作為河流總生態(tài)需水量.

5 保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的途徑和措施

生態(tài)環(huán)境需水量研究的目的是解決水與自然生態(tài)的平衡問題，最終是保障自然生態(tài)功能和人與自然的和諧，最大程度降低生態(tài)環(huán)境需水量，增加可利用水量.因此本文認(rèn)為，保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量的途徑和措施應(yīng)該是：①保障西拉沐淪河流域陸地生態(tài)系統(tǒng)的植被恢復(fù)和保護，改善局部水循環(huán)條件，遏制水土流失；②通過上一措施減少維持西拉沐淪河河道水砂平衡的輸砂水量；③削減進入西拉沐淪河水體的點源和面源污染物數(shù)量，減少河流等水體需保持的稀釋凈化水量；④通過水利工程的調(diào)節(jié)和非工程性措施的配置措施，合理分配水資源，保障在不同時空尺度條件下西拉沐淪河流域生態(tài)系統(tǒng)對水的需求；⑤河流的各種生態(tài)功能和環(huán)境功能之間存在著交叉和重復(fù),滿足各種功能的水量耦合是保障西拉沐淪河生態(tài)環(huán)境需水量關(guān)鍵.特別在水資源可調(diào)控性以及水生態(tài)與水環(huán)境保護目標(biāo)耦合方面,既要符合流域?qū)嶋H,又具有水量調(diào)度的可操作性；⑥西拉沐淪河生態(tài)問題,究其原因主要是水量貧乏、水資源的過度開發(fā)利用以及污染排放所致.要使河道內(nèi)保持一定的生態(tài)環(huán)境水量,必須依靠提高水資源的利用效率,加強區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整和污染控制,注重流域生態(tài)建設(shè)等措施來支撐和保證.

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