基于調水調沙的黃河三角洲濕地生態修復技術

劉青勇，王愛芹，張 娜，王春華，杜 娟

(1.山東省水利科學研究院，山東省水資源與水環境重點實驗室，濟南 250013；2.黃河水利委員會黃河河口研究院，山東 東營 257091；3 山東黃河河務局，濟南 250014)

隨著三角洲的不斷向海域推進而形成了黃河三角洲濕地。由于形成歷史短，三角洲土壤潛育化程度低，土壤有機質積累欠缺。區域濕地水文生態系統位于水陸交界的生態脆弱帶，自然和人為活動干擾劇烈，生態系統極易受到破壞。

1 黃河三角洲濕地退化

濕地退化的主要標志之一是濕地面積減少。黃河來水來沙減少及人類對土地資源開發利用的加劇直接導致內陸大面積濕地喪失。據遙感監測分析，黃河三角洲自然濕地總面積總體上呈不斷減少的趨勢，1976-2008年自然濕地面積減少52 105.50 hm2，占44.5%。自然濕地面積占濕地總面積的比例也呈不斷下降趨勢。天然濕地面積的減少，使依附于濕地的生物的生境受到威脅，也使生物多樣性受到影響。

2 濕地生態退化驅動力分析

2.1 黃河水沙變化

河口地區淡水資源匱乏，黃河是三角洲唯一的客水資源。20世紀80年代以來黃河河道來水逐漸減少，進入河口地區的水量減少幅度尤其突出。2000年小浪底水庫運用以來來水量僅是50年代水量的50.7%(圖1)。黃河來水來沙逐年減少，不僅改變了淤積和蝕退狀態，造成了濕地面積萎縮。黃河來水的減少使三角洲失去了維持本區水系和水文生態平衡的主導因素，導致河口濕地水文條件的改變，影響了濕地生態系統的發展方向和濕地植被順向演替方向。鑒于整個濕地生態功能的紊亂，致使濕地調節氣候、控制土壤侵蝕、凈化水質等功能的減弱，甚至喪失。

圖1 利津水文站水量和沙量過程線Fig.1 Water ang sediment process line of Lijin hydrological station

2.2 海岸動態蝕淤

由于黃河改道頻繁，導致改道后突向大海的三角洲劇烈侵蝕，三角洲兩側的凹入海岸基本填平。1976年黃河改道清水溝以后，因兩岸大堤的束縛，泥沙嚴重淤積，河口向海域延伸迅速。疊加分析黃河三角洲一般高潮線可以看出近40年來河口海岸的演變趨勢(圖2)。

圖2 黃河三角洲1976-2014年海岸線對比圖Fig.2 Coastline comparison char of Yellow River Delta from 1976 to 2014

圖3 黃河三角洲1976-2014年陸地面積對比圖Fig.3 Land area comparison char of Yellow River Delta from 1976 to 2014

伴隨清水溝口門的泥沙淤積，由于失去泥沙補給引起了刁口河口門的侵蝕(圖3)，1976-1984年期間，黃河三角洲面積呈增長趨勢，1984年以后呈下降趨勢；到2010年下降到最低，2010年之后呈逐年增長趨勢，但增長幅度很小。2014年與1976年相比較，三角洲陸地面積被侵蝕了101.55 km2。

2.3 土壤鹽漬化

近40年來，黃河入海的水量銳減，海平面的上升，引發了嚴重的海水內侵 ，加之濱海地區風暴潮頻發，鹽漬化土的面積已接近整個區域的50%。近年來沿海地區降雨量減少也加速了海水沿河道或由地下入侵含水層，沿岸咸淡水平衡被破壞，土壤鹽漬化程度持續增高。

2.4 工程設施建設和油田開發

在三角洲的發展中，為了促進區域經濟發展，興建了大量道路、廠礦企業、防潮堤等工程。這些設施不可避免地切割了濕地，破壞了濱海濕地景觀；這些基礎設施嚴重阻斷了區域之間的水體交換，濕地作為生物棲息地的作用受到削弱。

3 調水調沙對濕地生態環境因子的影響

合理利用淡水資源，緩解淡水供求矛盾是生態恢復的重點。黃河三角洲主要淡水來源是引用黃河水，引用黃河水不僅補充河道、灘地的地表徑流，地下水也得到補給。調水調沙實施以來，該地區每年都要產生1～2次洪水過程，而地下水水位和水質在調水調沙前、后都會產生變化。地下水的水位和水質不僅影響土壤礦物質成分變化，也是該區域生態環境的主要影響因素。

3.1 調水調沙對濕地土壤養分和含鹽量的影響

2002年以來，黃委每年利用汛期調水調沙對下游河道進行沖刷，河口濕地也得到了補給。2008年6月(調水調沙前)和10月對清水溝汊1斷面右岸3個取樣點監測結果表明調水調沙降低了濕地土壤的含鹽量，提高了濕地土壤的營養含量(圖4)。

3.2 調水調沙對濕地地下水的影響

為科學評價黃河調水調沙對黃河三角洲現行黃河口地下水的影響，利用原型觀測手段，在清水溝流路設置監測斷面布設監測井，獲取相應地下水位及礦化度的觀測資料。2011年在清7斷面右岸設置1個監測斷面，距河由近及遠布設了9個監測井。

對觀測期2～10號井實測水位數值進行套繪，水位變化曲線見圖5。結合觀測期降水、蒸發及凈降水變化情況，分析調水調沙前、調水調沙洪峰期、調水調沙長時間段三個時期內地下水位的變化表明，調水調沙洪峰期，來水集中徑流量大，大河來水對研究區地下水水位影響極為明顯，對地下水的影響隨著離河距離的增大呈減小趨勢。其影響可到達10號井位置，影響范圍在950 m左右；大河水位增幅達3.19 m，地下水位增幅為0.21～1.04 m。調水調沙長時間段內大河來水對地下水位的抬升影響具有長時間性和持續性，地下水位的增幅變化隨著離河距離的增大呈減小趨勢，各監測井地下水位增幅為1.31～2.24 m。

對地下水觀測井實測礦化度進行套繪，得出調水調沙前2～10號井礦化度變化圖(見圖6)。

地下水礦化度影響因素復雜，黃河來水、降雨、蒸發是影響地下水礦化度變化的三大主要因素。調水調沙期間，各監測井礦化度的變化表現為：2號井、4～7號井礦化度均出現逐步減小之后又逐步反彈的變化特性，其礦化度降低幅度值為0.05～0.50 g/L；3號井、8～10號井礦化度則表現為逐步增大的變化特性，其礦化度增大幅度值為4.01～6.84 g/L。調水調沙對地下水礦化度可產生較為明顯的影響，其影響隨著距離的增大而減小。

圖4 三個取樣點兩次土壤檢測結果Fig.4 Test results of soil samples

圖5 2～10號井地下水位變化曲線圖Fig.5 Groundwater level curve of well 2 to well 10

圖6 2～10號井地下水礦化度變化曲線圖Fig.6 Mineralization degree curve of well 2 to well 10

地下水質除礦化度外，其他指標K+、Na+、Ca2+、總堿度、總硬度、pH的觀測值與調水調沙前相比，調水調沙期間，Ca2+、總堿度、總硬度普遍增大，Na+、K+出現升降變化，pH值降低。

4 基于生態補水的濕地生態修復效果

“啟用刁口河流路，實施生態調水”是遏制區域濕地生態退化的重要措施。

4.1 生態補水工程概況

刁口河流路生態調水工程上首與崔家控導工程21號壩鏈接，下首至入?？?，河道長度約52 km。工程以羅家屋子閘最大過流30 m3/s，經刁口河故道向三角洲北部地區送水。

黃河調水調沙期間的2010年6月24日至8月5日8時，崔家揚水船被開啟向刁口河揚水，總計引水3 627.69萬m3，引沙20.812萬t。刁口河流路自2011年6月25日開始恢復過水，至8月3日停止提水，刁口河流路累計過水3 618.73萬m3，輸沙21.173萬t。

4.2 生態補水的生態修復效果

4.2.1植被類型和演替方向變化

生態補水在短時期內改變了刁口河流路的自然環境，植被類型也發生了相應的變化(圖7)。2011年后通過生態補水的措施，濕地內生長的翅堿蓬群落、白茅-獐茅群落、蘆葦草甸、蘆葦-鹽生雜草甸及檉柳群落等基本轉化成了蘆葦沼澤,鹽漬地變成水域或蘆葦沼澤。大部分區域植被類型轉變為蘆葦沼澤或有向蘆葦沼澤演替的趨勢，這是生態補水區域短時期內大量蓄水造成的。

圖7 生態補水前后生態類型及景觀類型變化Fig.7 Changes of ecological types and landscape types after ecological water compensation

4.2.2鳥類物種多樣性和種群結構變化

(1)調水前后夏末水禽數量變化。研究區內的水禽數量在2009-2011年的3年間的夏末增加較多(2009年為9 020只， 2010年為13 803只，2011年為23 782只)。水禽種群結構變化明顯而種類變化不大：以淡水水域為主要生境類型的水禽數量增加顯著。此類水禽以游禽居多，代表種類有白骨頂、斑嘴鴨、綠翅鴨、綠頭鴨，4種水禽總數量的變化為2009年3 700只，2010年8 350只，2011年17 370只；以咸水為生境的水禽數量減少。此類水禽主要聚居在海灘上的鸻鷸類；聚居于淺水水域，以咸水為其生境的水禽總數量也發生了明顯變化，2009年為2 996只，2010年2 913只，2011年1 459只。

(2)調水前后鳥類遷徙期水禽數量變化。2009-2011年間秋季鳥類種類變化不明顯而數量增加明顯，種群結構變化顯著。2009、2010、2011年度，研究區內水禽種群種類及數量分別為19種4 403只、20種10 800只和23種28 450只，鸛、鶴大型涉禽數量增加明顯。國家一級重點保護鳥類丹頂鶴、白鶴、東方白鸛、黑鸛相比2009年均有增加，其中白鶴和黑鸛為補水工程實施以來新增加的水禽。2011年東方白鸛有152只大群遷徙停歇種群。種類基本保持穩定。

4.2.3底棲動物物種組成變化

2012年，以刁口河流路生態補水區蘆葦濕地大型底棲動物調查為例，共發現鹽鹵蟲、黃唇真龍虱、搖蚊幼蟲A、搖蚊幼蟲B、紋沼螺、光滑狹口螺、吻盲蟲、寬體金線蛭8種物種。從物種組成上來看，底棲動物有向淡水物種發展的趨勢，說明在生態補水之后，淡水帶來的營養使得淡水物種能夠在該區域內生存。

5 結 論

(1)黃河水沙對濕地的土壤是十分有利的，調水調沙形成的洪水漫灘給土壤帶來的低含鹽量、高營養物含量的水沙，對提高土質是有益的。水沙豐則濕地生態好，水沙枯則濕地生態差。增加研究區的黃河輸水量和輸沙量是改善黃河口濕地生態質量的重要措施。

(2)調水調沙對監測區地下水水位和水質的影響顯著，對土壤的改善和植被的生長有利。但調水調沙時間較短，其影響的范圍有限，且隨著時間的延長，來水的減小，則影響范圍會縮小。

(3)采取調水調沙和生態補水措施使研究區的濕地基本恢復，有效遏制了生態退化的趨勢，生物多樣性得以增加，生態類型和景觀結構得到優化，生態系統功能獲得改善，鳥類保護取得一定的成效，種群數量增加。

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[1] 陳 穎，張明祥.中國濕地退化狀況評價指標體系研究[J]. 林業資源管理，2012,(2):116-120.

[2] 陳 建，王世巖，毛戰坡.1976-2008年黃河三角洲濕地變化的遙感監測[J].地理科學進展，2011,30(5):585-592.

[3] 范曉梅，劉高煥.黃河三角洲土壤鹽漬化影響因素分析[J].水土保持學報，2010,24(1):139-144.

[4] 張曉龍.現代黃河三角洲濱海濕地環境演變及退化研究[D].山東青島：中國海洋大學，2005.

[5] 孫志高，牟曉杰. 黃河三角洲濕地保護與恢復的現狀、問題與建議[J].濕地科學，2011,9(2):107-115.

[6] 葛海燕. 刁口河尾閭黃河三角洲自然保護區生態補水效果評估[J]. 山東林業科技，2012,(5):34-36.