海河流域重要湿地生态需水及保障措施研究

张 浩，郭丽峰，白 雪，何 璇，缪萍萍

（1.海河流域水资源保护局，300170，天津；2.河海大学水文水资源学院，210098，南京；3.海河流域水环境监测中心，300170，天津；4.天津市水利科学研究院，300061，天津；5.河北省水文水资源勘测局，050031，石家庄；6.河北省水利水电勘测设计研究院，300250，天津）

水生态文明论坛

海河流域重要湿地生态需水及保障措施研究

张 浩1，2，郭丽峰3，白 雪4，何 璇5，缪萍萍6

（1.海河流域水资源保护局，300170，天津；2.河海大学水文水资源学院，210098，南京；3.海河流域水环境监测中心，300170，天津；4.天津市水利科学研究院，300061，天津；5.河北省水文水资源勘测局，050031，石家庄；6.河北省水利水电勘测设计研究院，300250，天津）

海河流域湿地众多，但受自然和人为等因素影响，正面临湿地面积萎缩、湿地生态退化等问题。本文研究了海河流域七里海、白洋淀、衡水湖等10个重要湿地生态需水及保障措施，以2014年数据资料为基础，利用遥感手段，结合水量平衡原理，估算了不同湿地蒸发蒸腾损失、渗漏损失。计算结果表明海河流域重要湿地年生态需水总量约为32 880万m3，通过各类引水、调水工程生态需水满足程度可达到45%以上。研究成果可为海河流域相关湿地保护决策提供参考与依据。

海河流域；湿地；生态需水；保障措施

湿地与人类的生存、繁衍、发展息息相关，是人类最重要的环境资本之一，也是自然界富有生物多样性和较高生产力的生态系统。各类湿地在提供水资源、调节气候、涵养水源，抵御洪水、促淤造陆、降解污染物、保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥着重要作用。国内学者及研究人员对海河流域部分湿地生态需水做了大量研究，姚慧敏和王跃华探讨了七里海湿地生态需水量的概念及其理论模型，分别计算了湿地植物需水量、土壤需水量、野生生物栖息地需水量。徐艳菲等把湿地生态需水量划分为湿地植物需水量、湿地土壤需水量和生物栖息地需水量3种类型，计算了永年洼生态需水。孙书华等采用最低生态水位法研究了团泊洼湿地生态需水。

在目前水资源短缺的形势下，海河流域的湿地面临着水量供应减少的威胁。当湿地水量减少到一定程度以后，将会对湿地造成不可逆转的破坏。最新编制的《海河流域水资源保护规划》提出“坚持上游涵养，中下游保护及修复，重点湿地恢复”，开展海河流域湿地生态需水及保障措施研究，能够为湿地科学保护提出有针对性的措施与对策，为湿地开发利用提供科学依据，同时也为进一步做好海河流域水生态文明建设提供支撑。

一、数据资料与研究方法

1.研究区概况

海河流域湿地数量多、分布广，流域湿地保护管理以各级湿地保护区为重点，主要类型为平原区湖库洼淀。本文研究区域包括河北省的白洋淀、衡水湖、南大港、永年洼，天津市的北大港、七里海、大黄堡洼、黄庄洼、青甸洼、团泊洼等 10个湿地，具体范围为相应的自然保护区或《天津市生态用地保护红线划定方案》中的红线范围，详见表1。

表1 研究对象与范围

图1 湿地生态需水计算示意图

2.研究方法

根据水量平衡原理，将维持湿地现状生态水面所需水量作为湿地生态需水。按照式（1）计算蒸发、渗漏损失所需的补水量：

Wi=10Ai（Ei-Pi）+Li（1）式中，Wi为湿地生态需水量，m3；Ai为湿地生态水面面积，包括水面和水生植被，hm2；Ei为蒸发蒸腾损失，mm；Pi为降水量，mm；Li为渗漏损失，m3。

①生态水面面积

采用遥感解译与地面核查相结合的方法，以2014年Landsat 8 TM影像为主要遥感数据源，参考高分一号影像，对湿地生态水面进行调查。

②蒸发蒸腾损失

海河流域湿地水生植被以芦苇为主，芦苇面积占水生植被总面积90%以上。每年5月芦苇植株开始生长，蒸腾作用不强烈；6～9月是芦苇生长旺盛期，蒸腾耗水强烈，超出水面蒸发量；10月中旬，芦苇开始收割，蒸腾作用消失，湿地水面和芦苇蒸发能力见表2、表3。

表2 逐月水面蒸发能力 单位：mm

表3 逐月芦苇蒸腾能力 单位：mm

表4 逐月降水量 单位：mm

表5 海河流域重要湿地下渗率 单位：mm/d

③降水

降水量资料采用2014年海河流域大清河、子牙河水系逐月降水量，详见表4。

④渗漏损失

根据湿地的地下水埋深情况，确定下渗率，进而估算渗漏损失。从10个湿地类型看，东七里海水库、团泊洼、衡水湖的千顷洼水库属于水库湿地且地下水水位较高，渗漏损失可忽略不计；青甸洼、黄庄洼和大黄堡以水耕地为主，下渗率相对较小；西七里海、北大港、南大港、白洋淀、衡水湖千顷洼水库以外区域、永年洼湿地属于芦苇沼泽湿地，根据该区域的土体特性、地形、地下水等地质条件确定下渗率，详见表5。

二、结果与讨论

1.结果分析

根据上述方法计算得出海河流域重要湿地生态需水为32 880万m3，详见表6。各湿地逐月生态需水过程见图2。

根据 2014年水文及遥感数据，估算出海河流域重要湿地生态需水约为3.3亿 m3，其中白洋淀最大为10 077万m3，永年洼最小为168万m3。由于芦苇生长周期的影响，5～7月份湿地生态需水达到峰值，随着主汛期到来，8月份生态需水明显降低，10月份芦苇收割以后生态需水逐渐下降。

2.保障措施

①青甸洼枯水年可集雨 500万m3，通过合理的水源调度，利用南周庄闸、邵庄子闸和东赵闸引到洼内，平均年引水约150万m3。

②黄庄洼可利用和改造现有的灌排设施，把涝水引入苇田中，枯水年水量约1 000万m3。周边过境河流也可作为黄庄洼湿地的补充水源。

表6 海河流域重要湿地生态水面及生态需水

③大黄堡当地补水水源来自北运河上游来水、北京市排污和天津武清城区污水及平原涝水，枯水年约5 300万m3。除此之外，武清城区再生水可利用200万m3。

④七里海可利用潮白新河和永定新河入境水。枯水年潮白河来水约2 000万m3；宁河县每年引水5 000万m3，其中50%左右用于七里海补水；东郊污水处理厂再生水4 500万m3提水至东七里海水库蓄存利用。

⑤团泊洼湿地水源主要为当地涝水、黑龙港河和各干支渠沥水。另外，纪庄子污水处理厂再生水进行深度处理后可作为团泊洼生态用水，枯水年向团泊洼水库的补水量约为1 200万m3。

⑥北大港水库现为天津市应急引黄调蓄工程，南水北调东线通水后用来调蓄长江水。东线通水前利用独流减河、天津中心城区河湖弃水、引黄济津应急调水等作为生态水源。

图2 海河流域重要湿地逐月生态需水过程线

⑦南大港可利用南排河和廖家洼排干河道蓄水。南排河朱庄闸蓄水量为1 200万m3，廖家洼排干河道防潮闸设计拦蓄水量1亿m3，两条河道可向南大港补充约4 000万m3水量。

⑧白洋淀当地生态补水水源有王快、西大洋、安各庄三座大型水库。枯水年生态水由外流域调水补给。外流域补水水源以引黄河水为主，引黄入冀补淀工程建成后，每年约向白洋淀生态补水2.55亿m3。

⑨衡水湖生态补水可利用黄壁庄弃水通过石津干渠—军齐分干穿滏阳新河和滏东排河入衡水湖，以及引岳济衡、引卫济衡等应急生态补水水源。2014年经卫千引水渠引黄入湖水量约1 500万m3。

⑩永年洼可铺设由滏阳河向永年洼内补水的专用通道，从滏阳河引水入淀，遇枯水年可利用引黄等水源。生态需水及满足程度见表7。

表7 生态需水满足程度

三、结 语

白洋淀、衡水湖等10个重要湿地是海河流域湿地生态系统的重要组成部分。根据2014年水文及遥感数据估算出海河流域重要湿地生态需水约为3.3亿m3，其中白洋淀最大为10 077万m3，永年洼最小为168万m3。由于芦苇生长周期的影响，5～7月份湿地生态需水达到峰值。现有引水和跨流域调水工程条件下，海河流域重要湿地生态需水满足程度可达到 45%以上，其中团泊洼最低，为45.1%，大黄堡、七里海、南大港和白洋淀可达到 100%。对于湿地生态需水过程的满足程度以及不同生态修复目标下的生态需水尚需进一步研究。

[1]张蕊，严登华，罗先香，等.河口湿地生态需水研究框架及关键问题[J].中国水利，2010（19）.

[2]姚慧敏，刘景兰.七里海湿地水资源现状及其生态需水量研究 [J].矿产勘查，2010，1（6）.

[3]王跃华，师荣光，张铁亮.天津七里海湿地生态需水量研究[J].河北农业科学，2009，13（8）.

[4]徐艳菲，张义文，焦明，等.永年洼湿地生态需水量初步研究[J].湖北农业科学，2013，52（9）.

[5]孙书华，潘忠臣，孙书洪.水库湿地生态环境需水量的计算研究[J].天津农学院学报，2008，15（3）.

责任编辑 车小磊

Study on ecological water demand and securing measures for wetlands of great significance in Haihe River

Basin

Zhang Hao,Guo Lifeng,Bai Xue,He Xuan,Miao Pingping

Haihe River Basin owns a lot of wetlands.As a result of influence of natural and artificial factors,these wetlands face problems of shrinking and ecological degradation.The paper makes studies on ecological water demand and securing measures for 10 wetlands of great significance,including Haihe River Basin,including Qilihai, Baiyangdian,Hengshuihu Lake.Based on data and information in 2014,losses of evaporation and transpiration and seepage are estimated by using remote-sensing technology and water balance equation.Calculation results demonstrate that 328.8 million m3of ecological water is required.Thanks to water diversion works,the degree of meeting ecological water demand is above 45%.The study result will provide experience and basis for decision making in wetlands protection and conservation.

Haihe River Basin;wetland;ecological water demand;securing measure

TV213.4

B

1000-1123（2016）07-0033-04

2016-01-26

张浩，博士研究生，工程师。

水体污染控制与治理科技重大专项（项目编号：2014ZX07203-008）。