保护内陆河流域湿地水资源环境

3.6.1　保持湿地现状的地下水位埋深条件

前已述及，张掖城区以北地下水位埋深大部分地段小于3m，地势低洼地带地下水溢出地表，形成常年性积水的河流水域、草本沼泽湿地以及季节性积水的内陆盐沼、泛洪平原湿地。由此可见，浅埋的地下水是形成张掖城区北部湿地的主要原因。因此，地下水位埋深，是保持湿地存在与发展关键指标

植被是通过根系吸取地下水而保障其正常生长的，其植物根系深度是有一定限度的。地下水的埋深直接影响植被的生长环境，如果地下水位埋藏深度超过了植物根系所能达到的范围，将导致植被萎缩与退化。

保持湿地生态环境，具有一定的目标性。不同的湿地类型、维系不同的生态功能以及不同的自然地理条件，其湿地生态系统建设和保护目标也不尽相同。对于张掖城区北部湿地保护区而言，“维系现状、适当修复”是目前的保护目标。

确定了保持湿地生态环境的目标，就必须确定在此目标下的地下水位埋深临界值。

湿地保护区地下水是黑河流域地下水系统的组成部分，黑河流域出山径流量的变化以及黑河河道过水时间长短直接影响着湿地保护区的地下水位埋深的变化。

黑河多年径流量统计（表4-43）显示：黑河来水在20世纪五十年代相对较丰，六十年代渐降，至七十年代最枯，八十年代偏丰，九十年代以平水为主。21世纪以来，随着大气系统变化引起的祁连山西部降水量的增多和冰川融水的增加，黑河出山径流量呈现缓慢增加的趋势，21世纪2001年～2007年黑河年平均来水量为17.23×108m3。

表4-43　黑河莺落峡站径流量统计表

续表

利用黑河莺落峡站1944～2007年径流量资料，采用频谱分析法，对2008—2017年黑河出山径流量预报结果（表4-44）表明：未来10年内年平均径流量为16.71×108 m3。

表4-44　莺落峡站径流量预测结果

湿地地下水位埋深临界值的确定应充分考虑保持湿地现状的同时，还要顾及到湿地区内农耕区不至于因地下水位变化而产生负面环境地质影响。

21世纪2001年—2007年平均来水量介于2004—2005年来水量之间，2005年9月区内地下水位出现大幅度上升，引起了一系列环境地质灾害。

因此，将2005年（属黑河径流量平水偏丰年）8月潜水水位埋深（湿地保护区内86号孔为1.02m）确定为保持湿地现状的地下水位埋深临界值。

本次调查的水位埋深，与调查区内长期观测资料进行对比分析，2005年8月平均水位低于本次调查0.16～1.10 m（表4-45）。湿地保护区内0.16～0.23 m，取平均值0.20 m。保护区外0.97～1.10 m，取平均值1.00 m。湿地保护区周边取0.50 m。

依据本次调查资料，按不同区域水位变幅值，推算各调查点2005年水位埋深，编制保持湿地保护区现状的地下水位临界值埋深图。以此作为湿地生态需水量计算的依据。

表4-45　2005与2007年水位埋深变幅值统计表

3.6.2　保持湿地现状的生态需水量

湿地生态用水量是为解决湿地生态问题及实现湿地保护管理目标所需要的水量，也就是指湿地为维持自身发展过程、保证基本生态功能的发挥所需要的水量。湿地生态系统具有脆弱性，因此湿地生态保护的首要原则是生态用水必须优先得到保证，只有这样才能保持脆弱的生态平衡，不至于导致生态系统趋向失衡。

湿地生态用水量计算同样具有一定的目标性。不同类型的湿地有不同的生态建设和保护目标，维系不同的生态功能，保护不同的物种，湿地生态系统所用的水量也不同。因此湿地生态用水量是一个时间、空间的变量，具有时空变化性。一般情况下，根据不同类型湿地对水的不同需求，将生态用水量划分为最大、最小和适宜生态用水量。最大生态用水量是指在充分供水等优越条件下，植被等生物处于最佳生存状态、生态系统各生态功能都能相互协调的需水量。适宜生态用水量，是生态系统处于稳定状态时维持生态系统功能正常运行所需水量。最小生态用水量是指在生态环境不再退化条件下生态系统所需水量。此时最小生态用水量与生态耗水量相等。在生态保护目标确定的前提下，主要采用能够维持湿地基本生态功能的最小需水量。

按照湿地生态环境的基本特征、表现、生态保护管理目标，张掖城区北部湿地需水量主要包括湿地植被蒸腾量、湿地土壤蒸发量、以地表水形式流出区外的泉水溢出量、灌溉引污水量以及景观建设需水量等。

各项用水量的计算均以湿地保护区地下水位临界值埋深图为依据，计算面积以甘州区水务局提供的《张掖市甘州区城北湿地保护区现状调查报告》及“张掖城区北郊湿地河流水系图”所标示的植被分布范围为准。

1.植被蒸腾量

植被蒸腾量是指植物根系从土壤等吸收水分后，通过叶面、枝干蒸发到大气中的生理过程所需水量。包括人工植被蒸腾量和天然植被蒸腾量两部分。计算植被蒸腾量921.47×104 m3/a（表4-46）。

表4-46　湿地保护区植被蒸腾量计算表

2.湿地土壤蒸发量

该部分量是指无植被区（含内陆盐沼、泛洪平原）陆面蒸发量。计算土壤蒸发量195.04×104m3/a（表4-47）。

表4-47　湿地保护区土壤蒸发量计算表

3.泉水溢出量

据泉3长期观测资料，2005年年平均流量为95.63 L/s，2007年平均流量为125.4 L/s。因此，可将2005年泉水溢出量与2007年泉水溢出量比拟计算，作为保持湿地现状条件下的泉水溢出量。

Q=Q溢出·（Q2005/Q2007）

式中：Q—湿地保护区内2005年泉水溢出量（104 m3/a）

Q溢出—湿地保护区内2007年泉水溢出量（104 m3/a）(www.xing528.com)

Q2005=泉3（2005年）年平均溢出量（L/s），取值98.4

Q2007=泉3（2007年）年平均溢出量（L/s），取值125.4

经计算，2005年湿地保护区内泉水溢出量为6895.12×104 m3/a

4.农灌需水量

湿地保护区内农田、林地灌溉需水量，依据地下水资源计算，田间引水量1654.09×104 m3/a，渠系损失量218.27×104 m3/a，合计1872.36×104m3/a。

5.景观建设需水量

主要是指湿地公园内人工湖由陆面蒸发变为水面蒸发，增加的蒸发量。

计算公式：Q=S·γ/1000，式中，Q—人工湖水面蒸发量（104 m3/a）

S—人工湖面积（m2）（从张掖城区北郊湿地河流水系图查得）γ—水面蒸发强度（mm/a）

经计算，人工湖水面蒸发量68.93×104 m3/a、相同面积陆面蒸发量3.93×104 m3/a，景观建设需水量65.00×104 m3/a（表4-48）

表4-48　人工湖蒸发量计算表

综合上述，保持湿地现状的生态需水总量为9948.99×104 m3/a。其中，泉水溢出量占69.3％；植被蒸腾、陆面蒸发、灌溉及景观建设占30.7％（表4-49）。

表4-49　生态需水量计算表

根据湿地保护区地下水资源计算评价结果，天然补给量为13648.93×104 m3/a。由此可见，湿地保护区生态需水量是有保证的。然而，受水文地质条件及水资源利用格局限制，保持湿地保护区现状，仍需要向湿地区内补充水量。

3.6.3　湿地保护区所需补充水量及补水方案

1.所需补充水量

所需补充水量是指现状水资源利用格局下，湿地保护区内正在利用，而在实施保护与治理过程中将要失去的水资源量以及增加的水资源需求量。共由四部分组成：

（1）现状用于灌溉的污水截引量

湿地保护区截引污水灌溉的农田、林地在清污分流实施后，将失去灌溉水源，水量缺额需要通过湿地保护区外部调水补充。补充量等于现状条件下湿地保护区内灌溉引污利用量643.1×104 m3/a（其中阿薛渠系545.1×104 m3/a，东泉渠系98×104 m3/a）。

（2）现状用于灌溉的地下水开采量

四大泉域在湿地保护区内都有用于农业灌溉的开采井，其中东泉泉域有11眼，年开采量75.04×104 m3/a；阿薛泉域16眼，年开采量196.40×104 m3/a；庚名泉域10眼年开采量104.27×104 m3/a；新河泉域5眼，开采量约5.0×104 m3/a。按照目前确定的湿地保护区治理预案，阿薛泉域及东泉泉域内的地下水开采井需要关停，该区域内将缺少灌溉水量179.31×104m3/a。

（3）景观建设所需的增加水量

景观建设中开挖的人工湖等人工地表水体，使原来由陆面蒸发变成了水面蒸发。因水面蒸发量（蒸发强度为1650 mm/a）远大于陆面蒸发量（蒸发强度94.7 mm/a），为保持水位在一个相对稳定的高度而不持续下降，就必须向人工地表水体小水量连续补水或大水量间歇性补水。所需水量也需要调水补充，补充量等于相同面积水面蒸发量与陆面蒸发量之差，该项量为65.00×104 m3/a。

（4）现状条件下灌溉需水量缺额

根据《张掖国家城市湿地公园规划设计水资源现状调查报告》，该水量缺额为145.00×104 m3/a。

（5）补水总量

综合上述分析，在不改变湿地保护区内地表水与地下水现状利用比例的前提下，共计需要向湿地保护区补充水量853.1×104m3/a。

若关停东泉泉域与阿薛泉域的农业灌溉开采井，则需要补充水量1032.40×104 m3/a。

补充量中不包括引水渠系在湿地保护区外的沿途损失量（渗漏以及水面蒸发）。

2.补水方案

引水补充有两种方案：

（1）从盈科干渠引地表水入城，经饮马河、进入东环路外侧芦苇池，依据东泉渠系和阿薛渠系农业灌溉需水量，部分水量引入东泉渠系，部分水量经东环路外侧芦苇池，穿越昆仑大道，引入北环路芦苇池，进入阿薛渠系。

（2）疏浚东环路及北环路芦苇池，截引部分地下径流，同时也可以降低城区地下水位，水量不足部分依靠引地表水补充。该方案可行性需要另做工作进行论证。考虑到实施湿地保护区治理与保护的紧迫性，目前应采用方案（1）。

若不考虑关停区内农业开采井，向湿地保护区内补充的水量，只是水源发生了变化，与现状用水量相比并未增加，根据86号观测孔地下水位预测，2008～2010年地下水位变幅-0.18～0.01 m，地下水位仍然维持在现状水位。

若关停区内农业开采井，对湿地保护区潜水水位会有一定影响，但不会形成大幅度上升。因为区内农灌井深度一般100～120 m，以开采承压水为主。因此农业开采井的关停与否，对湿地生态影响较小。

湿地生态的变化是一个持续的动态过程，人类活动对其所产生的影响也有一定的滞后性。若在湿地保护区内进行大的人为活动，影响了水资源利用格局以及地下水位埋深发生变化，必然会产生相应的生态环境变化。因此，对湿地保护区内可能产生这种影响的人为活动应进行相应的论证。限于本次工作目的任务要求以及总体规划的不确定，未做此项工作。