寧夏閱海湖生態需水量計算與保障對策研究

王 宇 田 巍 太鴻澤

(1.寧夏回族自治區河湖事務中心，寧夏 銀川 750002；2.寧夏回族自治區水利科學研究院，寧夏 銀川 750021)

湖泊是陸地水圈和水循環的重要組成部分，特別是干旱區內陸湖泊具有獨特的水文、水化學和水生態性質[1]。湖泊生態需水量是指為維持湖泊功能不受破壞而每年因消耗所需要補充的水量[2]。目前隨著經濟社會的發展，水資源的超載利用，導致湖泊出現了枯竭、水體污染等問題，而維持湖泊生態水量是保證湖泊生態系統健康和水資源可持續利用的關鍵[3]。因此，計算湖泊生態需水量，研究湖泊生態水量的保障措施，對于湖泊管理、生態系統維持非常必要。湖泊生態需水量具有明顯的時空性、復雜性和綜合性，目前常見的計算方法有水量平衡法、換水周期法、最小水位法、功能設定法、水質目標法等[4]。

銀川市閱海國家濕地公園始建于2006年6月，具有生態改善、濕地保護、承擔鳥類遷徙中轉站等功能。近年來，隨著經濟社會的發展，閱海湖的水量和水質均面臨一定威脅。為保障閱海湖生態環境，本文采用水量平衡法，計算閱海湖的生態需水量，并提出生態水量的保障對策，可為水行政主管部門合理配置水資源、保護生態環境提供理論支撐。

1 閱海湖基本情況

閱海湖位于銀川市金鳳區西北部，地理坐標為東經106°12′，北緯38°32′，東臨親水北街，南臨三一支溝，西臨西湖溝，北臨銀川繞城高速公路，距市區約3km，南北長10.0km，東西平均寬2.7km，由天然湖泊經人工改造形成。濕地總面積2667hm2，水域廣闊，生物種類較為豐富，是銀川市區內最大的人工濕地[5]。濕地有自然植物114種，鳥類107種。水域位置分布見圖1。

圖1 閱海湖水域位置分布

閱海湖為永久性淡水湖，水面面積變化范圍為818～1072hm2，平水位1106.8m，最大水深3.0m，平均水深1.5m。閱海湖屬于典農河水系，典農河從閱海湖穿過，水系開放，北側建有閱海閘，控制著閱海閘上段的水系水量。閱海湖的補水主要通過典農河進行，典農河閱海閘上段的補水水源有溝道水和渠道水。在2011年以前，溝道水(指農業灌溉回歸水)為主要水源，2012年以后，渠道水(指引黃灌渠內黃河水)為主要水源，典農河閱海閘上段不同水源補水情況見圖2。因閱海湖與典農河相連通，難以單獨統計其補水量，該補水量是典農河閱海閘上段的整體補水量，并非閱海湖的補水量。2018年，由黃河給典農河補水共計5760萬m3，閱海湖水質等級為Ⅳ類。

圖2 典農河閱海閘上段不同水源補水情況

2 生態水量計算方法

閱海湖自2006年建成國家級濕地公園以來，湖泊水面面積一直保持在800hm2以上，到2018年水面面積達到1070hm2，期間多年維持在900hm2左右，生態環境狀況良好，因此將800hm2作為最小水面面積，900hm2作為適宜水面面積，計算閱海湖的基本生態需水量和適宜生態需水量。

2.1 水量平衡方程及賦值

湖泊濕地水量平衡是指該類水量變化的總過程，表達的是某時段出、入湖泊水量之差與湖泊水量增、減的關系，其水量平衡公式為

R入=R出

(1)

式中：R入為單位時段的入湖水量；R出為單位時段的出湖水量。

從閱海湖類型和水量控制因素綜合考量，進入閱海湖的水量包括降水、地表及地下入湖徑流量；出湖的水量包括蒸發、地表及地下出湖徑流量、滲漏量等，式(1)可以細化為

P+WS上+WS下+WS渠+EC=E+WD上+WD下+WD渠+Q

(2)

式中：P為單位時段內湖面上的降水量；WS上為單位時段內進入湖泊的地表自然徑流量；WS下為單位時段進入湖泊的地下自然徑流量；WS渠為單位時段內進入湖泊的溝渠補給水量；EC為單位時段內湖面水汽凝結量；E為單位時段內湖面上的蒸發量；WD上為單位時段內流出湖泊的地面自然徑流量；WD下為單位時段內流出湖泊的側向自然徑流量；WD渠為單位時段內溝渠從湖泊輸出的水量；Q為單位時段內湖泊對地下水的垂向補給量。

水量平衡組成及其賦值：?銀川市多年平均降水量P為194mm；?多年平均蒸發量E為1100mm(E601型蒸發皿值)；?寧夏降水量少，多數降水無法匯集成地表徑流，通過地表徑流補給湖泊的水量非常有限，而且在年度內也不均勻，湖泊一般沒有通過地表進行排泄的方式，因此WS上和WD上取0；?寧夏氣候干旱，湖面水汽凝結量EC值相對于蒸發量和降水量非常微小，因此忽略不計；?閱海位于銀川平原區，地形平緩，地下徑流側向流動微弱，總體上達到出入平衡，因此WS下和WD下取值相抵消；?溝渠補水是寧夏引黃灌區湖泊濕地的主要補給來源，溝渠輸入湖泊的水量遠大于輸出的水量，即溝渠入湖凈水量ΔWS(ΔWS=WS渠-WD渠)為正值；?滲漏量Q是閱海湖對地下水的垂向補給量，根據寧夏相關湖泊的研究成果，滲漏量取100mm。

2.2 生態需水量計算

根據水量平衡原理及水量平衡組成的賦值情況，閱海湖在一定水面面積的保護目標及不同的降水保證率水平下，需滿足湖泊蒸發量和滲漏量的需水，因此，式(2)可以簡化為

ΔWS=WS渠-WD渠=E+Q-P

(3)

式中：ΔWS為在保持年度水平衡的前提下，湖泊濕地以溝渠補水的凈水量；P、E、Q值為已有實測值或推測值。

根據水平衡原理，溝渠補水的水量即為生態需水量，計算出在多年平均條件下，閱海湖基本需水量為805萬m3，適宜生態需水量為905萬m3，計算結果見表1。

表1 閱海湖生態需水量計算結果

3 生態水量保障措施

《中華人民共和國水法》《中華人民共和國水污染防治法》明確規定，國務院有關部門和縣級以上地方人民政府在開發、利用和調節、調度水資源時，應當注意維持江河的合理流量和湖泊、水庫以及地下水的合理水位，維護水體的自然凈化能力。閱海湖作為銀川市面積最大的國家級濕地公園，其生態作用顯著，生態水量的保障是一項十分重要的工作。

3.1 以深度節水保障生態水量

銀川市地處西北干旱地區，水資源極度匱乏，要高度落實“節水優先”的治水思路，從農業、工業、生活3個方面進行深度節水，促進節水型社會的建設，以節水促發展、促保護。加強用水總量控制，按照水資源總體配置方案，嚴格控制超指標用水，保障湖泊的基本生態需水量。

a.農業節水方面，堅持適水種植，以現代化生態灌區建設為主攻方向，以高標準農田和高效節水灌溉建設為重要抓手，以發展灌區測控一體化、水肥一體化、測墑灌溉、農藝節水為重點，持續推進農業灌溉向生態型、集約型、高效型轉變。

b.工業節水方面，堅持量水生產、節水增效，以創建節水型工業園區和節水型企業為重點，加強用水工藝改造、水循環利用，加大非常規水源利用。嚴格管控高耗水產業發展，倒逼高耗水項目和產業有序退出，加快淘汰落后工藝、技術和裝備，推動工業節水減排增效。

c.生活節水方面，推進節水型城市建設，加大城鎮供水管網改造和廢污水、雨水的資源化利用。建設節水監管平臺，推進節水產品認證和市場準入，全面推廣普及生活節水器具。建立管網漏損智能探測管控體系，降低供水管網漏損率。深入開展節水型學校、公共機構、服務業等公共領域節水。

3.2 以開源截污保障生態水量

閱海湖位于寧夏引黃灌區，農業灌溉回歸水(溝道水)是其主要的補水水源，但受沿線生活、工業、養殖業及農業面源等污染影響，溝道水質變差，已逐漸不能作為閱海湖的補水水源。近年來，為保障閱海湖及典農河的水質，已堵截了大部分溝道水進入典農河水系的入口，加大了渠道水的補給量。為改善這一現象，銀川市全面落實最嚴格水資源管理制度和水污染防治行動計劃，強化湖泊岸線管理，消減化肥和農藥的使用量，控制農業面源污染，從而推進溝道水質的治理與改善，恢復閱海湖及典農河水系的天然補水通道。

同時銀川市有著非常豐富的再生水，2018年城市再生水量達到1.97億m3，而利用率僅為11%。近年來，銀川市通過建設再生水廠和污水處理廠實施提標改造工程，使再生水水質達到近地表水Ⅳ類水質，為再生水補充湖泊生態用水提供了條件[6]。

3.3 以制度建設保障生態水量

?將生態用水全面納入寧夏水資源配置體系，在水資源確權工作中，預留生態用水；?建立生態用水預警機制，將湖泊最低生態水位作為控制目標，當湖泊低于最低生態水位時，采取應急調度或生態補水措施，緩解水生態危機；?建立水生態補償制度，建立水生態補償的辦法和基金，解決生態補水經費來源，以市場調節的方式增加生態水量。

4 結 語

閱海湖是銀川市面積最大、地貌保持最完整的一塊生態濕地，近年來，閱海湖生態水量雖然能夠滿足，但隨著經濟社會的不斷發展，水資源供需日益緊張，為落實黃河流域生態保護和高質量發展先行區建設提出的水資源集約利用新要求，科學計算閱海湖的生態需水量，提出閱海湖的生態用水保障措施非常必要。本文采用水平衡原理，統籌考慮降水、蒸發和滲漏等要素，計算出閱海湖生態需水量，并從深度節水、開源截污和制度建設3個方面提出了保障生態用水的具體措施，為閱海湖生態用水的保障提供了技術支撐。同時銀川市應進一步加大污水治理，恢復溝道等天然補水通道，建立完善健康的生態補水體系。