巴音河流域下游湖泊湿地生态需水量研究

庞 瑞 董滇红（黄河勘测规划设计有限公司）

1 巴音河下游湖泊湿地概况

巴音河流域下游尾闾湖泊包括可鲁克湖、托素湖和尕海。可鲁克湖位于柴达木盆地东北部，德令哈市西南约40 km 处，是柴达木盆地最大的淡水湖。巴音河自可鲁克湖东北部流入，经可鲁克湖天然调节后，由连通河最终流入托素湖。托素湖是典型的内陆咸水湖。尕海位于德令哈市南部，为咸水湖。湖内盛产卤虫。巴音河下游自一棵树至可鲁克湖，河谷平坦宽阔，形成了面积较大的天然湿地沼泽群，东西最长达35 km，南北最宽达10 km，其中常年有水的湿地水面40 km2，河岸灌丛面积为110 km2，合计灌丛、草甸复合群落150 km2。形成了独特的可鲁克湖—托素湖湖泊生态系统。

2 下游尾闾湖泊面积变化及分析

根据青海省气象科学研究所2007 年遥感监测资料，尕海的水域面积变化不大，而可鲁克湖和托素湖发生了较大的变化，因此这里只对可鲁克湖和托素湖进行分析。可鲁克湖的面积在1989-2001 年间变化不大，在54.90～59.60 km2之间波动。自2001开始，可鲁克湖面积变化幅度比较大，而2002年和2005 年的面积达到69.100 与74.90 km2，超出多年湖面平均面积60 km2，均与当年降雨量丰沛有关。总体上分析，从1972-2006年，面积萎缩了11.90 km2，平均每年萎缩0.35 km2。

可鲁克湖和托素湖湖泊面积变化总体上呈现出减小的趋势，可鲁克湖面积变化不明显，托素湖面积变化相对较大。其原因是多方面的:首先，湖泊面积减小是青藏高原湖泊变化的一种普遍现象，近几十年来在全球气候变暖的背景下，青藏高原位于地球气候变化的敏感地区，出现了明显的干暖化。而位于青藏高原腹地的柴达木盆地气候增温比较显著，气温上升幅度高于青海青藏高原的平均水平，进入上世纪90 年代升幅最为明显，并达到年代平均气温最高值。从德令哈历年（1990-2006年）降雨量也可以看出，上世纪90年初代降雨量相比多年平均降雨量180 mm呈现出减少趋势。由于巴音河位处高原腹地，山区冰雪融水增加，补水量又有所增加，这对于短时期内水资源循环是有利的，但是由于青藏高原独特的高原地理环境，水资源循环过程中径流散逸的同时蒸发量占据着比较重要的部分，最终导致湖泊水位持续下降，湖泊面积减小。

其次，与该地区同期生产及生活用水不断增加有关。巴音河流域从上世纪五，60年代初开始了大规模的灌区建设，最多时耕地面积达到了1.33 万hm2，限于当时经济发展、农业科技发展水平及水利投资规模，造成了一系列生态问题，包括土壤次生盐碱化，水土流失加剧，沙漠化等问题。上世纪90年代初开始经济发展水平提高，水利建设发展，特别是黑石山水库的修建，巴音河水被水库拦蓄，部分改变了下游湖泊湿地生态需水过程。湖泊面积减小的程度受人类生产、生活影响比较明显。

3 生态需水研究

3.1 计算方法

根据水量平衡时的生态需水量计算方法，湖泊水体的损失，为湖泊出水总量减去进入湖泊水量。根据上面分析结果，为维持湖泊生态环境系统的基本功能，要求湖泊水量平衡不发生大的变化，设定在地下水维持动态平衡的条件下，湖泊生态需水量主要是用来维持湖泊水量平衡而消耗于水面蒸发的净损失量，计算公式：WW=ΣA（E-P）×103（1）

式（1）中：WW 为水面蒸发消耗需水量，m3/a;A 为实测蒸发水面面积，m2;E 为相应水面蒸发能力，mm;P 为相应水面上降水量，mm。

3.2 淡水和咸水湖水面蒸发量关系

由于盐分的作用，盐湖的实际蒸发能力比淡水小。水资源根据盐度划分，盐度在0‰～1‰之间为淡水，5‰～8‰为微咸水湖，〉30‰为盐湖。根据有关资料显示，托素湖盐度为30‰，托素湖和尕海属于盐湖。水体的蒸发与水的密度关系密切，蒸发率随水的密度的增加而减小。不同浓度盐水蒸发量都低于淡水蒸发量，随浓度的增高蒸发比逐渐减少，盐水浓度的高低是影响水体蒸发速度最主要的因素。对于咸水湖及微咸水湖，中科院兰州分院曾于1989-1990年的7-8月在青海湖南岸下社水文站的近湖地区进行了为期两年的蒸发试验。分别对湖水和泉水蒸发进行了观测，结果表明，20 cm蒸发皿湖水蒸发量比泉水蒸发量约小15%。这是由于咸水减少了饱和水气压，对水面蒸发有所抑制的原因。为了充分研究湖面咸水蒸发与淡水蒸发的关系，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设站，进行了为期5个月逐日水面蒸发量的量测，青海湖多年平均蒸发量（1965-2002年）为930.90 mm，周围附近几个水文站观测到的淡水蒸发量平均为945.50 mm，所以当咸水湖盐度为14‰时（即青海湖盐度），蒸发率为98‰。又据中科院青海盐湖研究所的实验结果表明，不同浓度的饱和咸水的蒸发量及其与淡水的比蒸发值均随咸水比重的增加而减少，比重为1.21时候，比蒸发值为74%。根据以上分析，初步估算可鲁克湖、托素湖及尕海的蒸发量分别为1 193.30，954.60，895.00 mm。可鲁克湖、托素湖和尕海的蒸发量计算结果如下表1所示。

表1 可鲁克湖，托素湖及尕海多年平均月、年蒸发量表 单位：mm

3.3 下游尾闾湖泊湿地生态需水量

根据蒸发量（1990-2006 年年平均蒸发量）、降雨量资料（1990-2006年年平均降雨量），根据前述湖泊面积变化分析发现：可鲁克湖没有发生明显萎缩，位于、尾闾的托素湖面积有较大变化，1972 年该湖水域面积151.70 km2，2000 年达到有资料以来的最低值135 km2，2001 年后面积又逐渐回升，至2006 年面积升至139.80 km2。综合考虑流域国民经济发展、湖泊面积变化的特点以及可鲁克湖与托素湖之间存在补排关系，按照维持巴音河流域下游尾闾通河湿地和湖泊基本功能的面积（下游湿地的河岸灌丛面积为110 km2，湿地水域面积为40 km2；可鲁克湖水域面积为59.60 km2，托素湖水域面积为135 km2，尕海水域面积为32.50 km2）的要求，生态需水量计算如下；河岸灌丛及草甸生态需水量1 660.10万m3，湿地生态需水量4 184.10万m3，可鲁克湖5 985.10万m3，托素湖10 334.40万m3，尕海2 294.20万m3，总需水量为24 457.90万m3，具体见表2。巴音河流域下游尾闾湖泊湿地历年生态需水量（河岸灌丛及草甸面积固定不变，湖泊水域面积按照历年1990-2006 年遥感影像成果进行计算）的计算结果见图1。从上述湖泊面积变化和此计算结果综合分析评价，将2000年下游尾闾湖泊湿地生态需水量24 457.90万m3做为维持巴音河流域下游尾闾湖泊湿地基本功能的最小生态需水量是合理的。

表2 维持巴音河流域尾闾湖泊和湿地的生态需水量表面积：km2 需水量：万m3

4 结 语

①巴音河流域下游尾闾湖泊托素湖的面积1972-1990年，面积萎缩了1.90 km2，平均每年下降0.11 km2。从1990-2000年，湖泊水域面积从149.80 km2萎缩至135 km2，面积萎缩了14.80 km2，平均每年萎缩1.35 km2。近年来萎缩的程度有所增加。在全球气候异常的背景下，除了局部水资源循环等自然条件的影响在一段时期内造成了湖泊萎缩的原因之外，经济发展、水资源的开发利用增加是影响湖泊面积减小的重要因素。②巴音河流域下游湖泊的基本生态需水量主要考虑补充湖泊水体蒸发的水量损失量。可鲁克湖为淡水湖，托素湖和尕海属于盐湖，按照盐水蒸发量低于淡水蒸发量机理估算了可鲁克湖，托素湖和尕海的水体蒸发量。③从湖泊面积变化和历年生态需水量计算结果综合分析评价，将2000 年下游尾闾湖泊和湿地生态需水量24 457.90万m3做为维持巴音河流域下游湖泊湿地基本功能的最小生态需水量。为今后全面系统深入地研究巴音河流域的生态需水问题，对高寒干旱半干旱地区生态环境系统的保护，合理配置水资源，都是十分必要的。

图1 巴音河流域尾闾湖泊和湿地历年生态需水量（1990-2006）图