宁夏阅海湖生态需水量计算与保障对策研究

王 宇 田 巍 太鸿泽

(1.宁夏回族自治区河湖事务中心，宁夏 银川 750002；2.宁夏回族自治区水利科学研究院，宁夏 银川 750021)

湖泊是陆地水圈和水循环的重要组成部分，特别是干旱区内陆湖泊具有独特的水文、水化学和水生态性质[1]。湖泊生态需水量是指为维持湖泊功能不受破坏而每年因消耗所需要补充的水量[2]。目前随着经济社会的发展，水资源的超载利用，导致湖泊出现了枯竭、水体污染等问题，而维持湖泊生态水量是保证湖泊生态系统健康和水资源可持续利用的关键[3]。因此，计算湖泊生态需水量，研究湖泊生态水量的保障措施，对于湖泊管理、生态系统维持非常必要。湖泊生态需水量具有明显的时空性、复杂性和综合性，目前常见的计算方法有水量平衡法、换水周期法、最小水位法、功能设定法、水质目标法等[4]。

银川市阅海国家湿地公园始建于2006年6月，具有生态改善、湿地保护、承担鸟类迁徙中转站等功能。近年来，随着经济社会的发展，阅海湖的水量和水质均面临一定威胁。为保障阅海湖生态环境，本文采用水量平衡法，计算阅海湖的生态需水量，并提出生态水量的保障对策，可为水行政主管部门合理配置水资源、保护生态环境提供理论支撑。

1 阅海湖基本情况

阅海湖位于银川市金凤区西北部，地理坐标为东经106°12′，北纬38°32′，东临亲水北街，南临三一支沟，西临西湖沟，北临银川绕城高速公路，距市区约3km，南北长10.0km，东西平均宽2.7km，由天然湖泊经人工改造形成。湿地总面积2667hm2，水域广阔，生物种类较为丰富，是银川市区内最大的人工湿地[5]。湿地有自然植物114种，鸟类107种。水域位置分布见图1。

图1 阅海湖水域位置分布

阅海湖为永久性淡水湖，水面面积变化范围为818～1072hm2，平水位1106.8m，最大水深3.0m，平均水深1.5m。阅海湖属于典农河水系，典农河从阅海湖穿过，水系开放，北侧建有阅海闸，控制着阅海闸上段的水系水量。阅海湖的补水主要通过典农河进行，典农河阅海闸上段的补水水源有沟道水和渠道水。在2011年以前，沟道水(指农业灌溉回归水)为主要水源，2012年以后，渠道水(指引黄灌渠内黄河水)为主要水源，典农河阅海闸上段不同水源补水情况见图2。因阅海湖与典农河相连通，难以单独统计其补水量，该补水量是典农河阅海闸上段的整体补水量，并非阅海湖的补水量。2018年，由黄河给典农河补水共计5760万m3，阅海湖水质等级为Ⅳ类。

图2 典农河阅海闸上段不同水源补水情况

2 生态水量计算方法

阅海湖自2006年建成国家级湿地公园以来，湖泊水面面积一直保持在800hm2以上，到2018年水面面积达到1070hm2，期间多年维持在900hm2左右，生态环境状况良好，因此将800hm2作为最小水面面积，900hm2作为适宜水面面积，计算阅海湖的基本生态需水量和适宜生态需水量。

2.1 水量平衡方程及赋值

湖泊湿地水量平衡是指该类水量变化的总过程，表达的是某时段出、入湖泊水量之差与湖泊水量增、减的关系，其水量平衡公式为

R入=R出

(1)

式中：R入为单位时段的入湖水量；R出为单位时段的出湖水量。

从阅海湖类型和水量控制因素综合考量，进入阅海湖的水量包括降水、地表及地下入湖径流量；出湖的水量包括蒸发、地表及地下出湖径流量、渗漏量等，式(1)可以细化为

P+WS上+WS下+WS渠+EC=E+WD上+WD下+WD渠+Q

(2)

式中：P为单位时段内湖面上的降水量；WS上为单位时段内进入湖泊的地表自然径流量；WS下为单位时段进入湖泊的地下自然径流量；WS渠为单位时段内进入湖泊的沟渠补给水量；EC为单位时段内湖面水汽凝结量；E为单位时段内湖面上的蒸发量；WD上为单位时段内流出湖泊的地面自然径流量；WD下为单位时段内流出湖泊的侧向自然径流量；WD渠为单位时段内沟渠从湖泊输出的水量；Q为单位时段内湖泊对地下水的垂向补给量。

水量平衡组成及其赋值：ⓐ银川市多年平均降水量P为194mm；ⓑ多年平均蒸发量E为1100mm(E601型蒸发皿值)；ⓒ宁夏降水量少，多数降水无法汇集成地表径流，通过地表径流补给湖泊的水量非常有限，而且在年度内也不均匀，湖泊一般没有通过地表进行排泄的方式，因此WS上和WD上取0；ⓓ宁夏气候干旱，湖面水汽凝结量EC值相对于蒸发量和降水量非常微小，因此忽略不计；ⓔ阅海位于银川平原区，地形平缓，地下径流侧向流动微弱，总体上达到出入平衡，因此WS下和WD下取值相抵消；ⓕ沟渠补水是宁夏引黄灌区湖泊湿地的主要补给来源，沟渠输入湖泊的水量远大于输出的水量，即沟渠入湖净水量ΔWS(ΔWS=WS渠-WD渠)为正值；ⓖ渗漏量Q是阅海湖对地下水的垂向补给量，根据宁夏相关湖泊的研究成果，渗漏量取100mm。

2.2 生态需水量计算

根据水量平衡原理及水量平衡组成的赋值情况，阅海湖在一定水面面积的保护目标及不同的降水保证率水平下，需满足湖泊蒸发量和渗漏量的需水，因此，式(2)可以简化为

ΔWS=WS渠-WD渠=E+Q-P

(3)

式中：ΔWS为在保持年度水平衡的前提下，湖泊湿地以沟渠补水的净水量；P、E、Q值为已有实测值或推测值。

根据水平衡原理，沟渠补水的水量即为生态需水量，计算出在多年平均条件下，阅海湖基本需水量为805万m3，适宜生态需水量为905万m3，计算结果见表1。

表1 阅海湖生态需水量计算结果

3 生态水量保障措施

《中华人民共和国水法》《中华人民共和国水污染防治法》明确规定，国务院有关部门和县级以上地方人民政府在开发、利用和调节、调度水资源时，应当注意维持江河的合理流量和湖泊、水库以及地下水的合理水位，维护水体的自然净化能力。阅海湖作为银川市面积最大的国家级湿地公园，其生态作用显著，生态水量的保障是一项十分重要的工作。

3.1 以深度节水保障生态水量

银川市地处西北干旱地区，水资源极度匮乏，要高度落实“节水优先”的治水思路，从农业、工业、生活3个方面进行深度节水，促进节水型社会的建设，以节水促发展、促保护。加强用水总量控制，按照水资源总体配置方案，严格控制超指标用水，保障湖泊的基本生态需水量。

a.农业节水方面，坚持适水种植，以现代化生态灌区建设为主攻方向，以高标准农田和高效节水灌溉建设为重要抓手，以发展灌区测控一体化、水肥一体化、测墒灌溉、农艺节水为重点，持续推进农业灌溉向生态型、集约型、高效型转变。

b.工业节水方面，坚持量水生产、节水增效，以创建节水型工业园区和节水型企业为重点，加强用水工艺改造、水循环利用，加大非常规水源利用。严格管控高耗水产业发展，倒逼高耗水项目和产业有序退出，加快淘汰落后工艺、技术和装备，推动工业节水减排增效。

c.生活节水方面，推进节水型城市建设，加大城镇供水管网改造和废污水、雨水的资源化利用。建设节水监管平台，推进节水产品认证和市场准入，全面推广普及生活节水器具。建立管网漏损智能探测管控体系，降低供水管网漏损率。深入开展节水型学校、公共机构、服务业等公共领域节水。

3.2 以开源截污保障生态水量

阅海湖位于宁夏引黄灌区，农业灌溉回归水(沟道水)是其主要的补水水源，但受沿线生活、工业、养殖业及农业面源等污染影响，沟道水质变差，已逐渐不能作为阅海湖的补水水源。近年来，为保障阅海湖及典农河的水质，已堵截了大部分沟道水进入典农河水系的入口，加大了渠道水的补给量。为改善这一现象，银川市全面落实最严格水资源管理制度和水污染防治行动计划，强化湖泊岸线管理，消减化肥和农药的使用量，控制农业面源污染，从而推进沟道水质的治理与改善，恢复阅海湖及典农河水系的天然补水通道。

同时银川市有着非常丰富的再生水，2018年城市再生水量达到1.97亿m3，而利用率仅为11%。近年来，银川市通过建设再生水厂和污水处理厂实施提标改造工程，使再生水水质达到近地表水Ⅳ类水质，为再生水补充湖泊生态用水提供了条件[6]。

3.3 以制度建设保障生态水量

ⓐ将生态用水全面纳入宁夏水资源配置体系，在水资源确权工作中，预留生态用水；ⓑ建立生态用水预警机制，将湖泊最低生态水位作为控制目标，当湖泊低于最低生态水位时，采取应急调度或生态补水措施，缓解水生态危机；ⓒ建立水生态补偿制度，建立水生态补偿的办法和基金，解决生态补水经费来源，以市场调节的方式增加生态水量。

4 结 语

阅海湖是银川市面积最大、地貌保持最完整的一块生态湿地，近年来，阅海湖生态水量虽然能够满足，但随着经济社会的不断发展，水资源供需日益紧张，为落实黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设提出的水资源集约利用新要求，科学计算阅海湖的生态需水量，提出阅海湖的生态用水保障措施非常必要。本文采用水平衡原理，统筹考虑降水、蒸发和渗漏等要素，计算出阅海湖生态需水量，并从深度节水、开源截污和制度建设3个方面提出了保障生态用水的具体措施，为阅海湖生态用水的保障提供了技术支撑。同时银川市应进一步加大污水治理，恢复沟道等天然补水通道，建立完善健康的生态补水体系。