衡水湖渗漏损失量计算分析

张家兴

（河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水053000）

衡水湖自然保护区由草甸、沼泽、滩涂、水域、林地等多种生境组成，是鸟类等国家级重点保护动物极其理想的栖息地，生物多样性资源十分丰富［1］。衡水湖渗漏量是水量平衡计算中一项重要因素，其影响因素较多，在现有观测资料的情况下，采用水量平衡法计算衡水湖渗漏损失量，为衡水湖水资源合理开发利用，制定用水规划提供参考依据。

1 衡水湖蒸发蒸腾量

利用衡水实验站20m2蒸发池观测的水面蒸发资料，与衡水湖进行同步计算，计算衡水湖水面蒸发量。计算时段以月为计算时段，计算公式：

式中 Ei，衡水湖为第i月衡水湖蒸发量（万m3）；k为单位换算系数；Ai，水面面积为第i月衡水湖水面面积（km2）；Ei，水面蒸发为第i月天然水面蒸发量（mm）。

利用2003～2012年衡水湖月平均水位、水面面积和同步观测的天然水面蒸发量资料系列，计算衡水湖水面蒸发量［2］。

衡水湖逐月水面蒸发量计算结果如表1。

表1 衡水湖逐月水面蒸发量计算结果 单位：万m3

除水面蒸发量外，衡水湖内的植物蒸腾量也消耗一部分水量。

衡水湖内水生植物主要有芦苇、蒲草，芦苇区面积3.1km2，蒲草区面积11.8km2。

蒸腾作用有多种方式。幼小的植物，暴露在地上部分的表面都能蒸腾。植物长大后，茎枝表面形成木栓，未木栓化的表面有皮孔，可以进行皮孔蒸腾，但蒸腾量甚微仅占全部蒸腾量的1%，植物的茎、花、果实等部位的蒸腾量也极为有限，植物的蒸腾作用绝大部分是靠叶片进行的［3］。

叶片的蒸腾作用方式有两种：①通过角质层的蒸腾，叫角质蒸腾，角质层本身不易让水通过，但其中间含有吸水能力较强的果胶质，同时角质层也有空隙，可以让水分子通过；②气孔蒸腾。这两种蒸腾在叶片中所占的比重与植物的生态条件和叶片的年龄有关，实质上就是和角质层的厚薄有关。幼嫩叶子的角质蒸腾可达全部蒸腾量的1/3～1/2。一般植物成熟叶片的角质蒸腾，仅占全部蒸腾量的3%～5%。因此，气孔蒸腾是中生和旱生植物蒸腾作用的主要方式。

2 降水对衡水湖水量补充

降水量指从天空中降落到地面上的液态或固态（经融化后）降水，未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度，以毫米为单位。

降水量观测采用日记型自记雨量计观测，降水量观测包括降雨、降雪、冰雹的水量。降水量观测时间以北京时间为准，每日8时为日分界，从昨日8时至今日8时的降水量为昨日降水量［4］。

利用衡水湖降水量资料，统计各月降水量。根据衡水湖逐月水面面积，计算降落在湖面的降水量，计算公式：

式中 Pi，衡水湖为第i月衡水湖降水量（万m3）；k为单位

换算系数；Ai，水面面积为第i月衡水湖水面面积（km2）；Pi，水面蒸发为第i月降水量（mm）。

利用2003年至2012年衡水湖月平均水位、水面面积和同步观测的降水量资料系列，计算衡水湖水面降水量。

计算结果见如表2。

在衡水湖周边及汇水范围内，降水落到地面后，一部分下渗到土壤成为地下水，其余的水沿着斜坡形成漫流，通过冲沟、溪涧，注入湖内。这种地表径流没有观测资料，对衡水湖水量平衡计算产生影响［5］。

表2 衡水湖逐月水面降水量计算 单位：万m3

3 工农业用水量

衡水湖工业用水量主要为衡水电厂用水。而农业用水较分散，只有在灌溉季节用水，用水量和丰、平、枯水年有关，用水数量没有详细统计资料。

衡水市电厂用水量统计表如表3。

表3 衡水电厂用水量统计 单位：万m3

4 衡水湖引水量

衡水湖水源主要有当地汇水、岗南黄壁庄水库来水、岳城水库来水、引黄河水卫运河水等。当地汇水主要有滏东排河2500km2流域的涝水，滏阳河14420km2流域的来水和利用卫～千引水工程引蓄卫运河水。岗南、黄壁庄水库来水主要是利用两水库在每年汛前腾库下泄水，经石津渠、军齐干渠引水到滏阳河，再由冀码渠从冀州南关闸入衡水湖。岳城水库来水，通过卫运河到卫―千渠，经王口闸入衡水湖［6］。

多年来，衡水湖一直靠引蓄黄河水满足水源供应，2005年末，黄河输水线路聊城附近工程施工，引黄入衡无法实现，在多方协调下引岳入衡得以实现，这是岳城水库首次向衡水湖输水。本次输水预计岳城水库放水总量可达1.4亿m3，衡水湖收水量会达到0.63亿m3。引岳入衡工程将有利于衡水湖湿地的恢复。引岳入衡输水线路基本利用了引岳济淀输水线路，具体为：岳城水库放水入民有北干渠，经团结渠、支漳河、老漳河、滏东排河至东羡节制闸，最后经冀码渠入衡水湖，涉及邯郸、邢台、衡水三市的14县，全长273km。

衡水湖2003年至2012年引水如表4。

表4 衡水湖引水量统计 单位：万m3

5 衡水湖渗漏损失量计算

采用衡水湖2003～2012年观测资料，以月为计算时段进行计算，其渗漏量计算公式为：

Ws=W初-W末+W入-W出-E+P

式中 Ws为计算时段月渗漏量（万m3）；W初为计算时段月初蓄水量（万m3）；W末为计算时段月末蓄水量（万m3）；W入为时段内引水量（万m3）；W出为单位时段内用水量，包括工业农业用水（万m3）；E为单位时段内水体蒸发、植物蒸腾量（万m3）；P为时段内降落在湖面内的水量和降水产生的地表径流入湖的水量（万m3）。

湖泊水量平衡是指湖中水量变化的总过程。根据2003～2012年衡水湖降水、蒸发、用水及蓄水量变化资料，以月为计算时段计算各月衡水湖渗漏量。由于衡水湖植物蒸腾量、周边农业用水量、由降水产生的入湖地表径流等没有监测资料，因此对该影响因素的月份计算的渗漏量产生较大误差。在分析计算时，分别选择没有上述因素影响的月份进行统计，该月的渗漏量能够真实反映湖泊渗漏的水量。

衡水湖月平均水位与渗流量相关关系如图1。

图1 衡水湖月平均水位与渗漏量相关关系

根据衡水湖月平均水位与渗漏量相关关系，计算出2003～2012年逐月衡水湖渗漏量。计算结果如表5。

表5 衡水湖2003～2012年逐月渗漏量 单位：万m3

由衡水湖逐月渗漏量计算结果，以衡水湖逐月平均水面面积，计算出衡水湖单位面积渗漏量。衡水湖多年平均单位面积渗漏量为13.1万m3/km2·a，范围在9.8万～16.1万m3/km2·a之间。计算结果如表6。

表6 衡水湖单位面积渗漏量计算结果 单位：万m3/km2

6 结语

（1）采用水量平衡法对衡水湖渗漏量进行分析计算。湖泊水量平衡指某一时段内湖泊水量的收支关系。根据入湖水量与出湖水量之差来计算湖中蓄水量的变化。衡水湖蓄水变量的计算，以月为计算时段，采用某时段始末湖水位差与相应的平均湖水面积的乘积来求得。随着气候条件、蓄水量变化、降水量等因素的不同，其湖泊水量平衡状况也有很大差异。

（2）采用2003～2012年衡水湖水位、降水量、蒸发量、引水量、用水量等观测资料，筛选出对渗漏量较小的月份，建立月平均水位与月平均渗漏量相关关系，计算出衡水湖单位面积渗漏量为13.1万m3/km2。

（3）通过对衡水湖逐年渗漏量分析，渗漏量范围在9.8万～16.1万m3/km2·a之间。极值差为6.3，极值比为1.64。对于同一个湖泊，其单位面积渗漏量应该相对稳定在一个相对较窄的范围内，通过分析结果可知，其极值范围相差较大，其原因是在渗漏量计算过程中，各种观测误差均累计到渗漏量。如何提高湖泊渗漏量计算精度，有待于进一步研究探索。

［1］张彦增，尹俊岭，崔希东，等．衡水湖湿地恢复与生态功能［M］．北京：中国水利水电出版社，2010．

［2］河北省水利厅．河北省衡水实验站实验资料［R］．1985-2012．

［3］刘德辉，梁珍海，李荣锦．蒸发研究的概况与展望［J］．江苏林业科技，1998，25（4）：54-57．

［4］崔希东．衡水湖湿地对降水量影响的初步研究［J］．南水北调与水利科技，2013，68（5）：26-28．

［5］河北省衡水水文水资源勘测局.衡水市水资源评价报告［R］.2006.

［6］张学知．衡水湖湿地生态系统恢复原理与方法［J］．南水北调与水利科技，2010，8（1）：122-125．