维普资讯 http://www.cqvip.com 第２９卷第７期 ２００７年７月 人民黄河 Ｖｏ１．２９．Ｎｏ．７ ＹＥＬＬ０Ｗ ＲＩＶＥＲ Ｊｕ１．，２００７ 【水资源】 黄河河口淡水湿地生态需水研究 王新功，徐志修，黄锦辉，王瑞玲，娄广艳，葛 雷 （黄河水资源保护科学研究所，河南郑州４５０００４） 摘要：根据河口湿地生态系统的结构特征及功能要求，提出了黄河河口湿地生态需水的概念及内涵，介绍了河口湿地 生态需水研究的思路及计算方法，对湿地合理保护规模、湿地指示性物种及不同生态用水配置的生境适宜性进行了初步 研究。同时，指出了研究中需要加强的一些问题：①如何合理确定湿地的保护规模、状态，达到生态保护与经济的协调发 展；②如何针对不同的河口生态系统状况及保护功能要求，做到宏观与微观相结合、动态与静态相结合；③湿地生态需水 量的配置方式、可行性及其实现的有效措施与方法。 关键词：生态需水；淡水湿地；河口；黄河 中图分类号：ＴＶ８５６；ＴＶ８８２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—１３７９（２００７）０７—００３３－－０３ 河口生态系统位于河流生态系统与海洋生态系统的交汇 处，海陆间的交互作用使得河口生态系统具有独特的环境特征 和重要的生态服务功能，同时，也使得其成为相对脆弱的生态 系统。近年来，黄河进入河口地区的水沙量减少、河道渠化、农 业开发和城市化的影响，使黄河河口生态系统尤其是作为黄河 河口重要生态单元的黄河口淡水湿地出现了生态退化、面积萎 缩、生物多样性衰减等生态失衡问题，威胁着黄河三角洲生态 系统的稳定和经济社会的可持续发展。研究黄河口湿地生态 在作为珍稀濒危鸟类的栖息地及维持河口生物多样性方面起 着十分重要的作用。 ２研究方法 ２．１湿地生态需水的概念与内涵 湿地的生态环境需水量与河流、湖泊等其他类型的生态环 境需水量有着显著的不同。基于湿地功能、保护目标界定和需 水计算途径的不同，不同的研究者对湿地生态需水量的观点也 不相同。崔保山 指出湿地生态环境需水量可分为湿地生态 需水量和环境需水量两个部分，其中生态需水量是指为了解 决生态问题（如保护水生生物、生态防护林等）所需要的水量； 崔丽娟 认为湿地生态用水的概念和内涵可以按照湿地生态 环境的基本特征、表现、生态保护管理目标及湿地所呈现出的 效益来定义。根据生态环境需水量的概念、河口湿地生态系统 的特征及功能，笔者认为河口湿地生态环境需水量是指维持湿 地生态系统平衡和正常发展、保障湿地系统基本生态功能正常 需水，建立湿地生态用水评价标准体系，已成为新时期维持黄 河健康生命亟待解决的关键问题之一。根据中国与荷兰王国 双方政府签署的水利科技合作研究协议，黄河河口湿地生态需 水将作为科技合作的先期重点研究课题，基于此，黄河流域水 资源保护局与荷兰Ａｈｅｒｒａ绿色世界研究中心联合开展了黄河 河口淡水湿地生态需水研究，旨在结合中荷两国在水资源、景 观生态、湿地恢复等方面的先进技术与经验，探讨黄河水资源 配置与河口生态效应的响应关系，研究黄河河口湿地适宜的生 态需水量及优化配置方案，为黄河水资源优化配置、河口湿地 修复及景观生态建设提供技术依据。 发挥所需的水量。因此，湿地生态需水不单单是湿地中具有生 命的生物体的需水，而是指一个特定区域内的生态系统的需 水，它一般包括湿地植物需水、湿地土壤需水、野生生物栖息地 需水、补给地下水需水、净化污染物需水等。对于河口湿地而 １研究区概况 黄河三角洲泛指黄河在人海口多年来淤积延伸、摆动、改 道和沉淀而形成的一个扇形地带，属陆相弱潮强烈堆积性河 口。根据白军红＿ 等的研究，黄河口三角洲湿地总面积为 ｌ６ １８５．８８ ｋｍ ，其中滨海湿地占５１．１％，沼泽与草甸湿地占 １３．８％，河流湿地占９．２％；人工湿地中水利工程建筑湿地占 ２１．０％，水田和盐田湿地占４．９％，滩涂湿地和沼泽与草甸湿地 分别占湿地总面积的４１．２２％、２４．６４％和４．４８％。由于黄河河 口摆动和河道多次决堤改道，因此此处形成了全国面积最大的 一言，还应包括防止岸线侵蚀及河口近海的生物需水。由湿地生 态需水的定义可知，湿地生态需水不但与生态系统中生物群体 的结构有关，而且还应与气候、土壤和其他环境条件有关，其 值的确定应以所研究湿地内部存在的具体生态过程及其特定 的生态环境功能为基础。 收稿日期：２００７—０１—１６ 基金项目：中荷合作重点治黄科研项目。 作者简介：王新功（１９７４一），男，河南商水人，工程师，硕士， 块新生湿地，而且还在不断地向海洋延伸、扩大，正是这一新 生湿地组成了黄河三角洲湿地的主体。黄河口湿地生态系统 主要从事水资源保护与生态环境保护研究工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・３４・ 人民黄河 ２００７钲 根据湿地生态需水的内涵，黄河河口湿地生态需水应具有 以下３个特征． 水资源变化之问的响应关系研究也是湿地需水计算考虑的关 键因素。 （１）阈值特征。对于任一生态系统，生态环境需水量都是 由最小（下限）和最大（上限）需水量临界值（阈值）限定的一 系列区问值构成，介于上限值和下限值之问的值就是合理生态 需水量 ｊ。一旦超越阈值，系统的某些物质平衡关系就会遭 到破坏，系统的某些基本功能就会明显减弱，系统的健康就会 受到损害并趋于恶化甚至衰亡。面对不同的系统和不同的功 能需求，生态环境需水量可以以不同的形式出现。河口湿地生 ３初步结论 ３．１湿地合理保护规模 黄河三角洲湿地面积广阔，类型多样，既有天然湿地的各 种类型，也有人工湿地如水田湿地、水库湿地、沟渠湿地等。不 同的湿地保护规模、保护质量所需的水量差别较大，黄河水资 源匮乏，要使黄河有限的水资源得到高效利用，达到生态保护 态需水研究的主要目的在于确定河口生态系统健康的最佳需 水特征，把握河口湿地的生态需水规律，确定河口湿地生态需 水的阈值范围，从而满足不同生态功能的需水要求。因此，把 河口湿地生态需水划分为最大、最小及适宜生态需水３个等 级。 （２）水量水质并重。河口湿地生态需水首先应满足湿地各 生态保护目标对水量的要求，同时也要具备较好的水质，以满 足河口湿地水生生物及其栖息地对污染物、泥沙与营养盐等的 限制或需求。 （３）时空差异性。河口地区年内季节问气候的变化及降水 量、蒸发量和生物种群分布的周期性变化，使得生态系统需水 量随时间变化，湿地生态系统的动态平衡也要求湿地生态需水 量的变化符合河口径流的自然分配状况，同时由于地形、地貌 及河口规模不同，因此不同河口生态系统或不同生态单元对水 量、水质及相应时问的要求不同，生态需水量具有空间差异性。 ２．２湿地生态需水计算的思路与方法 （１）研究思路。首先从生态学及水文学角度入手，借助生 态观测和遥感、地理信息系统等技术手段，通过资料收集和现 场踏勘，掌握三角洲天然淡水湿地生态系统发育现状、群落构 成隋况，识别优势种群和指示性物种，研究优势种群和指示性 物种的生态需水规律，掌握湿地指示性物种分布与湿地水位变 化之间的规律，确定湿地指示性物种的生长繁衍对湿地水深的 要求；然后，对不同的生态用水配置所带来的景观生态变化进 行适宜性分析，确定湿地最适宜的生态需水量及其配置方式， 并提出实现的对策措施。 （２）计算方法。湿地生态需水的计算方法很多，主要可分 为两类：一类是水文学方法，另一类是生态学方法。水文学方 法主要从湿地生态系统的整体性出发，根据湿地生态系统的水 文生态特征及功能，以系列的历史数据为依据建立湿地生态水 文模型，对湿地生态需水量进行计算；生态学方法根据湿地生 态系统的组成及功能特征，把湿地生态需水分成几个组成部分 分别进行计算。前者从宏观方面对湿地需水进行研究，后者从 微观方面对湿地需水进行研究，在实践中，将两者结合起来进 行需水量研究是最理想的。该次计算以湿地生态系统的结构 调查分析及湿地主要物种生理需水研究为基础，不但考虑湿地 各物种组成的生态需水，而且从系统的完整性及生态功能与价 值出发，对湿地的需水量进行系统考虑，综合确定河口湿地合 理的需水量。其中，对湿地指示性植物、指示性动物需水机理 及规律的研究是湿地需水计算的基础，对河口湿地演变与黄河 与经济发展的双赢，就必须确定不同水平年湿地合理的保护规 模，这是进行湿地生态需水量计算的前提。 确定湿地合理的保护规模需从以下几个方面考虑：一是河 口生态系统健康稳定的需求；二是社会或人们的需求；三是黄 河水资源的现实与可能。也就是说，确定合理的生态保护规模 不仅要考虑河口自然生态系统健康的需要，同时还要考虑人们 的价值取向以及实现的可能性。借助遥感、ＧＩＳ技术，笔者调查 分析了近几十年黄河河口湿地的面积、质量变化及其与黄河水 资源的关系，分析了黄河河口淡水湿地的生态功能、需水要求 及满足程度，结合黄河河口湿地保护现状，研究确定了黄河河 口湿地理想保护规模、状态及近期应达到的保护目标，最后确 定近期应重点保护黄河渔洼断面以下与黄河水力联系密切的 淡水湿地，面积约为７．８万ｈｍ 。 ３．２湿地指示性物种的确定及需水规律 湿地生态需水量是指维持湿地生态系统平衡和正常发展、 保障湿地系统基本生态功能正常发挥所需的水量。黄河三角 洲湿地地处东北亚内陆和环西太平洋鸟类迁徙的中间位置，生 态环境独特，是许多珍稀濒危鸟类的越冬、栖息和繁殖地以及 鸟类迁徙的“中转站”。黄河三角洲自然保护区观察到的鸟类 有２８３种，迁徙经过自然保护区的形目鸟类达１１０万只，属国 家一级重点保护的鸟类有９种，属国家二级重点保护鸟类有４１ 种 Ｊ。黄河三角洲湿地已成为东北亚和东亚一澳洲鸟类迁徙 路线中不可或缺的栖息地，是一块极具保护价值的具有国际意 义的湿地。同时，其丰富的生物多样性及其组成的复合生态系 统，为区域生物多样性保护、生态平稳的维持及可持续发展起 到了极其重要的作用，可见，黄河三角洲湿地主要的生态功能 是作为珍稀濒危鸟类的栖息地及维持区域生物多样性。 在众多的保护生物中，需要选择能够代表湿地基本生态特 征及功能的物种并对其生态需水规律进行研究，以利于湿地生 态需水量合理计算。湿地指示性物种是指在某湿地类型中占 绝对优势和对环境扰动比较敏感的生物物种，尤其湿地的优势 植物，其对于维持湿地生态系统生物多样性和生态系统的动态 平衡具有举足轻重的作用，如果该湿地物种受到破坏，湿地生 态系统就会发生退化。进行湿地指示性物种需水机理及规律 研究，一方面可以使人们从深层次了解湿地生态需水的机理及 原因，另一方面可使人们更好地根据湿地需水的规律配置湿地 生态需水量，更好地发挥水资源的生态效益。辨识和确定对湿 地生态起关键作用的指示性物种，是进行湿地生态需水计算的 基础。根据对湿地生态系统结构特征、主要植被生物量、黄河 维普资讯 http://www.cqvip.com 第７期 王新功等：黄河河口淡水湿地生态需水研究 ・３５・ 三角洲重要物种种类、生态习性等的分析，考虑黄河三角洲生 境的代表性，确定芦苇为湿地指示性植物，丹顶鹤、黑嘴鸥、大 鸨３种鸟类为湿地指示性动物。芦苇在不同的时期有不同的 需水要求，有３个需水关键期，在发芽前需要５ ｃｍ的积水，幼 苗期需要１０ ｅｌｎ左右的积水，生长盛期需要１０—３０ ｅｍ的积水， 时期也是黄河口湿地生态系统用水量较少的时期。黄河河流 生态系统具有明显的季节性特征，因此依据黄河河流生态系统 的季节性特征，将湿地的水量需求划分为４—６月、７—１０月、１１ 月一翌年３月３个时段，分季节来研究河口湿地生态环境需 水量。 这样芦苇才能长好。丹顶鹤、黑嘴鸥、大鸨分别喜欢在滩涂、芦 苇地、灌溉农田等生境生存，在繁殖期对水量的要求各不相同， 丹顶鹤要求水深较深，而黑嘴鸥、大鸨对湿地水深要求不高。 ４结语 （１）黄河河口生态需水量是一个动态的概念，随着生态系 统保护目标、规模及人们对其生态功能要求的不同而变化，不 同保护水平条件下黄河河口的生态需水量差别较大。如何合 ３．３不同生态用水配置的生境适宜性 由于目前对河口湿地生态系统结构、功能及其需水机理与 规律、湿地生态功能与价值的定量研究较少，因此不同保护水 平下湿地需水量的计算结果是否合理、如何评价等均无定论， 对湿地进行生态补水缺乏有说服力的依据。荷兰Ｄｅｌｆｔ水利学 院开发的ＳＯＢＥＫ模型及Ａｌｔｅｒｒａ绿色世界研究中心开发的 理确定湿地的保护规模、状态，达到生态保护与经济的协调发 展，今后还需要进行深入研究。 （２）在湿地生态需水的研究中，如何针对不同的河口生态 系统状况及保护功能要求，做到宏观与微观相结合、动态与静 态相结合，需要深人研究。 ＬＥＤＥＳＳ模型在水资源的变化对区域景观生态的影响研究方面 取得了较好的效果。ＳＯＢＥＫ模型主要解决河流、城镇与乡村的 水系管理，在研究中主要是模拟湿地不同量级补水后水深、流 速、水面积、持续时间等的变化，从而设定不同的情景变化，为 ＬＥＤＥＳＳ模型运行提供必要的输人参数，同时给出优化的黄河 （３）湿地生态需水量的配置方式、可行性及其实现的有效 措施与方法，是湿地生态需水研究理应关注的问题，也是黄河 河口湿地生态修复的关键所在。 河口湿地补水量、补水方式、补水频率等；ＬＥＤＥＳＳ模型是一个 景观生态决策与评价模型，主要是对不同的景观规划或措施进 参考文献： 白军红，余国营，叶宝莹，等．黄河三角洲湿地资源及可持 续利用对策［Ｊ］．水土保持通报，２０００（６）． 杨志峰．湿地生态环境需水量研究［Ｊ］．环境科学 ［２］ 崔保山，学报，２００２（２）． 行评价，预测区域未来的变化及其对自然生态系统的影响，从 而为决策者选择适宜的区域发展规划或措施提供支持，达到自 然生态系统的优化及可持续发展。在研究中，ＬＥＤＥＳＳ模型主 要预测不同的湿地补水量、补水频率情况下河口湿地的生境适 宜性变化，定量给出不同的河口湿地需水量所产生的景观生态 变化及湿地生态功能变化。ＳＯＢＥＫ模型与ＬＥＤＥＳＳ模型在黄 河河口淡水湿地生态需水研究中的应用见图１。 ［３］ 崔丽娟，鲍达明，肖红，等．湿地生态用水计算方法与应用 实例［Ｊ］．水土保持学报，２００５（２）． 崔保山，刘静玲，等．生态环境需水量理念、方法 ［４］ 杨志峰，与实践［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４、 ［５］ 赵延茂，宋朝枢．黄河三角洲自然保护区科学考察集 ［Ｍ］．北京：中国林业出版社，１９９５． 【责任编辑翟戌亮】 图１ ＳＯＢＥＫ模型与ＬＥＤＥＳＳ模型在黄河河口 （上接第３２页） 淡水湿地生态需水研究中的应用 参考文献： ［１］罗定贵．模糊数学在水资源价值评价中的应用［Ｊ］．地下 水，２００３（３）． 从图１可看出，ＬＥＤＥＳＳ模型通过模拟不同物种的生境适 宜性变化，对不同的生态用水量及不同的管理措施带来的生境 变化进行评价，并把这种生境变化反馈给ＳＯＢＥＫ模型，从而选 择最适宜的生态供水量及其配置方式，因此，漫流模型与景观 ［２］ 徐秋华．应用模糊数学方法评价石竹湖水环境质量［Ｊ］． 华中农业大学学报，２００４（１０）． 生态决策与评价系统的建立可为湿地生态需水量的合理确定 提供有力的证据。 另外，湿地生态系统与河流具有基本相同的生态需水特 ［３］ 姜文来．水资源价值论［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９８ ［４］ 索丽生．全面推进节水型社会建设试点工作［ＥＢ／ＯＬ］． （２００３—１０—１８）．ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｆｓｗａｔｅｒ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｎｅｗｓ／ｃｈｉ— ｎａｓｌ／２００３ｌ０／２００３１０１５０００３．ｈｔｍ． 征，４—６月份是鱼虾孵化的高峰季节，水生生物丰富；７一ｌ０月 黄河水量丰富、泥沙含量高，河口湿地的生态环境用水能在很 大程度上得到满足；１１月一翌年３月，黄河水量相对较枯，这一 【责任编辑翟戌亮】