地方生態需水量研究論文

時間:2022-09-29 11:00:00

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地方生態需水量研究論文

論文關鍵詞生態水環境;需水量定額;閾值;新疆

論文摘要新疆是我國典型的內陸干旱區,水資源對新疆的經濟社會發展、穩定和安全的作用很大。介紹了新疆生態水環境狀況、生態需水估算,并進行評估,估算出新疆需水量的基本定額和閾值,以期對新疆的生態水環境狀況的改善有所幫助。

新疆是我國典型的內陸干旱區,區內有天山、阿勒泰山和昆侖山,具有”三山夾兩盆”的地貌特征。因高山攔阻高空水汽,山區降水較多,加之高山長年積雪形成“固體冰川水庫”的調節,形成了570多條大小河流以及博斯騰湖、烏倫古湖、艾比湖等大小不等的100多個湖泊。

新疆遠離海洋氣候,干旱少雨,蒸發強烈,降水大于100mm區域有部分荒漠植被生長,其他區域多為沙漠和荒漠戈壁,形成干旱區典型的荒漠生態系統;傍河、湖而生的天然植被,多分布于地下水位較高的河道漫灘、低階地、湖濱及低洼地,依靠洪水漫溢或地下水維持生命,沿河形成寬窄不一的由喬木、灌木、草本等植被構成的綠色群落帶。這些大小不等、相互分隔的近800個綠洲,形成了新疆獨特的天然綠洲生態系統。有水則綠洲,無水則沙漠的水生態環境,對新疆經濟社會發展、穩定和安全作用重大。

1生態水環境狀況

新疆水生態環境惡化,主要是人為墾荒造田等活動所致。1950~2006年間灌溉面積增加4.5倍之多,約370萬公頃草地被開墾;引用水由160億立方米增至508億立方米,增加3.2倍;灌溉渠道由6km劇增近36萬千米。大規模水土開發使河流下泄水量劇減,河流湖泊萎縮,濕地減少,水土流失、草地退化沙化、耕地次生鹽堿化等狀態不斷加重:塔里木河三源流阿克蘇河、葉爾羌河、和田河進入干流的水量在20世紀60年代為51.8億立方米,20世紀90年代減少到42億立方米;干流來水減少導致下游河道斷流,1972~2000年,塔里木河大西海子以下河道斷流長達28年,下游的尾閭臺特瑪湖于1972年干涸。

流域灌區大量灌溉引用水,加之灌溉工程設施不盡配套以及節水意識不強等問題,使大水漫灌高定額用水現象普遍,造成水資源浪費,土壤養分流失和土壤次生鹽堿化。據統計,新疆約有1/3的耕地受到土壤鹽堿化不同程度的影響。

干旱脆弱的水生態維持,取決于水資源的合理開發利用、配置和有效保護,生態需水定位、定量及以管理實現生態水量的基本保障等問題十分重要。

2生態需水量估算

目前生態環境需水量估算法應用較多的方法主要是河道流量增量法、統計分析法、流量持續時間曲線法、棲息地排水法和水利額定法等。新疆天然生態系統需水主要包括三部分:一是570.7萬公頃濕地草甸需水量150.9億立方米;55.4萬公頃荒漠河岸林需水量10.4億立方米;2.49萬公頃河谷林需水量1.3億立方米;98.1萬公頃灌木林需水量16.1億立方米,合計178.7億立方米。二是博斯騰湖、烏倫古湖、艾比湖3個重要湖泊需水量27.4億立方米。三是重要河道生態需水量1.5億立方米。三項合計需水量約208億立方米。賈寶全依據部分試驗資料,對新疆1995年生態用水進行初步估算:生態用水總量238億立方米,其分布是北疆占17.8%、東疆占5.4%、南疆占76.8%,其中天然植被生態用水量最大。唐德善認為,新疆沙漠和沙化土地面積達31.54萬平方千米,生態缺水嚴重,估算生態需水量為255億立方米。

已有分析得出生態需水量為208~255億立方米,筆者認為,已有成果差異較大且留給的生態水量偏小,尚需討論。

3生態需水量評估

3.1生態需水利用定位

荒漠和天然綠洲是新疆典型的2種生態系統。依降水量不同,天山南部塔里木河流域和東部吐魯番及哈密盆地為極端干旱型荒漠,該區降水不足100mm,植被覆蓋度稀少或無植被生長;天山以北準噶爾盆地為一般性干旱沙漠,降水量150mm左右,荒漠植被有一定覆蓋度,植被基本依靠天然降水維護,具有一定的防風固沙效果。其保護和自然修復的主要措施是防止人類活動對其造成的破壞,關鍵措施在于控制耕地的擴張和過度放牧,減少風蝕、流沙和土地沙化。但以人工草地替代荒漠草場部分,可納入生態用水。天然綠洲生態系統沿河流分布,河流水量補給是天然綠洲的生存基礎,因此,天然綠洲生態系統需水是主題。

3.2生態需水量基本定額

(1)草地生態分布與需水要求。新疆從平原到山地發育有荒漠、草原、草甸、沼澤等四大草地類型,總凈面積4709.89萬公頃。草原草地和荒漠草地類,荒漠植被基本依靠天然降水維護;而草甸草地和沼澤草地類主要依靠地下水和河水補給,因而需考慮生態需水補給。因此,需生態給水分布面積為1391.66萬公頃。其中河岸生態林面積156萬公頃,占11.2%;草地生態面積1235.66萬公頃,占88.8%。干旱區生態需水定額問題。參考我國西部干旱地區人工和天然類草地需水量一般500~600mm;中等或干旱條件下的草類,一般灌水4~5次,灌水定額90mm,灌溉定額360~450mm,扣除新疆平原區可能的年均降水150mm,則草類生態需水定額約210~300mm,平均255mm,于是,新疆需生態給水面積估算的生態水需量約315億立方米。

(2)河流生態需水量。新疆現有荒漠河岸林、河谷林、灌木林面積約156hm2,灌木類河岸生態林需水量高于草類,參考草地需水量500~600mm,取均值并扣除年均降水150mm,得出400mm作為估算定額。于是,河岸生態林需水量約62億立方米。

(3)湖泊生態需水量。博斯騰湖、烏倫古湖、艾比湖,是新疆干旱內陸區3個極其重要的湖泊生態區,生態需水量維持十分重要,需考慮入湖的基流問題。以入湖基流50%考慮,則三大湖泊生態需水量應不低于23億立方米,這是因為:①博斯騰湖是我國最大的內陸淡水湖,湖泊面積240km2,平均深度10m,年均入湖徑流量26.8億立方米,經孔雀河出流12.5億立方米,最后匯入羅布泊。博斯騰湖生態需水量必須維持13億立方米。②艾比湖,歷史上水面積最大時達1200多平方千米,年入湖水量12億立方米,因上游開荒截流,年入湖水量只有5億立方米。艾比湖生態需水量必須維持6億立方米。③烏倫古湖在新疆準噶爾盆地北部和阿爾泰山南麓,是我國十大淡水湖之一。水域面積1000多平方千米,是烏倫古河的歸宿地,20世紀50年代每年補給烏倫古湖的水量約8億立方米;70年代補水量每年僅1.7~2.0億立方米,因此,烏倫古湖生態需水量必須維持4億立方米。

因此,新疆生態需水初估總量約400億立方米。其中:草地生態315億立方米,占78.8%;河岸生態林62億立方米占15.5%;主要湖泊生態需水23億立方米,占5.7%。

3.3生態需水閾值

生態系統受自然,特別是人類經濟活動影響,系統組成、結構和功能將發生變化。但生態系統本身具有一定的自我調節和緩沖性能,即生態”生態閾限”。當擾動超過了生態系統閾值,生態系統會惡化或崩潰。生態水臨界閾值是一個復雜的問題,需要考慮河流年際年內變化,研究和判定生態基流水閾值。根據來水量差異,豐、平、枯水年會導致濕地不同的生態特征,特別是濕地邊界的明顯變化,因而以不同年份作為評價基礎,生態環境需水量的計算結果會明顯不同。筆者認為,以基本生態水為基數的上、下各10%考慮,新疆干旱區生態需水宜360~440億立方米,生態需水量基本閾值應是400億立方米。

全疆地表水徑流總量為884億立方米,目前地表水引用量已達468億立方米,留有生態水約416億立方米,生態水安全保障量須是400億立方米,底線為393億立方米。

4參考文獻

[1]賈寶全,慈龍駿.新疆生態用水量的初步估算[J].生態學報,2000,22(2):243-250.

[2]陳玉民,郭國雙,王廣興.中國主要作物需水量與灌溉[M].北京:水利電力出版社,1995.

[3]劉潔,王先甲.新疆瑪納斯流域生態環境需水分析[J].干旱區資源與環境,2007(2):104-109.