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水库湿地生态环境需水量的计算研究

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第 l 5卷 第 3期  2 o 年 9月  08

天 津 农 学 院 学 报  Junl f iniAgiutrl nv r t  o rao Taj   n r l a  iesy c u U i

、_ .5,No 3 711 0 .  S p e e ,2 0   e t mb r 0 8

文 章 编 号 : 10 - 3 4 ( 0 8 3 0 2 — 4 0 85 9 20 )0 -0 9 0  

水库湿地生 态环境 需水量 的计算研 究 
孙书华 ’ ,潘忠臣 2 ,孙 书洪 &丑 作   讯者
(. 1 天津市静海县团泊镇政府,天津 310 :2 天津市大港区水务局,天津 30 8 : 066 . 0 39  
3 天津 农学院 水利 工程 系,天津 308 ) . 034 
摘 要:解决湿地退化 、保护湿 地生态环境、建立和谐 的人 水社会 关系到水资源的可持续利用 。采 

用最低 生态 水位 法确定最小水深和最小水面面积 ,以分析湿地面积 的变化及土地利用 的改 变 , 究  研 团泊洼湿地 生态 环境 状况及生物多样性交化 , 并通过对 比不 同水 文年 的降水量 计算出不同生态环 境  的最 小需水 量。  

关键 词:湿地 ;生态 需水量;研 究 
中图分 类号 :X3 ;X13 7 4  文献标识 码;A  

S ud   n Ca c l to   fEc l gc l a e   m a d o   s r o rW e lnd t yo   lu a i n o o o ia   t rDe n f rRe e v i  ta   W
S UN hu hu j P S . a AN   o g. h n S N   u h n   Zh n c e 2 U S . 0  , h




稍 。    删

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( . o en n o T a b T w nJ g a C u t, i i, aj 3 1 0 , h a 2 B ra f t C nevnyo  1 G vrmet f an o o ni  h onyT ̄ n   ni 0 6 6 C i ; I ueuo Wa r o srac f n i l n n e

D gn Dsi , ni  ̄a i3 8 , h a3D pr et f yruc ni e n, u j A rut aU ie i, aag ir t j , n n  ̄39C i ;. eam no H dal E g er gT mi gi l r n r t  tc  ̄a n j  n t i n i n c u l v sy
T眦j  0 3 4 C ia   i i 3 0 8 。 hn ) n
Ab ta t  tsrltdt h  u tia l tiaino wae  s u c st ov h u sino teweln sr c lI i  ae otes s n beui z t e a l o f tr e o re 0s leteq eto f h r ta d& ga a o ,Op oe t rd t n t rtc  i
te e oo ia  n i n n   fweln ,a d t  sa l h a h r no ss cey b t e   n id a d te wae  eo r s A  h   c l gcle vr me to   t d n  o e tbi     amo u   o it  ewe n ma kn  n  h   trrs u  ̄ . o a s i mii m wae lv l f oo ia meh d Wf  d pe t e r n h nmu tr e e o e lgc c l to Ba o td od t mietemihn m wae e t n tes l s u fc  ra t  e n u trd p ha d h  mal tsraeae ,O e a ay etec a g o n l z    h h n  ̄ fwel d ae   dlndu! Tt n n    td   ee oo ia n i n n  fwe a da dteboo ia  t n a  r aa   n a  t i ̄i ,a d t su y t  c lgc le vr me t l ao O h o o l tn       ilgc l n h

dv ri   fTu n o .By c mp r g te pe iR t n i  fee th doo ia  e r h   n ̄f m  trrq ie ns o   ie s o   a b wa y t   o ai     rcp ai  n d rn  y r lgc y a ,te mi l n h o i l u wa  e ur me t  f e

df rn eoo c   vrn n   r  clt . i e tc lg a e i me twee a ua d e il n o s c l e  K ywod :w t d coo c   a r e n  ̄rsac   e r s el ;e lg a w t dma d eerh n a il e

作为 一 种 资源 ,湿 地 可 以调 节 降水 量 不均 所 

题,同时也是湿地保护的热点课题。本文针对人  工水库型湿地开展 了最小生态需水量 的研 究,希  望对保护水库型湿地的方案、 决策提供技术支撑。  

带来的洪涝与干旱,可 以调节气候 ,防止海水入 

侵、盐碱化,以及保持生物多样性等,在保护环 
境方面起着极其重要的作用 。当今社会 ,随着人  口的不断增长 以及经济的高速发展,对水资源 的  需求不断加大,而人类一味地追求眼前利益,却 
忽 略 了生态 系统 的生态 环 境 功 能 ,水 资 源 的浪 费 

1 湿地 生态需水量概述 
从广义而言, 湿地生态需水量是指湿地为维持 
自 身发展过程和保护生物 多样性所需要的水量, 具 

和污染现象 日 益严重, 生态环境也不断遭到破坏 ,  
造 成 了湿 地退 化 、干 枯 、生 物 多样 性 减 少等 一系 

体包括 : 湿地植物需水量、湿地土壤需水量、 湿地 
动物需水量、 野生生物栖息地需水量及生态地质过  程需水量等[ ] 1 。从狭义而言,湿地生态需水量是  - 2

列严重 的生态 问题 。保护湿地,建立和谐的人水 

社会,是人们迫切要解决 的问题 。确定湿地的最 
小生态需水量,即是保护湿地所要研 究的首要 问  
收稿 日期 :2 0 —0 —0   08 7 8

指湿地每年用于生态消耗而需要补充的水量, 即每 
年补充湿地生态系统消耗所需要的水量。  

作者简介:孙 书华 (92 ) ,天津静海人 ,助 理工程 师,本科,主要从事农业生态方面 的研究 。联 系电话 " 7242 8  16 - ,男 - 3520 0。 1 通讯作者:孙书洪 (93 ) 16 - ,男,天津市人,副教授,硕士,主要从事农业节水方面的研究。联系电话:(2- 7300  o2 95 4。 )2

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第.卷  1 5

11 湿地 生态 需水 量的研 究现状  .  


?  

22 湖泊形 状系数 法  .

国外对生态环境需水量 , ae  e urd fr 一  ̄ t R q i  o   W r … e

湖泊形状系数法是从分析湿地水位和地形子

Eog a   vo e 醣 话研竞 照  coyn E in n 鲤 l   d nr m 莎  菇与 氇 甍  

廑 丞   溅

惑水位的   具体可 方法 ,  

纪4 年代 】 0  。为避免河流生态系统退化,由   美国   甩水库水 面水位和水面面积资料推算出水位和水   渔业和野生动物保持组织规定了保持河流最小生  . ,   面面积增力謇的关系线 …       :   态流量  , 这是最早有关生态环境需水流量的概  2 生物空间最小需求法 . 3  
念。 这一概 念 已于上 世纪 7 0年代 初通 过立 法列入  从 生物对 生 存空 间需 求 的角度 来研 究 生态 需 

地方法案  。 . 一一 .   …  .   -   ~   水 ; 如以鱼类l例 ,通过研究鱼的生鸢 确定湖  为   国外生态需水研究主要集中在河流生态需水  泊 的最低生态水位 生物最小空间需求法认为,  

量方面, 对湖漶生态需水的研究则较少  没有形 警水库底面商程加上鱼类要求的   最小水深即为最低  
成权威的生态需水指示体系和计算方法体系。国   内学者对湖泊生态需水曾 进行了初步研究, 但尚   无统一的具体计算方法。   。 t ¨    生态水位。 一般水库型湿地鱼类需要的 最小水深   可定为 1 m 而库区 .   0 最小生态耗水等于库区水面   蒸发量加上水库渗漏量 。  、 一  

21 历史最枯水位法  .  

j , 毫秘,爨  。  警 0     - .。0 {水面面积不会出现大的变化,关系线*直,采用湖   ; 一 。= _      奠≮ , 一 _/ £ 皿J t }      
这 是利 用湿 地 多年水 位 资料 计算湖 泊最 低 生 

泊形状系数法难以确定临界水位;   而大多数人工型  态水位韵方法拉 j基本思想是 在长期的生态  水 库湿地缺乏历史水文资料 使采用历史最枯水位      0因此 ;生物空 间最小需求法是适用于  演化过程中,湖泊l然生态系统已经适应了多年  法受 到制约t   。 天   天 然 的最 低 水位 ,这 将会 造成 湖 泊天然 生 态系 统  计算人工水库型湿地最小环境生态需水量 的方法 。

4 的严 重衰  。可通过研究混地皋态的演变历史,、 2 l计算模型      .

,一  

.  

找出生态接*于无然 况的年份  用当年的水位 .  
资料*似代替禾然状况下的多年水位情况 



水库型湿地的 最小环境生态需水晕为最1水  氐

位条件下的耗水量,包括蒸发量 和渗漏量,可根  据*原水库的水量*衡关系进行计算。  

’ ,r    

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)  ̄ ) JFm ( ( tJF mnt ( +I /f ( o eit t —o e i(Pt  K (      n) )   Ed
U 
,   L ,
    .

() J 
。 

I1 (为库区最小生态耗水 ( )  ̄ 2f ' ) -  ̄ m ;F ()为  f 库底 面积 ( ) ( 为水面 蒸发 量 ( ;P () m2;E D 血) f  
为水面 降雨 量 ( l 为土壤 渗透 系数 ( )   m)     ;,
(  
, 

心岛一处,占地 0     .k 。蓄水面积 5  m ,设计  3m 1 2 k 水位 6 m、库容 1 亿  3 兴利库容 1 2 :   0 . m、 8   . 亿  , 4   设计死水位 3   . m,相应库容 0 8 r 。库区内 2 . 亿 n  3 3  
地形 *坦 ,地貌上 属于冲 积海 积* 原的滨海 洼地 ,   地势 北低 南 高 , 自西 向东 北微倾 ,地势 地面 坡度 


库区渗流坡度 ( 量纲) F m n 无 , e i 为最低生 

态水位 相应 的水面 面积 ( ) m  o  

可采用逐月计算 ,则式 ()简化公式为: 1’    
V n ( = E ()一P ()+  () p=∑ = f f f)×F mi 2  e n()

般 为 1  0 / 00左右 ,地面 高程 2 ~32 . 6 . . 。 4 m   水库多 年* 均 降水 量为 . 48I ,含 水层 多  5 .衄 5  

式 中: ()为第 i]   f Y 的水 面蒸 发量 ( ,P m)  
()为第 f 的水面 降 雨量 ( ,S ()为第 f   f 月 m) f 月

为低 液 限粉土 、低液 限粘 土 、粉沙 层 ,浅层 地下 

水类 型 为孔 隙潜 水 。接 受 大气 降水 补给 ,径 流微 

的渗漏量 ( 。 m)  

弱,蒸发或 向低洼处排泄 。浅层地下水位随季节 
波动 。水位 埋深 一般 为 05 ~24   . 0 . m,水 质 多为  0

3 团泊洼水库湿地生态需水量计算实例 
31 水文地 质环 境概 况  .

半咸 水至咸 水 。  

团泊洼水库地处天津市静海县城东 1 m, 5k  
大邱 庄镇北 ,始 建于 17 9 7年 ,原设计水位 09 亿  .8
m 3

团泊洼水库具有调蓄、防洪 、渔业和旅游等  综合功能,是典型的沼泽湿地生态系统 ,生态 良  
好 ,天鹅 、灰鹤 等候 鸟翔集 ,自 2 0 0 3年起 被确立 
为天 津市 重 点湿地 保护 区, 以河 蟹 、草 鱼 为代表 

19 9 3年 实施二 期增 容工程 后建成 为一座二型  *原水 库 O 库 总 占地 面积 为 6 m2 库 区 内有湖  水 0 k ,


的优质 野生 绿色水 产 品享誉 京 、津 、冀 市场 。  

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第 3期 

孙书华 ,等 :水库湿地生态环境需水量 的计算研究 

? 1? 3  

32 不 同水文 年生 态 需水 量 的计 算  .
当地 降雨量 与蒸 发量 如 图 1所 示 。将 团泊洼 

由式 ()计算各项的模比系数 K 。 4  
Ki =X ( )/ f X  (   4)

湿地 2   的降水量资料进行整理 ,按照如下公式  4a 计算其年 降水量频率 。  

∞    O 加 ∞ ∞ 印 柏  . O 舳 O  O O 0 0 O O O  O ∞               

由式 ( )求 c 。 5 v 
:  

一 r

X  n / 
‘  

() 3 

i1 = 

由式 ( ) 3 求得 多年*均 降水量  :548lI。 5 . In   l

=  

() 5 

g  

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咖l   逝  j  斗
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19   9 0

2 0   0 0

年 份 

注 : 年 蒸 发 量  一

一 年 降水 量 

图 1 静海县 1 8 —2 o 的年 降水量与年蒸发量  9 0 0 3年
一  

3.  3

参 数 为 X =5 48m C=03 , =25 。 5. m, v .     0 .     19 9 4年 、 9 7年 、 0 1 分别 被选 定 为 P=5 %、 19 20 年 0   P=7 %和 P=9 %的代 表年 。 5 5  

不 同水文 年 降水 量 ( ) 发 量 ( )和不  月 、蒸 月 同水文 年 需水 量 的计算  不 同水文 年 降水量 ( ) 月 、蒸发 量 ( )的计  月

算 结 果如 表 1所 示 ,采 用 生物 空 间最 小 需求法 ,  
去 水深 1T,对 应水 面 面积 4 . m    I 1 59k 。

表 1 不 同水文年降水量 、蒸 发量和不同水文年需水量的计算表    月份 
止i 由   , *   n 删 』 ,7   r 0 《  . —匕 .   ^,    : r ,、 日1   m J   、 ‘ L    心 yJ    

1  

2  

3  

4  

5  

6  

7  

8  

9  

1  0

l  1

1  2

降水f/ m  23 a r .  

3  . 4
  ●

5   1  . 0 4

1 . 4 . 2 . 1. 1.  1.  49 26 3 71 54 00    1 85 00  1   70 4 0 .   .   5.  

蒸发i: / mm  4 . 6 . 107 9 。 4 . 5 . 1. 1 8  140 163 4 . 3 .  1 .  0   40 3 . 5    105 57  2  2 39  2 2 2 9. 5. 4. 7     48   21 7 34  1
9  5 渗漏 I/ mm  1 2 1 2 3 2 57   73   7 2 63  59   46   43  13  09   5 .   .   .   .   .2 2 9 9 . 7 .  . 6 7 .6 .2 . 9 . 4 .6 10 4 面  ̄/m  , k 4 . 4 . 4 . 4 .  4 .  4 .  4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 59   59   59   59 59 59 59   59   59 59     59   59  

需水量历 m3 1. 3 . 6 . 8 .  166 0 . 4 . 4 . 6 . 6 . 2 . 1 . 6 05   91 09 37 9       2 1.  188   41 6 6     96 71 01 47         9.  
降水 I / m  42 a r .   6  . 0 83 1. .   8   2 . 5 . 181 10   2 . 2 . 9 00   70 2 . 2 .     0 9   25 0   70 45 4 55 .   .   2.  

蒸发量,l   3 . 4 . 5 . 8 . 2 43 1 . 0 . 8 . 5 . 8 . 5 . 5 . 1 6 . nI n 91 71 70 50 8 .    1  1    2 38 23 56 5   60 96 00   5    2  1  1 4     6 2
7  5 渗 漏 i: / mm  11  1 1 4 1 5 5 85  64  60   55  46   25   1 9 1 0 4 .5 .7 .  .  .   . 4 7 5 3 .1 .7 . 7 . 6 .8 .   .   99   7 5 面 积/I  ln £ 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 .  4 .  4 . 4 . 4 . 59 59     59   59   59   59   59   5 9 5 9 59   59 59    

需水量历 m。 1 . 2 . 7 . 8 . 138 3 . 8 .  3 . 6 . 3 . 2 . 2 . 6  8 7   11 50 43 3 . 6         9  0 2 0 48 4 2 2   65     3   3   3. 0 1 

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天 津 农 学 院 学 报 

第l 5卷 

续表 1  
月份  
j雨 南  


n ,  ,
j ,,   u

帚  

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‘  L  
I  

rl , l J、  H 1 ’ J    

1  

2  

3  

4  

5  

6  

7  

8  

9  

1  0

l  l

1  2

降 水 量/ m  41 m .  

7  . 0

89 2 . 2 . 7 . 10  104 3 . 2 . 1 . 4   5 59 .   2   34 20 8 . 6 . 4     4   55 7   00   4   . 4 5.  

蒸 发 量/ m  4 . 5 . 3 . 0 . 2 1   242 11   152 8 . 139 6 . 3 . 1 9 . m 69   8  1 81 58 4 . 5 . 7 . 5 . 2  2   3   7  177 3 .     30 9     5     4 6 4
5  O 渗漏量/ mm  1 1 1 5 41  61  72   76   51  46   5 3 40  1 9 1 2 5 .1 .  .  . 4 7 4 . 7 . 4 .3 . 5 . 6 .  . 6 2 .  .   1   8 8 5

面 积]i2 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . kl  l 5   59 9   5   59 9   5   59 9   5   5   59 59 9 9     5   5  9 9

需水量历 m3 1   2 . 6 . 9 . 10   9 . — . — . 7 . 5 . 2 .  1.  2 . 6 60 5   31 1.   2   3 31 2 0 05 74 44       7 0 81 5 37   8.  

由表 1的分析 结果可 知 :在 极干 旱年 ,9 %  5 频 率对 应 的全年 降雨量 为 3 51 m,全年 蒸发量  7 .m   为 17 34m   1 . m,全年渗 漏量 为 5 . mm,最 小生    1  4

水 ,才 能恢 复 团泊洼 湿地 的生物 多样 性 。通 过计 

算 ,团泊洼 缺水严 重 的季节 是春季 ,4 、6月份  、5
缺 水量大 ,缺 水最严 重 的时间是 5月份 。  

态耗 水量为 810万 I   0 l,扣除 降水量 ,全 年需补  l
水 64 1 m   6 万 ;在干 旱年 ,7 %频 率对应 的 降雨  5 量 为 4 5mm,全年 蒸发量 为 1 6 . mm,全年渗  2    52 6   漏 量 为 4 .5 ni,最小 生态耗 水量 为 7 8 3万  9   l1 9 /  7
m  ,扣 除降水量 ,全 年需补 水 5 1   7万  ;在*  9

参考 文献 :  
[]崔树彬 . 于生态环境 需水 若干问题的探讨 [ .中 国 1 1 关 J ]  
水 利 ,2 0 8 :3 —3 . 0 1( ) 0 4  

【】张 鑫 ,蔡 焕 杰 .区 域 生 态 需 水 量 与水 资源 调控 模 式 研  2

水年 ,5 %频率 对应 的降 雨量为 5 59mm,全年  0 5.   蒸发量 为 1 9 . mm,全年 渗漏 量为 5 .1   5  6 4 1     5 mm, 最 小 生态耗 水量 为 80 6万  ,扣除 降水量 ,全   1 年 需补 水 54 7万 I   6 I。 l 

究综述[ .西北农林科技大 学学报 ,2 0 ,2 5 : J 】 0 1 9( )  
4 —4 . 5 9 

[】 Wad  V T e o rdme s n l a r o   at   3 r  J h  f u-i n i a o  n t e f l i u cc

eoyt [ . J unl  o te ot c ss ms ] o ra B f h N r  A ei n e J h m ra  c
Etn lgc l o it, 1 8 ( ) 2— 8  h o o ia  cey 9 9 8 : S .

4 结 论 
对人 工水库型湿 地采用 生物 空间最小 需求法 

[】 Wad  V T e o - me s n  n t e f l t   4 r  J h  f u d n i a au  o   a i ri ol r cc

eoyt [ . J un l  o   e ot m r a   c ss ms ] o ra B f t  N r  A e c n e J h h i
Etn lgc l o it, 1 8 ( ) 1 0— 17  h o ia  cey 9 9 8 : 3 o S 3.

计 算生态环境 需水量 , 其计 算精度是可 以接受 的。  
团 泊洼 湿 地 生 物 环 境 适 宜 动 物 和 植 物 的生 

[】丰 华 丽 .河 流 生态 与 环 境 用 水 研 究 进 展 [] 海 大 学  5 J .河 学 报 ,2 0 ( ) 0 4 0 2 5 :4 —4 .  

长 ,水深 低 于 11 时,生物 多样 性急剧 减 少 ,要   T I

及 时补水以保护湿地,维持湿地生态系统的生物 
多样性 。  

[】崔保山, 志峰 . 6 杨 湿地生态环境 需水量研究【 .环境科  J 】
学 学 报 ,20 ( ) 2 -24 0 2 2 :2 0 2 .  

只 有 按 照 湿 地 生 态 环 境 的 需 水 量 科 学 地 补 

我院 9 目在天津市外 国专家局立项  项
我 院 9项 引智 项 目获 天津 市外 国专家 局批 准立项 。 中获得 资助 的项 目有 : 学系崔 晶研究 员承担  其 农

的“ 天津 中 目水稻 品质 ? 味研 究 中心 ” 食 、园艺系杨 静慧 教授承 担 的 “ 耐盐 基 因引进 ” 电工程 系张伟  、机

玉副教授承担的 “ 农村污水处理技术 ” 、科技处杨霞助理研究员承担的 “ 运动场草坪建植养护技术 的研  究 ” 其他 5 。 个引智项 目 分别是:农学系王松文教授承担 的 “ 水稻育种专家系统建立与应用” 、园艺系刘 
艳 军高级 实验 师承 担 的 “ 蔬农残快 速检 测技 术 的引进 ” 果 、食 品科 学系孔 庆学 副教授 承担 的 “ 超低 焦油 

秸秆高效制气技术示范应用” 、人文社会科学系袁友芹副教授承担的 “ 沿海都市适农英语人才培养模式  及课程体系的引进” 以及经济管理系刘跃魁副教授承担的 “ 环渤海区域农产品物流及贸易的发展研究” 。  
( 技处 ) 科  




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