博斯騰湖最低生態(tài)需水量研究

阿依蘇力坦·麥麥提艾力，迪麗努爾·阿吉

阿依蘇力坦·麥麥提艾力/新疆師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，在讀碩士（新疆烏魯木齊 830054）；迪麗努爾·阿吉/新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源實(shí)驗(yàn)室教授（新疆烏魯木齊 830054）。

博斯騰湖，維吾爾語(yǔ)意為“綠洲”。又稱巴格拉什湖。在新疆天山以南焉耆盆地內(nèi)，處于焉耆東南方。湖濱周圍蘆葦叢生，湖內(nèi)盛產(chǎn)魚類。根據(jù)生態(tài)適宜性原理，在植被最適地下水位附近植物生長(zhǎng)最好，出現(xiàn)頻率最高，相應(yīng)的植被蓋度就高；在其他地下水范圍內(nèi)則植被長(zhǎng)勢(shì)受水分虧缺或土壤鹽漬化的影響，生長(zhǎng)相對(duì)不好，出現(xiàn)頻率相應(yīng)就低，蓋度就低。對(duì)于最低生態(tài)水位的計(jì)算，有幾種方法：綜合指標(biāo)法、最低年平均上位法、年保證率法、湖泊形態(tài)法、天然水位資料法及功能法等。這些方法各個(gè)是只針對(duì)某個(gè)指標(biāo)而進(jìn)行計(jì)算，因此結(jié)果也不同，本文先采用湖泊形態(tài)法、天然水位資料，然后用綜合指標(biāo)法進(jìn)行結(jié)果確定。

一、博斯騰湖的地理生態(tài)概況

博斯騰湖是全國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖，也作為新疆最大的淡水湖，位于天山南部的焉耆盆地，地理位置 41°56′～42°14′N,86°40′～87 °56 ′E ，東西長(zhǎng)約為 55km，南北寬約為 20～25km，平均水深為7.5m，最深處為17m，湖區(qū)總水面面積達(dá)到1064.1m2，流域地表水資源量42.01億m2。整個(gè)湖區(qū)分為大湖區(qū)和小湖區(qū)，大湖區(qū)是湖體的主要部分，總面積約為980m2，周長(zhǎng)為220km，小湖區(qū)位于大湖西南部，由達(dá)吾松等一連串的16個(gè)淺湖泊和大片蘆葦沼澤濕地組成，總面積為350m2，其中水面蘆沼的面積為318m2，相間的減地，牧地等面積32m2，是盛產(chǎn)蘆葦?shù)臐竦兀Q為小湖葦區(qū)。大湖水域遼闊，煙波浩渺；西南小湖區(qū)，湖泊蜿蜒，蘆葦叢生，荷花怒放，禽鳴魚躍，一派江南水鄉(xiāng)景色，故有“西塞明珠”之美稱。博斯騰湖是新疆最大的漁業(yè)基地，盛產(chǎn)青、草、鰱、鯽、鳙、五道黑等24種魚類，年產(chǎn)魚1000多噸。博湖又是我國(guó)四大蘆葦生產(chǎn)基地之一，蘆葦最高可達(dá)10米，竹桿般粗細(xì)，葦林總面積達(dá)4萬(wàn)公頃，年產(chǎn)干葦40萬(wàn)噸，是造紙、紡織的優(yōu)質(zhì)原料。博湖風(fēng)光瑰麗，集大漠與水鄉(xiāng)景色于一體，距南疆重鎮(zhèn)庫(kù)爾勒市只有60多千米。近年博湖的蓮花湖、相思湖、大河口、回歸大自然、阿洪口、揚(yáng)水站等旅游景點(diǎn)的旅游設(shè)施已初具規(guī)模，開辟了游艇或摩托艇游湖，滑水、水上降落傘、潛水、跳水、垂釣、湖濱浴場(chǎng)等娛樂(lè)項(xiàng)目，還可以品嘗到烤魚和原汁原味的博斯騰魚宴。博湖是南疆一個(gè)重要的新興水上游樂(lè)旅游區(qū)。

二、最低生態(tài)需水量分析

1.生態(tài)需水量定義與內(nèi)涵。通常計(jì)算植被生態(tài)需水量的辦法，是針對(duì)現(xiàn)有生長(zhǎng)較好的林地、草地植被，進(jìn)行實(shí)際蒸散量的計(jì)算，從而估算區(qū)域的需水量。由于還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的公式或模型準(zhǔn)確地估計(jì)出分布在各種自然條件下森林、草地的蒸散量，因此，便出現(xiàn)了許多野外觀測(cè)和理論計(jì)算相結(jié)合的方法。這些模型可大致分為三類，即水文學(xué)方法、微氣象學(xué)方法和植物生理學(xué)方法等。由于森林植被與其他下墊面相比，其下墊面粗糙，外形高大，對(duì)近地面層的氣象特征產(chǎn)生明顯影響，對(duì)于下墊面，通常因梯度觀測(cè)資料受粗糙層的影響，而產(chǎn)生明顯的誤差。因此，森林蒸散量很難測(cè)定和計(jì)算，測(cè)定精度也很低。先根據(jù)上一節(jié)所提到的理論方法對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行生態(tài)分區(qū)，再識(shí)別出不同分區(qū)類別下植被覆蓋的土地類別面積，并參考全國(guó)林地、草地資源普查統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)植被覆蓋的土地類別面積進(jìn)行修正，然后參考國(guó)家已有生態(tài)實(shí)驗(yàn)站關(guān)于草地需水實(shí)驗(yàn)、林業(yè)需水實(shí)驗(yàn)等，確定適當(dāng)?shù)哪Ｐ陀?jì)算系數(shù)，最后通過(guò)單元水量平衡關(guān)系制約，合理確定現(xiàn)狀條件下河道外不同植被覆蓋種類的生態(tài)環(huán)境需水量。

2.生態(tài)需水量的計(jì)算方法。在生態(tài)分區(qū)的基礎(chǔ)上，針對(duì)各分區(qū)現(xiàn)有的植被生態(tài)系統(tǒng)類型，進(jìn)行實(shí)際蒸發(fā)量的計(jì)算，進(jìn)而估算其生態(tài)需水量。如針對(duì)西北地區(qū)，可根據(jù)相應(yīng)的土地資源分類標(biāo)準(zhǔn)將林地和草地劃分為有林地、灌木林、疏林地、其他林地、高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地七種類型，然后，根據(jù)不同地區(qū)不同植被類型的蒸騰量，估算出當(dāng)?shù)氐暮赐馍鷳B(tài)需水量，其計(jì)算公式為

式中：Wout為湖泊外生態(tài)需水量；Ai為某種植被相應(yīng)的面積，En為某種植被的年總蒸發(fā)量；P為年降水量；n為植被類型數(shù)量。

三、博斯騰湖最低生態(tài)需水量分析

湖泊最小生態(tài)需水是維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)不嚴(yán)重退化所需的水量。根據(jù)博斯騰湖的水系組成特點(diǎn)和濕地所具有的共同水文學(xué)特征，可得到博斯騰湖生態(tài)需水計(jì)算模型

1.生態(tài)需水量與植物的分布。對(duì)于不同植物種類而言，相同的地下水位埋深對(duì)其的生長(zhǎng)發(fā)育的影響是不同的。由于干旱區(qū)植物群落的組成種類少且多有單優(yōu)現(xiàn)象，因此，我們可以選取一些具有代表性的植物來(lái)分析其與地下水埋深的關(guān)系。鑒于北疆地區(qū)降水量稍大，且降水對(duì)土壤水的補(bǔ)充有一定意義，為了減少分析中的變量因素，且更有利于問(wèn)題的闡述，我們選擇南疆博斯騰湖干流流域的胡楊、紅柳、蘆葦、甘草、羅布麻、駱駝刺等植物，按生長(zhǎng)良好、生長(zhǎng)較好和生長(zhǎng)不好三種情形來(lái)探討其與地下水埋深的關(guān)系。

生態(tài)需水概念來(lái)看生態(tài)需水是維持生態(tài)系統(tǒng)中具有生命的生物物體水分平衡所需要的水量，保護(hù)水生生物所需要的水量是維持湖泊，湖泊中魚類，乳游植物等生存的用水。

2.生態(tài)用水定額的確定。我們的最終目標(biāo)是計(jì)算區(qū)域單元內(nèi)的生態(tài)用水總量，以服務(wù)于區(qū)域水資源的合理分配，而這就需要確定不同生態(tài)用水類型植被的生態(tài)用水定額。在前述的生態(tài)用水分類與生態(tài)用水計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，基本上可以開展此項(xiàng)工作。面對(duì)博斯騰湖湖泊不斷干枯、萎縮的湖泊生態(tài)危機(jī)和由此造成資源性缺水的嚴(yán)重局面，維護(hù)湖泊的合理水位已經(jīng)成為淡水資源科學(xué)配置和永續(xù)利用的基本保證。博斯騰湖的主要生態(tài)問(wèn)題：流域水資源嚴(yán)重缺乏，入湖水量減少，湖水水位大幅下降，湖泊面臨縮小，生態(tài)系統(tǒng)退化。生態(tài)保護(hù)目標(biāo)是維持湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)的基本功能，使生態(tài)系統(tǒng)不發(fā)生嚴(yán)重退化。生態(tài)保護(hù)的對(duì)策是確定最低生態(tài)水位，保證生態(tài)的最小用水；當(dāng)湖水位低于最小生態(tài)水位時(shí)，限制社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水；如果有可能，向湖泊補(bǔ)水，使湖泊水位不低于最低生態(tài)水位；從而協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水和生態(tài)用水。由于我國(guó)缺乏對(duì)湖泊敏感物種及其與水關(guān)系方面的研究，使得計(jì)算湖泊最低生態(tài)水位存在很大困難。湖泊特有的地形，儲(chǔ)存著大量水分，產(chǎn)生了湖泊生態(tài)系統(tǒng)。湖泊水量和其生態(tài)系統(tǒng)具有因果關(guān)系，并存在相互作用。

根據(jù)水文循環(huán)原理，吞吐型湖泊生態(tài)需水由入湖生態(tài)需水、湖區(qū)生態(tài)需水和出湖生態(tài)需水組成，即湖泊的最小生態(tài)需水量由湖泊維持自身存在所需要的最小水量、湖泊消耗水量和出湖生態(tài)需水量等三部分組成。入湖最小生態(tài)需水是為了滿足湖區(qū)和出湖最小生態(tài)需水而必須補(bǔ)給湖泊的水量。湖區(qū)最小生態(tài)需水是為了維持湖泊最低生態(tài)水位而必須保留和消耗的水量。出湖最小生態(tài)需水是為了滿足湖泊自身水量更新需求而流出的水量。湖泊最小生態(tài)需水量等于湖泊最小生態(tài)耗水量與出湖最小生態(tài)需水量之和，并等于入湖最小生態(tài)蓄水量。生態(tài)需水量是個(gè)變量，隨著時(shí)間和區(qū)域的變化而變化。一般采用湖泊最低生態(tài)水位反映湖泊最小生態(tài)需水情況。湖區(qū)最小生態(tài)需水分為湖泊最低生態(tài)水位和湖區(qū)最小生態(tài)耗水各部分。

根據(jù)巴音郭楞蒙古自治州水電局的資料，博湖水文站1955-1990年20cm口徑蒸發(fā)皿蒸發(fā)量為1866.2mm／年，E601與20cm口徑蒸發(fā)皿蒸發(fā)量之比為0.62，E601蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)量的折算系數(shù)為0.83，則博湖水面蒸發(fā)量多年平均應(yīng)為960mm。而葦沼地的蒸散主要發(fā)生在4-10月的生長(zhǎng)期，其蒸散與水面蒸發(fā)的折算系數(shù)為1.3。由前述的水面面積與葦沼面積，可算得博湖生態(tài)用水總量應(yīng)為14.007×108m2。隨著人類歷史文明的不斷發(fā)展，人類對(duì)綠洲的改造與破壞作用逐漸加強(qiáng)，在綠洲的演變過(guò)程中起著愈來(lái)愈重要的作用。在百年尺度上，人類活動(dòng)的影響成為主要的影響因素。尤其是近百年塔里木盆地的環(huán)境退化，氣候變化幅度不大，主要是人類活動(dòng)的影響。由于蒸發(fā)量在水平衡收支中所占比例較大，所以水體蒸發(fā)是湖中造成湖水礦化度不斷升高的原因之一。另外，由于湖區(qū)蒸發(fā)量較大，土壤含鹽量較高，不合理的灌溉方式又導(dǎo)致田間水量的大量蒸發(fā)。殘留田間的鹽分也成為湖泊的污染源。博斯騰湖分為大、小兩個(gè)湖區(qū)。自1955年有水文記載以來(lái)，最高水位為 1048.75m，水面積 1002.4m2。蓄水量 88×l08m2，最大水深16m，平均水深8.8m。多年來(lái)水位下降，波動(dòng)在1044.73-1045.36m之間。該湖西南側(cè)尚有一些小湖群和沼澤地帶，面積約400m2，與博斯騰湖相通。

湖泊下瀉的水量通過(guò)垂向和側(cè)向方式補(bǔ)給地下水，地下水通過(guò)毛細(xì)管的作用補(bǔ)充包氣帶中的土壤水，然后植被通過(guò)其根系直接吸收土壤水維持生命，隨著植被不斷地蒸騰消耗，地下水源源不斷地補(bǔ)充土壤水，這期間同時(shí)伴隨裸露土地的潛水蒸發(fā)和湖泊水域的蒸發(fā)。因此，在干旱區(qū)，地下水對(duì)于天然植被的生存具有重要意義。由于地表徑流量時(shí)空分布的巨大差異，從上而下沿湖泊，由近及遠(yuǎn)沿湖泊垂直方向的地下水位呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，地表植被的組成、分布及長(zhǎng)勢(shì)都發(fā)生著變化。

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