海河流域重要濕地生態(tài)需水及保障措施研究

張 浩，郭麗峰，白 雪，何 璇，繆萍萍

（1.海河流域水資源保護局，300170，天津；2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，210098，南京；3.海河流域水環(huán)境監(jiān)測中心，300170，天津；4.天津市水利科學(xué)研究院，300061，天津；5.河北省水文水資源勘測局，050031，石家莊；6.河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，300250，天津）

水生態(tài)文明論壇

海河流域重要濕地生態(tài)需水及保障措施研究

張 浩1，2，郭麗峰3，白 雪4，何 璇5，繆萍萍6

（1.海河流域水資源保護局，300170，天津；2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，210098，南京；3.海河流域水環(huán)境監(jiān)測中心，300170，天津；4.天津市水利科學(xué)研究院，300061，天津；5.河北省水文水資源勘測局，050031，石家莊；6.河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，300250，天津）

海河流域濕地眾多，但受自然和人為等因素影響，正面臨濕地面積萎縮、濕地生態(tài)退化等問題。本文研究了海河流域七里海、白洋淀、衡水湖等10個重要濕地生態(tài)需水及保障措施，以2014年數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，利用遙感手段，結(jié)合水量平衡原理，估算了不同濕地蒸發(fā)蒸騰損失、滲漏損失。計算結(jié)果表明海河流域重要濕地年生態(tài)需水總量約為32 880萬m3，通過各類引水、調(diào)水工程生態(tài)需水滿足程度可達到45%以上。研究成果可為海河流域相關(guān)濕地保護決策提供參考與依據(jù)。

海河流域；濕地；生態(tài)需水；保障措施

濕地與人類的生存、繁衍、發(fā)展息息相關(guān)，是人類最重要的環(huán)境資本之一，也是自然界富有生物多樣性和較高生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)。各類濕地在提供水資源、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源，抵御洪水、促淤造陸、降解污染物、保護生物多樣性和為人類提供生產(chǎn)、生活資源方面發(fā)揮著重要作用。國內(nèi)學(xué)者及研究人員對海河流域部分濕地生態(tài)需水做了大量研究，姚慧敏和王躍華探討了七里海濕地生態(tài)需水量的概念及其理論模型，分別計算了濕地植物需水量、土壤需水量、野生生物棲息地需水量。徐艷菲等把濕地生態(tài)需水量劃分為濕地植物需水量、濕地土壤需水量和生物棲息地需水量3種類型，計算了永年洼生態(tài)需水。孫書華等采用最低生態(tài)水位法研究了團泊洼濕地生態(tài)需水。

在目前水資源短缺的形勢下，海河流域的濕地面臨著水量供應(yīng)減少的威脅。當濕地水量減少到一定程度以后，將會對濕地造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。最新編制的《海河流域水資源保護規(guī)劃》提出“堅持上游涵養(yǎng)，中下游保護及修復(fù)，重點濕地恢復(fù)”，開展海河流域濕地生態(tài)需水及保障措施研究，能夠為濕地科學(xué)保護提出有針對性的措施與對策，為濕地開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)，同時也為進一步做好海河流域水生態(tài)文明建設(shè)提供支撐。

一、數(shù)據(jù)資料與研究方法

1.研究區(qū)概況

海河流域濕地數(shù)量多、分布廣，流域濕地保護管理以各級濕地保護區(qū)為重點，主要類型為平原區(qū)湖庫洼淀。本文研究區(qū)域包括河北省的白洋淀、衡水湖、南大港、永年洼，天津市的北大港、七里海、大黃堡洼、黃莊洼、青甸洼、團泊洼等 10個濕地，具體范圍為相應(yīng)的自然保護區(qū)或《天津市生態(tài)用地保護紅線劃定方案》中的紅線范圍，詳見表1。

表1 研究對象與范圍

圖1 濕地生態(tài)需水計算示意圖

2.研究方法

根據(jù)水量平衡原理，將維持濕地現(xiàn)狀生態(tài)水面所需水量作為濕地生態(tài)需水。按照式（1）計算蒸發(fā)、滲漏損失所需的補水量：

Wi=10Ai（Ei-Pi）+Li（1）式中，Wi為濕地生態(tài)需水量，m3；Ai為濕地生態(tài)水面面積，包括水面和水生植被，hm2；Ei為蒸發(fā)蒸騰損失，mm；Pi為降水量，mm；Li為滲漏損失，m3。

①生態(tài)水面面積

采用遙感解譯與地面核查相結(jié)合的方法，以2014年Landsat 8 TM影像為主要遙感數(shù)據(jù)源，參考高分一號影像，對濕地生態(tài)水面進行調(diào)查。

②蒸發(fā)蒸騰損失

海河流域濕地水生植被以蘆葦為主，蘆葦面積占水生植被總面積90%以上。每年5月蘆葦植株開始生長，蒸騰作用不強烈；6～9月是蘆葦生長旺盛期，蒸騰耗水強烈，超出水面蒸發(fā)量；10月中旬，蘆葦開始收割，蒸騰作用消失，濕地水面和蘆葦蒸發(fā)能力見表2、表3。

表2 逐月水面蒸發(fā)能力 單位：mm

表3 逐月蘆葦蒸騰能力 單位：mm

表4 逐月降水量 單位：mm

表5 海河流域重要濕地下滲率 單位：mm/d

③降水

降水量資料采用2014年海河流域大清河、子牙河水系逐月降水量，詳見表4。

④滲漏損失

根據(jù)濕地的地下水埋深情況，確定下滲率，進而估算滲漏損失。從10個濕地類型看，東七里海水庫、團泊洼、衡水湖的千頃洼水庫屬于水庫濕地且地下水水位較高，滲漏損失可忽略不計；青甸洼、黃莊洼和大黃堡以水耕地為主，下滲率相對較??；西七里海、北大港、南大港、白洋淀、衡水湖千頃洼水庫以外區(qū)域、永年洼濕地屬于蘆葦沼澤濕地，根據(jù)該區(qū)域的土體特性、地形、地下水等地質(zhì)條件確定下滲率，詳見表5。

二、結(jié)果與討論

1.結(jié)果分析

根據(jù)上述方法計算得出海河流域重要濕地生態(tài)需水為32 880萬m3，詳見表6。各濕地逐月生態(tài)需水過程見圖2。

根據(jù) 2014年水文及遙感數(shù)據(jù)，估算出海河流域重要濕地生態(tài)需水約為3.3億 m3，其中白洋淀最大為10 077萬m3，永年洼最小為168萬m3。由于蘆葦生長周期的影響，5～7月份濕地生態(tài)需水達到峰值，隨著主汛期到來，8月份生態(tài)需水明顯降低，10月份蘆葦收割以后生態(tài)需水逐漸下降。

2.保障措施

①青甸洼枯水年可集雨 500萬m3，通過合理的水源調(diào)度，利用南周莊閘、邵莊子閘和東趙閘引到洼內(nèi)，平均年引水約150萬m3。

②黃莊洼可利用和改造現(xiàn)有的灌排設(shè)施，把澇水引入葦田中，枯水年水量約1 000萬m3。周邊過境河流也可作為黃莊洼濕地的補充水源。

表6 海河流域重要濕地生態(tài)水面及生態(tài)需水

③大黃堡當?shù)匮a水水源來自北運河上游來水、北京市排污和天津武清城區(qū)污水及平原澇水，枯水年約5 300萬m3。除此之外，武清城區(qū)再生水可利用200萬m3。

④七里?？衫贸卑仔潞雍陀蓝ㄐ潞尤刖乘??？菟瓿卑缀觼硭s2 000萬m3；寧河縣每年引水5 000萬m3，其中50%左右用于七里海補水；東郊污水處理廠再生水4 500萬m3提水至東七里海水庫蓄存利用。

⑤團泊洼濕地水源主要為當?shù)貪乘?、黑龍港河和各干支渠瀝水。另外，紀莊子污水處理廠再生水進行深度處理后可作為團泊洼生態(tài)用水，枯水年向團泊洼水庫的補水量約為1 200萬m3。

⑥北大港水庫現(xiàn)為天津市應(yīng)急引黃調(diào)蓄工程，南水北調(diào)東線通水后用來調(diào)蓄長江水。東線通水前利用獨流減河、天津中心城區(qū)河湖棄水、引黃濟津應(yīng)急調(diào)水等作為生態(tài)水源。

圖2 海河流域重要濕地逐月生態(tài)需水過程線

⑦南大港可利用南排河和廖家洼排干河道蓄水。南排河朱莊閘蓄水量為1 200萬m3，廖家洼排干河道防潮閘設(shè)計攔蓄水量1億m3，兩條河道可向南大港補充約4 000萬m3水量。

⑧白洋淀當?shù)厣鷳B(tài)補水水源有王快、西大洋、安各莊三座大型水庫。枯水年生態(tài)水由外流域調(diào)水補給。外流域補水水源以引黃河水為主，引黃入冀補淀工程建成后，每年約向白洋淀生態(tài)補水2.55億m3。

⑨衡水湖生態(tài)補水可利用黃壁莊棄水通過石津干渠—軍齊分干穿滏陽新河和滏東排河入衡水湖，以及引岳濟衡、引衛(wèi)濟衡等應(yīng)急生態(tài)補水水源。2014年經(jīng)衛(wèi)千引水渠引黃入湖水量約1 500萬m3。

⑩永年洼可鋪設(shè)由滏陽河向永年洼內(nèi)補水的專用通道，從滏陽河引水入淀，遇枯水年可利用引黃等水源。生態(tài)需水及滿足程度見表7。

表7 生態(tài)需水滿足程度

三、結(jié) 語

白洋淀、衡水湖等10個重要濕地是海河流域濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。根據(jù)2014年水文及遙感數(shù)據(jù)估算出海河流域重要濕地生態(tài)需水約為3.3億m3，其中白洋淀最大為10 077萬m3，永年洼最小為168萬m3。由于蘆葦生長周期的影響，5～7月份濕地生態(tài)需水達到峰值。現(xiàn)有引水和跨流域調(diào)水工程條件下，海河流域重要濕地生態(tài)需水滿足程度可達到 45%以上，其中團泊洼最低，為45.1%，大黃堡、七里海、南大港和白洋淀可達到 100%。對于濕地生態(tài)需水過程的滿足程度以及不同生態(tài)修復(fù)目標下的生態(tài)需水尚需進一步研究。

[1]張蕊，嚴登華，羅先香，等.河口濕地生態(tài)需水研究框架及關(guān)鍵問題[J].中國水利，2010（19）.

[2]姚慧敏，劉景蘭.七里海濕地水資源現(xiàn)狀及其生態(tài)需水量研究 [J].礦產(chǎn)勘查，2010，1（6）.

[3]王躍華，師榮光，張鐵亮.天津七里海濕地生態(tài)需水量研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，13（8）.

[4]徐艷菲，張義文，焦明，等.永年洼濕地生態(tài)需水量初步研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（9）.

[5]孫書華，潘忠臣，孫書洪.水庫濕地生態(tài)環(huán)境需水量的計算研究[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2008，15（3）.

責任編輯 車小磊

Study on ecological water demand and securing measures for wetlands of great significance in Haihe River

Basin

Zhang Hao,Guo Lifeng,Bai Xue,He Xuan,Miao Pingping

Haihe River Basin owns a lot of wetlands.As a result of influence of natural and artificial factors,these wetlands face problems of shrinking and ecological degradation.The paper makes studies on ecological water demand and securing measures for 10 wetlands of great significance,including Haihe River Basin,including Qilihai, Baiyangdian,Hengshuihu Lake.Based on data and information in 2014,losses of evaporation and transpiration and seepage are estimated by using remote-sensing technology and water balance equation.Calculation results demonstrate that 328.8 million m3of ecological water is required.Thanks to water diversion works,the degree of meeting ecological water demand is above 45%.The study result will provide experience and basis for decision making in wetlands protection and conservation.

Haihe River Basin;wetland;ecological water demand;securing measure

TV213.4

B

1000-1123（2016）07-0033-04

2016-01-26

張浩，博士研究生，工程師。

水體污染控制與治理科技重大專項（項目編號：2014ZX07203-008）。