巴音河流域下游湖泊濕地生態需水量研究

龐 瑞 董滇紅（黃河勘測規劃設計有限公司）

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。可魯克湖位于柴達木盆地東北部，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，經可魯克湖天然調節后，由連通河最終流入托素湖。托素湖是典型的內陸咸水湖。尕海位于德令哈市南部，為咸水湖。湖內盛產鹵蟲。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、草甸復合群落150 km2。形成了獨特的可魯克湖—托素湖湖泊生態系統。

2 下游尾閭湖泊面積變化及分析

根據青海省氣象科學研究所2007 年遙感監測資料，尕海的水域面積變化不大，而可魯克湖和托素湖發生了較大的變化，因此這里只對可魯克湖和托素湖進行分析。可魯克湖的面積在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。總體上分析，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，出現了明顯的干暖化。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呈現出減少趨勢。由于巴音河位處高原腹地，山區冰雪融水增加，補水量又有所增加，這對于短時期內水資源循環是有利的，但是由于青藏高原獨特的高原地理環境，水資源循環過程中徑流散逸的同時蒸發量占據著比較重要的部分，最終導致湖泊水位持續下降，湖泊面積減小。

其次，與該地區同期生產及生活用水不斷增加有關。巴音河流域從上世紀五，60年代初開始了大規模的灌區建設，最多時耕地面積達到了1.33 萬hm2，限于當時經濟發展、農業科技發展水平及水利投資規模，造成了一系列生態問題，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年代初開始經濟發展水平提高，水利建設發展，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需水過程。湖泊面積減小的程度受人類生產、生活影響比較明顯。

3 生態需水研究

3.1 計算方法

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

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

3.2 淡水和咸水湖水面蒸發量關系

由于鹽分的作用，鹽湖的實際蒸發能力比淡水小。水資源根據鹽度劃分，鹽度在0‰～1‰之間為淡水，5‰～8‰為微咸水湖，〉30‰為鹽湖。根據有關資料顯示，托素湖鹽度為30‰，托素湖和尕海屬于鹽湖。水體的蒸發與水的密度關系密切，蒸發率隨水的密度的增加而減小。不同濃度鹽水蒸發量都低于淡水蒸發量，隨濃度的增高蒸發比逐漸減少，鹽水濃度的高低是影響水體蒸發速度最主要的因素。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進行了為期兩年的蒸發試驗。分別對湖水和泉水蒸發進行了觀測，結果表明，20 cm蒸發皿湖水蒸發量比泉水蒸發量約小15%。這是由于咸水減少了飽和水氣壓，對水面蒸發有所抑制的原因。為了充分研究湖面咸水蒸發與淡水蒸發的關系，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站，進行了為期5個月逐日水面蒸發量的量測，青海湖多年平均蒸發量（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），蒸發率為98‰。又據中科院青海鹽湖研究所的實驗結果表明，不同濃度的飽和咸水的蒸發量及其與淡水的比蒸發值均隨咸水比重的增加而減少，比重為1.21時候，比蒸發值為74%。根據以上分析，初步估算可魯克湖、托素湖及尕海的蒸發量分別為1 193.30，954.60，895.00 mm。可魯克湖、托素湖和尕海的蒸發量計算結果如下表1所示。

表1 可魯克湖，托素湖及尕海多年平均月、年蒸發量表 單位：mm

3.3 下游尾閭湖泊濕地生態需水量

根據蒸發量（1990-2006 年年平均蒸發量）、降雨量資料（1990-2006年年平均降雨量），根據前述湖泊面積變化分析發現：可魯克湖沒有發生明顯萎縮，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濟發展、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，生態需水量計算如下；河岸灌叢及草甸生態需水量1 660.10萬m3，濕地生態需水量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）的計算結果見圖1。從上述湖泊面積變化和此計算結果綜合分析評價，將2000年下游尾閭湖泊濕地生態需水量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需水量表面積：km2 需水量：萬m3

4 結 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等自然條件的影響在一段時期內造成了湖泊萎縮的原因之外，經濟發展、水資源的開發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需水量主要考慮補充湖泊水體蒸發的水量損失量。可魯克湖為淡水湖，托素湖和尕海屬于鹽湖，按照鹽水蒸發量低于淡水蒸發量機理估算了可魯克湖，托素湖和尕海的水體蒸發量。③從湖泊面積變化和歷年生態需水量計算結果綜合分析評價，將2000 年下游尾閭湖泊和濕地生態需水量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需水量。為今后全面系統深入地研究巴音河流域的生態需水問題，對高寒干旱半干旱地區生態環境系統的保護，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需水量（1990-2006）圖