地方生态需水量研究论文

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论文关键词生态水环境；需水量定额；阈值；新疆

论文摘要新疆是我国典型的内陆干旱区，水资源对新疆的经济社会发展、稳定和安全的作用很大。介绍了新疆生态水环境状况、生态需水估算，并进行评估，估算出新疆需水量的基本定额和阈值，以期对新疆的生态水环境状况的改善有所帮助。

新疆是我国典型的内陆干旱区，区内有天山、阿勒泰山和昆仑山，具有”三山夹两盆”的地貌特征。因高山拦阻高空水汽，山区降水较多，加之高山长年积雪形成“固体冰川水库”的调节，形成了570多条大小河流以及博斯腾湖、乌伦古湖、艾比湖等大小不等的100多个湖泊。

新疆远离海洋气候，干旱少雨，蒸发强烈，降水大于100mm区域有部分荒漠植被生长，其他区域多为沙漠和荒漠戈壁，形成干旱区典型的荒漠生态系统；傍河、湖而生的天然植被，多分布于地下水位较高的河道漫滩、低阶地、湖滨及低洼地，依靠洪水漫溢或地下水维持生命，沿河形成宽窄不一的由乔木、灌木、草本等植被构成的绿色群落带。这些大小不等、相互分隔的近800个绿洲，形成了新疆独特的天然绿洲生态系统。有水则绿洲，无水则沙漠的水生态环境，对新疆经济社会发展、稳定和安全作用重大。

1生态水环境状况

新疆水生态环境恶化，主要是人为垦荒造田等活动所致。1950~2006年间灌溉面积增加4.5倍之多，约370万公顷草地被开垦；引用水由160亿立方米增至508亿立方米，增加3.2倍；灌溉渠道由6km剧增近36万千米。大规模水土开发使河流下泄水量剧减，河流湖泊萎缩，湿地减少，水土流失、草地退化沙化、耕地次生盐碱化等状态不断加重：塔里木河三源流阿克苏河、叶尔羌河、和田河进入干流的水量在20世纪60年代为51.8亿立方米，20世纪90年代减少到42亿立方米；干流来水减少导致下游河道断流，1972~2000年，塔里木河大西海子以下河道断流长达28年，下游的尾闾台特玛湖于1972年干涸。

流域灌区大量灌溉引用水，加之灌溉工程设施不尽配套以及节水意识不强等问题，使大水漫灌高定额用水现象普遍，造成水资源浪费，土壤养分流失和土壤次生盐碱化。据统计，新疆约有1/3的耕地受到土壤盐碱化不同程度的影响。

干旱脆弱的水生态维持，取决于水资源的合理开发利用、配置和有效保护，生态需水定位、定量及以管理实现生态水量的基本保障等问题十分重要。

2生态需水量估算

目前生态环境需水量估算法应用较多的方法主要是河道流量增量法、统计分析法、流量持续时间曲线法、栖息地排水法和水利额定法等。新疆天然生态系统需水主要包括三部分：一是570.7万公顷湿地草甸需水量150.9亿立方米；55.4万公顷荒漠河岸林需水量10.4亿立方米；2.49万公顷河谷林需水量1.3亿立方米；98.1万公顷灌木林需水量16.1亿立方米，合计178.7亿立方米。二是博斯腾湖、乌伦古湖、艾比湖3个重要湖泊需水量27.4亿立方米。三是重要河道生态需水量1.5亿立方米。三项合计需水量约208亿立方米。贾宝全依据部分试验资料，对新疆1995年生态用水进行初步估算：生态用水总量238亿立方米，其分布是北疆占17.8%、东疆占5.4%、南疆占76.8%，其中天然植被生态用水量最大。唐德善认为，新疆沙漠和沙化土地面积达31.54万平方千米，生态缺水严重，估算生态需水量为255亿立方米。

已有分析得出生态需水量为208~255亿立方米，笔者认为，已有成果差异较大且留给的生态水量偏小，尚需讨论。

3生态需水量评估

3.1生态需水利用定位

荒漠和天然绿洲是新疆典型的2种生态系统。依降水量不同，天山南部塔里木河流域和东部吐鲁番及哈密盆地为极端干旱型荒漠，该区降水不足100mm，植被覆盖度稀少或无植被生长；天山以北准噶尔盆地为一般性干旱沙漠，降水量150mm左右，荒漠植被有一定覆盖度，植被基本依靠天然降水维护，具有一定的防风固沙效果。其保护和自然修复的主要措施是防止人类活动对其造成的破坏，关键措施在于控制耕地的扩张和过度放牧，减少风蚀、流沙和土地沙化。但以人工草地替代荒漠草场部分，可纳入生态用水。天然绿洲生态系统沿河流分布，河流水量补给是天然绿洲的生存基础，因此，天然绿洲生态系统需水是主题。

3.2生态需水量基本定额

（1）草地生态分布与需水要求。新疆从平原到山地发育有荒漠、草原、草甸、沼泽等四大草地类型，总净面积4709.89万公顷。草原草地和荒漠草地类，荒漠植被基本依靠天然降水维护；而草甸草地和沼泽草地类主要依靠地下水和河水补给，因而需考虑生态需水补给。因此，需生态给水分布面积为1391.66万公顷。其中河岸生态林面积156万公顷，占11.2%；草地生态面积1235.66万公顷，占88.8%。干旱区生态需水定额问题。参考我国西部干旱地区人工和天然类草地需水量一般500~600mm；中等或干旱条件下的草类，一般灌水4~5次，灌水定额90mm，灌溉定额360~450mm，扣除新疆平原区可能的年均降水150mm，则草类生态需水定额约210~300mm，平均255mm，于是，新疆需生态给水面积估算的生态水需量约315亿立方米。

（2）河流生态需水量。新疆现有荒漠河岸林、河谷林、灌木林面积约156hm2，灌木类河岸生态林需水量高于草类，参考草地需水量500~600mm，取均值并扣除年均降水150mm，得出400mm作为估算定额。于是，河岸生态林需水量约62亿立方米。

（3）湖泊生态需水量。博斯腾湖、乌伦古湖、艾比湖，是新疆干旱内陆区3个极其重要的湖泊生态区，生态需水量维持十分重要，需考虑入湖的基流问题。以入湖基流50%考虑，则三大湖泊生态需水量应不低于23亿立方米，这是因为：①博斯腾湖是我国最大的内陆淡水湖，湖泊面积240km2，平均深度10m，年均入湖径流量26.8亿立方米，经孔雀河出流12.5亿立方米，最后汇入罗布泊。博斯腾湖生态需水量必须维持13亿立方米。②艾比湖，历史上水面积最大时达1200多平方千米，年入湖水量12亿立方米，因上游开荒截流，年入湖水量只有5亿立方米。艾比湖生态需水量必须维持6亿立方米。③乌伦古湖在新疆准噶尔盆地北部和阿尔泰山南麓，是我国十大淡水湖之一。水域面积1000多平方千米，是乌伦古河的归宿地，20世纪50年代每年补给乌伦古湖的水量约8亿立方米；70年代补水量每年仅1.7～2.0亿立方米，因此，乌伦古湖生态需水量必须维持4亿立方米。

因此，新疆生态需水初估总量约400亿立方米。其中：草地生态315亿立方米，占78.8%；河岸生态林62亿立方米占15.5%；主要湖泊生态需水23亿立方米，占5.7%。

3.3生态需水阈值

生态系统受自然，特别是人类经济活动影响，系统组成、结构和功能将发生变化。但生态系统本身具有一定的自我调节和缓冲性能，即生态”生态阈限”。当扰动超过了生态系统阈值，生态系统会恶化或崩溃。生态水临界阈值是一个复杂的问题，需要考虑河流年际年内变化，研究和判定生态基流水阈值。根据来水量差异，丰、平、枯水年会导致湿地不同的生态特征，特别是湿地边界的明显变化，因而以不同年份作为评价基础，生态环境需水量的计算结果会明显不同。笔者认为，以基本生态水为基数的上、下各10%考虑，新疆干旱区生态需水宜360~440亿立方米，生态需水量基本阈值应是400亿立方米。

全疆地表水径流总量为884亿立方米，目前地表水引用量已达468亿立方米，留有生态水约416亿立方米，生态水安全保障量须是400亿立方米，底线为393亿立方米。

4参考文献

[1]贾宝全，慈龙骏.新疆生态用水量的初步估算[J].生态学报，2000，22（2）：243-250.

[2]陈玉民，郭国双，王广兴.中国主要作物需水量与灌溉[M].北京：水利电力出版社，1995.

[3]刘洁，王先甲.新疆玛纳斯流域生态环境需水分析[J].干旱区资源与环境，2007（2）：104-109.