巴音河流域下游湖泊濕地生態(tài)需水量研究

龐 瑞 董滇紅（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

1 巴音河下游湖泊濕地概況

巴音河流域下游尾閭湖泊包括可魯克湖、托素湖和尕海?？婶斂撕挥诓襁_木盆地東北部，德令哈市西南約40 km 處，是柴達木盆地最大的淡水湖。巴音河自可魯克湖東北部流入，經(jīng)可魯克湖天然調(diào)節(jié)后，由連通河最終流入托素湖。托素湖是典型的內(nèi)陸咸水湖。尕海位于德令哈市南部，為咸水湖。湖內(nèi)盛產(chǎn)鹵蟲。巴音河下游自一棵樹至可魯克湖，河谷平坦寬闊，形成了面積較大的天然濕地沼澤群，東西最長達35 km，南北最寬達10 km，其中常年有水的濕地水面40 km2，河岸灌叢面積為110 km2，合計灌叢、草甸復(fù)合群落150 km2。形成了獨特的可魯克湖—托素湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)。

2 下游尾閭湖泊面積變化及分析

根據(jù)青海省氣象科學(xué)研究所2007 年遙感監(jiān)測資料，尕海的水域面積變化不大，而可魯克湖和托素湖發(fā)生了較大的變化，因此這里只對可魯克湖和托素湖進行分析?？婶斂撕拿娣e在1989-2001 年間變化不大，在54.90～59.60 km2之間波動。自2001開始，可魯克湖面積變化幅度比較大，而2002年和2005 年的面積達到69.100 與74.90 km2，超出多年湖面平均面積60 km2，均與當年降雨量豐沛有關(guān)?？傮w上分析，從1972-2006年，面積萎縮了11.90 km2，平均每年萎縮0.35 km2。

可魯克湖和托素湖湖泊面積變化總體上呈現(xiàn)出減小的趨勢，可魯克湖面積變化不明顯，托素湖面積變化相對較大。其原因是多方面的:首先，湖泊面積減小是青藏高原湖泊變化的一種普遍現(xiàn)象，近幾十年來在全球氣候變暖的背景下，青藏高原位于地球氣候變化的敏感地區(qū)，出現(xiàn)了明顯的干暖化。而位于青藏高原腹地的柴達木盆地氣候增溫比較顯著，氣溫上升幅度高于青海青藏高原的平均水平，進入上世紀90 年代升幅最為明顯，并達到年代平均氣溫最高值。從德令哈歷年（1990-2006年）降雨量也可以看出，上世紀90年初代降雨量相比多年平均降雨量180 mm呈現(xiàn)出減少趨勢。由于巴音河位處高原腹地，山區(qū)冰雪融水增加，補水量又有所增加，這對于短時期內(nèi)水資源循環(huán)是有利的，但是由于青藏高原獨特的高原地理環(huán)境，水資源循環(huán)過程中徑流散逸的同時蒸發(fā)量占據(jù)著比較重要的部分，最終導(dǎo)致湖泊水位持續(xù)下降，湖泊面積減小。

其次，與該地區(qū)同期生產(chǎn)及生活用水不斷增加有關(guān)。巴音河流域從上世紀五，60年代初開始了大規(guī)模的灌區(qū)建設(shè)，最多時耕地面積達到了1.33 萬hm2，限于當時經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平及水利投資規(guī)模，造成了一系列生態(tài)問題，包括土壤次生鹽堿化，水土流失加劇，沙漠化等問題。上世紀90年代初開始經(jīng)濟發(fā)展水平提高，水利建設(shè)發(fā)展，特別是黑石山水庫的修建，巴音河水被水庫攔蓄，部分改變了下游湖泊濕地生態(tài)需水過程。湖泊面積減小的程度受人類生產(chǎn)、生活影響比較明顯。

3 生態(tài)需水研究

3.1 計算方法

根據(jù)水量平衡時的生態(tài)需水量計算方法，湖泊水體的損失，為湖泊出水總量減去進入湖泊水量。根據(jù)上面分析結(jié)果，為維持湖泊生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的基本功能，要求湖泊水量平衡不發(fā)生大的變化，設(shè)定在地下水維持動態(tài)平衡的條件下，湖泊生態(tài)需水量主要是用來維持湖泊水量平衡而消耗于水面蒸發(fā)的凈損失量，計算公式：WW=ΣA（E-P）×103（1）

式（1）中：WW 為水面蒸發(fā)消耗需水量，m3/a;A 為實測蒸發(fā)水面面積，m2;E 為相應(yīng)水面蒸發(fā)能力，mm;P 為相應(yīng)水面上降水量，mm。

3.2 淡水和咸水湖水面蒸發(fā)量關(guān)系

由于鹽分的作用，鹽湖的實際蒸發(fā)能力比淡水小。水資源根據(jù)鹽度劃分，鹽度在0‰～1‰之間為淡水，5‰～8‰為微咸水湖，〉30‰為鹽湖。根據(jù)有關(guān)資料顯示，托素湖鹽度為30‰，托素湖和尕海屬于鹽湖。水體的蒸發(fā)與水的密度關(guān)系密切，蒸發(fā)率隨水的密度的增加而減小。不同濃度鹽水蒸發(fā)量都低于淡水蒸發(fā)量，隨濃度的增高蒸發(fā)比逐漸減少，鹽水濃度的高低是影響水體蒸發(fā)速度最主要的因素。對于咸水湖及微咸水湖，中科院蘭州分院曾于1989-1990年的7-8月在青海湖南岸下社水文站的近湖地區(qū)進行了為期兩年的蒸發(fā)試驗。分別對湖水和泉水蒸發(fā)進行了觀測，結(jié)果表明，20 cm蒸發(fā)皿湖水蒸發(fā)量比泉水蒸發(fā)量約小15%。這是由于咸水減少了飽和水氣壓，對水面蒸發(fā)有所抑制的原因。為了充分研究湖面咸水蒸發(fā)與淡水蒸發(fā)的關(guān)系，青海省水文局于1988年5月1日至9月31日在青海湖湖中心的海心山設(shè)站，進行了為期5個月逐日水面蒸發(fā)量的量測，青海湖多年平均蒸發(fā)量（1965-2002年）為930.90 mm，周圍附近幾個水文站觀測到的淡水蒸發(fā)量平均為945.50 mm，所以當咸水湖鹽度為14‰時（即青海湖鹽度），蒸發(fā)率為98‰。又據(jù)中科院青海鹽湖研究所的實驗結(jié)果表明，不同濃度的飽和咸水的蒸發(fā)量及其與淡水的比蒸發(fā)值均隨咸水比重的增加而減少，比重為1.21時候，比蒸發(fā)值為74%。根據(jù)以上分析，初步估算可魯克湖、托素湖及尕海的蒸發(fā)量分別為1 193.30，954.60，895.00 mm?？婶斂撕?、托素湖和尕海的蒸發(fā)量計算結(jié)果如下表1所示。

表1 可魯克湖，托素湖及尕海多年平均月、年蒸發(fā)量表 單位：mm

3.3 下游尾閭湖泊濕地生態(tài)需水量

根據(jù)蒸發(fā)量（1990-2006 年年平均蒸發(fā)量）、降雨量資料（1990-2006年年平均降雨量），根據(jù)前述湖泊面積變化分析發(fā)現(xiàn)：可魯克湖沒有發(fā)生明顯萎縮，位于、尾閭的托素湖面積有較大變化，1972 年該湖水域面積151.70 km2，2000 年達到有資料以來的最低值135 km2，2001 年后面積又逐漸回升，至2006 年面積升至139.80 km2。綜合考慮流域國民經(jīng)濟發(fā)展、湖泊面積變化的特點以及可魯克湖與托素湖之間存在補排關(guān)系，按照維持巴音河流域下游尾閭通河濕地和湖泊基本功能的面積（下游濕地的河岸灌叢面積為110 km2，濕地水域面積為40 km2；可魯克湖水域面積為59.60 km2，托素湖水域面積為135 km2，尕海水域面積為32.50 km2）的要求，生態(tài)需水量計算如下；河岸灌叢及草甸生態(tài)需水量1 660.10萬m3，濕地生態(tài)需水量4 184.10萬m3，可魯克湖5 985.10萬m3，托素湖10 334.40萬m3，尕海2 294.20萬m3，總需水量為24 457.90萬m3，具體見表2。巴音河流域下游尾閭湖泊濕地歷年生態(tài)需水量（河岸灌叢及草甸面積固定不變，湖泊水域面積按照歷年1990-2006 年遙感影像成果進行計算）的計算結(jié)果見圖1。從上述湖泊面積變化和此計算結(jié)果綜合分析評價，將2000年下游尾閭湖泊濕地生態(tài)需水量24 457.90萬m3做為維持巴音河流域下游尾閭湖泊濕地基本功能的最小生態(tài)需水量是合理的。

表2 維持巴音河流域尾閭湖泊和濕地的生態(tài)需水量表面積：km2 需水量：萬m3

4 結(jié) 語

①巴音河流域下游尾閭湖泊托素湖的面積1972-1990年，面積萎縮了1.90 km2，平均每年下降0.11 km2。從1990-2000年，湖泊水域面積從149.80 km2萎縮至135 km2，面積萎縮了14.80 km2，平均每年萎縮1.35 km2。近年來萎縮的程度有所增加。在全球氣候異常的背景下，除了局部水資源循環(huán)等自然條件的影響在一段時期內(nèi)造成了湖泊萎縮的原因之外，經(jīng)濟發(fā)展、水資源的開發(fā)利用增加是影響湖泊面積減小的重要因素。②巴音河流域下游湖泊的基本生態(tài)需水量主要考慮補充湖泊水體蒸發(fā)的水量損失量。可魯克湖為淡水湖，托素湖和尕海屬于鹽湖，按照鹽水蒸發(fā)量低于淡水蒸發(fā)量機理估算了可魯克湖，托素湖和尕海的水體蒸發(fā)量。③從湖泊面積變化和歷年生態(tài)需水量計算結(jié)果綜合分析評價，將2000 年下游尾閭湖泊和濕地生態(tài)需水量24 457.90萬m3做為維持巴音河流域下游湖泊濕地基本功能的最小生態(tài)需水量。為今后全面系統(tǒng)深入地研究巴音河流域的生態(tài)需水問題，對高寒干旱半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的保護，合理配置水資源，都是十分必要的。

圖1 巴音河流域尾閭湖泊和濕地歷年生態(tài)需水量（1990-2006）圖