河口生态系统位于河流与海洋系统的交汇处,径流与潮流的掺混造成河口地区独特的环境和生物组成特征。河口生态系统主要特征表现在淡水与盐水的混合,这也是河口生态系统营养物质富集并成为重要生物栖息地的根本原因。河口生态环境需水量具有明显的空间差异性,即不同的河口生态系统对水量的需求不同。同时,河口地区环境的季节性和周期性变化又使得其生态系统始终是一种动态平衡,即河口生态环境需水量又具有显著的时间差异性。河口生态环境需水量(F)可划分为水循环消耗需水量(Fa)、生物种群分布需水量(Fb)及河口生物栖息地需水量(Fc)等三部分进行计算[34]。
1.水循环消耗需水量
(1)蒸发消耗需水量Fa1。蒸发消耗需水量是指保证蒸发需要的淡水量,计算公式如下
(2)土壤需水量Fa2。由于河口地区常年积水,系统渗漏需水量可忽略不计,因此只需要根据土壤含盐量的不同等级(如将土壤含盐量划分为0.6%、0.4%、0.2%等三个等级)等因素计算相应的土壤需水量,计算公式如下
式中:α为田间持水量或饱和持水量百分比,根据土壤生态系统类型而定;γ为土壤容重;H为土壤厚度;As为土壤面积。
(3)水循环消耗需水量Fa。水循环消耗需水量即是蒸发消耗需水量与土壤需水量之和,即
2.生物种群分布需水量
河口生物种群分布需水量Fb根据不同生物的生物量及其自身含水量进行计算,计算公式如下
式中:Fbi为第i种生物种群需水量;βi为第i种生物自身含水量;Wi为第i种生物量;Ab为生物分布面积;h为水域平均水深。
实际计算中,生物种群可划分为初级生产者、次级生产者和较高营养级分别计算(见表3.3)。
表3-3 河口生态系统生物种群需水量计算参数
3.生物栖息地需水量
(1)淡水生物栖息地需水量W1。河口湿地因广阔且相对平静的水面使得其水生生物丰富,从而成为珍稀、濒危鸟类的重要栖息地。河口湿地水面面积和水深是其控制指标,故淡水生物栖息地需水量计算公式如下
式中:n为河口湿地水体换水周期,次/a;β为湿地水面面积占湿地面积的百分比;Aw为湿地面积;H为湿地平均水深。
(2)盐度平衡需水量W2。河口地区洄游性鱼类对栖息地的要求主要反映在喜爱温度、盐度和营养物分布等指标上,而各项指标与河道径流量的变化密切相关。河口盐度平衡需水量研究的目的就在于确定河口及其临近海域合理的盐度,为河口洄游性鱼类提供理想的栖息地。由于不同河口目标盐度不同且具有显著的季节性,因此河口盐度平衡需水量一般分季节进行计算,即(www.xing528.com)
式中:λi为第i季淡水在河口区水体中所占的比例;Si为第i季外海盐度;S0i为第i季河口目标盐度;V为河口外海滨水体体积;A0为从河流进口(0潮界)至口外海滨段的咸淡水交界处的水域面积;H0为河口外边界处平均水深。
(3)泥沙输运需水量W3。为了防止河道泥沙在河口的淤积,必须保证河口的泥沙输运需水量,计算采用下式
式中:Q为泥沙年淤积量;C为河流冲泄流能力,可采用水流挟沙能力表示。
(4)生物栖息地需水量Fc。由于生物栖息地需水量中的盐度平衡需水量和泥沙输运需水量为非消耗型水量,两者之间具有兼容性,在计算生物栖息地需水量时取其大者即可。因此,生物栖息地需水量为
4.河口生态环境需水量
河口生态环境需水量(F)就是水循环消耗需水量(Fa)、生物种群分布需水量(Fb)及河口生物栖息地需水量(Fc)等三部分之总和。即
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