塞罕坝太阳湖景区湖区生态需水量初探

2023-09-15单志学

河北水利 2023年8期

单志学王策

太阳湖又名东大湖，是御道口牧场草原森林风景区最早开发，也是最主要的一个景点。太阳湖是一个天然湖泊，靠东的一面呈圆形，由东向西，水面逐渐缩小，从整体上看是一个椭圆形的湖泊。太阳湖为塞罕坝区域生态用水提供了可靠的保障，御道口牧场太阳湖景区生态需水量的计算和研究，对改善御道口牧场水环境、改善水生动植物生存条件、增强御道口牧场及湿地蓄水能力、水源涵养能力、水资源合理配置能力等都具有十分重要的意义。

通过查询相关文献，发现关于对塞罕坝区域林场、牧场、湖区的生态需水研究极少，其中大多数仅仅对湖区总水量及动植物情况进行了简单介绍。查询到的太阳湖景区湖区地质资料信息显示，湖区水量补给很大一部分为上升泉水补给。此次研究，通过对水文基本参数进行现场实际监测，确定了太阳湖主要水文参数基本数据，并对湖区最小生态需水量进行计算，这对塞罕坝区域水生态建设具有重要意义。

1.区域概况

御道口牧场地表水资源丰富，全场有大小河流13 条，小滦河贯通南北，是场内的主要河流，其两侧均发育有许多平行状支流，集水面积超过50 km2的有6 条，其中东侧主要有双岔河、如意河、红河子河、西牛场河4 条；西侧有头道河子河和三座山河2 条。众多河流一起构成了密集的水系。御道口牧场内湿地属坝上沼泽湿地类，以草甸沼泽、天然湖泊、河流为主的天然湿地共13333 hm2，除河流外，有天然湖泊21个，天然泉47 处。较大的湖泊有迎丰湖、桃山湖、月亮湖、东大湖（太阳湖）等，多由凹形盆地构成，湖水主要由上升泉潜水补给，降水仅作补充。常年水量比较稳定，且多为淡水。河流两侧、湖沼四周植被较好。御道口牧场内的小滦河是滦河源头之一，是京津重要的水源涵养地。

1.1 地理位置

太阳湖景区位于御道口牧场总场部北25km 处，景区总面积10.4 万m2。中心为天然湖泊，水域面积8.55 万m2。由缓丘陵天然次生灌木丛林地、湿地、湖泊和河流组成，这里有高山、湖泊，还有一望无际的大草原，游人在这里可以划船、祭敖包，还可以体验骑马、坐勒勒车观草原等一系列参与性活动。

1.2 湖泊位置及水面面积的确定

本次分析以湖区为研究对象。自2022 年3 月至今，在汛期和非汛期对湖泊名称和水面面积进行了资料查询和实地测量，各月调查水面面积见表1。通过计算，选定2023 年6 月份数据为代表数据，水面面积为85544 m2，集水面积为2.75 km2。

表1 太阳湖水面面积调查（单位：m2）

2.湖区最小生态水位计算方法

根据《河湖生态环境需水计算规范》，将水文统计资料中的年最低水位的多年平均值或90%年保证率法的水位（H平均）作为参考值。综合选取水位的最大值作为最小生态水位，即：

式中：

H1—湖区的死水位，m；

H2—上层典型鱼类生存水位，m；

H3—野生鱼类生存和繁殖所需的最低水位，m，本文取值为（H0＋1.5m）；

Hmin—湖区最低生态水位，m；

H平均—水文统计资料多年平均年最低水位或90%年保证率法的水位，m，计算中根据实际资料情况选取确定方法；

H0—一般湖底高程（高程信息参照附近水文站基准水准点高程），m；

Δh—1.5m。

3.太阳湖水位监测点选取及主要特征参数

按照太阳湖湖底高程的变化趋势，选取监测点的密度要控制湖底高程的变化，本次计算选择5 个监测点用于监测太阳湖湖区不同位置、不同时间的水位特征值，5 个监测点分别为：湖心位置A，次第向湖外延伸，依次分别为B、C、D、E，监测点位置见图1，通过监测和调查，太阳湖主要水文基本参数为：水面面积8.55 万m2，长度560 m，最大宽度170 m，需水量23.78 万m3，平均宽度为153 m，平均水深为2.78 m，太阳湖水位特征值：湖底高程为观测点D 位置处，观测点D 处高程最低，记为0 m，90%年保证率的水位为2.11 m，湖区的死水位为1.39 m，均通过观测点D 计算得来。

图1 太阳湖监测点布置图

4.太阳湖最小生态水位、最小生态需水量计算结果

根据以上数据由式（1）（2）计算湖泊最小生态水位，这里假定湖底高程为0 m，根据走访、观测、历史资料统计和洪痕调查确定，太阳湖水位历史最高为4.25 m。H0为湖底高程，高程信息应参照附近水文站基准水准点高程测量取得，但离附近水文站较远，最低为1.39 m。90%年保证率的水位为2.11 m。太阳湖鱼类品种丰富，目前已实际监测到的鱼类有7 种，分别隶属3 目4科7 属，有细鳞鱼、鲫鱼、棒花鱼、北方花鳅、泥鳅、麦穗鱼、鲇鱼，适宜生存水深为1.50 m 左右。根据式（1）（2）计算，将90%年保证率的水位2.11 m 作为太阳湖最小生态水位；该水位能够保证水生动植物的正常生存。具体计算结果见表2。通过测量和观测，当水位为2.11 m 时，太阳湖水位面积为4.9 万m2，从而得出太阳湖最小生态需水量为10.34 万m3/年。将设置的A、B、C、D、E共5 个观测点进行固定，设置水尺，安排人员随时观测水位并记录，再将观测到的数据和最小生态水位2.11m 进行对比，为相关管理部门是否建设太阳湖补水工程以及何时进行补水提供决策依据。