岷江上游水电梯级开发下的生态需水规律.pdf

第四崩环境模拟与污染控制学术研讨会论文集岷江上游水电梯级开发下的生态需水规律赵瑞，孙涛，杨志峰，沈珍瑶 ( 北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室，北京1 0 0 8 7 5 )1 ．研究背景岷江是长江上游的一条重要支流，岷江上游地区具有生态环境脆弱和水能资源丰富 的特点，目前已经进行了大规模的梯级开发本文在旱地、湿地生态需水分类基础上， 以具有不同功能的植被蒸散发需水、土壤需水、水面蒸发及河流湿地栖息地需水为计算 对象，通过分析不同类型生态需水间关系及水电梯级开发条件下生态用水的变化，探讨岷江上游水电梯级开发下的生态需水规律 2 ．研究方法 不同功能生态需水计算方法不同早地植被蒸散发需水计算以蒸散互补相关理论为基础⋯，认为供水充足条件下，实际蒸散与潜在蒸散相等，数值上等于湿润环境蒸散量； 供水不足的条件下，实际蒸散量减少，原来用于蒸散的能量过剩，使得潜在蒸散增大， 即辐射能不变时，实际蒸散减少量与潜在蒸散增加量相等，见式( 1 ) E 7 ．+ E 弦= 2 E 刑( 1 )式中，E r 为陆面植被实际蒸散发量；E 仰为植被潜在蒸散发；E Ⅲ为湿润条件下的陆面植被蒸散发量目前潜在蒸散发E 仰的计算多采用修正的P e n m a n 公式，本文针对岷江上游较高的林 地覆盖率，考虑植物水分向大气输送的物理作用和限制因素，基于P e n m a n —m o n t e i t h 公式，增加空气阻力厶和气孔阻力。

参数[ 2 1 ，计算林地潜在蒸散发量见式( 2 ) p C p ( g 一e d ) ( 1 + b r o ／p c p ) ／r o，，、、 锄2 —石丽瓦—／r o ) 而( 1i b r o —／p c 奇一心’“△+ y ( 1 + ‘+)式中，△为表示气温为T ℃时的饱和水汽压曲线斜率；R 为净辐射；y 为干湿常数：( e 一e d ) 为饱和水汽压差；b = o 仃( ， 2 7 3 ) 4 ；P 为空气密度；C 为空气定压比热岷江上游林地理想、适宜、最小蒸散发需水量对应的林地覆盖率分别为6 0 ．0 ％、 4 3 ．2 ％、2 6 ．4 ％因此，林地覆盖率应保持在2 6 ．4 ％以上，以维持林地生态系统的稳定 土壤需水以保持一定土层内含水量为计算目标，以不同土层厚度为计算等级水面 蒸发需水包括河渠、湖泊蒸发需水，以多年蒸散发量的最大、平均、最小值为计算等级 河流湿地生态需水计算选择代表性生物虎嘉鱼繁殖期流速要求作为关键期生态目标，以河流湿地天然径流量年内分配作为需水时间变化目标【3 】根据虎嘉鱼繁殖期所需 的流速目标，通过断面实测数据建立流速一流量、流速一水位关系，确定关键月份需水 流量，见表1 。

以天然各月径流量占全年比例，确定年生态需水量及各月需水量，如图l 所示岷江上游的梯级电站月引水量要分别保持在天然月径流量的4 8 ．0 ％，6 3 ．2 ％， 7 5 ．9 ％以下，以满足理想、适宜、最小河流湿地生态需水的要求 综合不同功能生态需水计算结果，确定岷江上游最大、适宜、最小等级生态需水量分别为2 2 0 ．2 x 1 0 8 、1 6 6 ．9 ×1 0 8 和1 1 6 ．8 x 1 0 8 m 3 ，如图2 所示 3 、分析与讨论 岷江上游多年实际生态用水与不同等级生态需水的比较表明，9 1 ．8 ％的年份实际耗 水量不能满足适宜消耗需水要求；仅有2 ％的年份能满足理想消耗需水要求当降雨和 冰雪融水不能满足早地蒸散发消耗需水时，土壤水分和地下水将起到重要的调节作用 岷江上游梯级开发后早地生态实际用水量与梯级开发前用水量相比减小了不到第四届环境模拟与污染控制学术研讨会论文集 _ _ - _ ●_ _ _ - _ ●- _ - _ - - ●_ _ - ●- _ _ - - _ - - - - _ _ _ _ - _ ●_ _ _ - _ _ _ _ - _ _ - _ _ I - _ _ _ _ _ _ _ _ ●- _ - _ _ - _ - _ _ _ ●_ - - _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ - - _ _ - _ l _ ●_ _ _ _ - - _ _ _ _ —————————一一o ．O I ％。

旱地生态需水要求主要靠自然因素调节和满足，梯级开发对其影响禾天：¨且图1 河流湿地生态需水量图2 岷江上游生态需水量 相对地，河流湿地生态环境受梯级开发影响较大，梯级开发后生态用水时空分配发 生显著变化在对梯级开发条件下生态用水变化与生态需水的比较，确定不同空间位置 生态系统结构、功能及相应生态目标变化( 见图3 ) 的基础上，综合考虑不同空间位置 生态需水间的兼容性和相互影响，在闸坝处、脱( 少) 水河段末端、与水库相连天然河 段末端的A 、B 、C 三点建立梯级开发后河流湿地生态需水平衡保证模型( 式( 3 ) ．式( 5 ) ) Q o ≥包- I - 幺( 3 )包o + 珐o ≥Q 2( 4 )‰≥纵+ 酝l( 5 )式中，Q I ，Q 口，Q ，Q ：，Q 3 分别为河流型库区段、脱水河段、引水调节段、天然段、湖泊型库区段生态需水量；下标第二位数字0 表示非消耗型需水量，l 表示消耗型需水量图3 梯级开发后河流湿地生态需水平衡保证模型 4 、结果与建议 ( 1 ) 岷江上游林地覆盖率在2 6 ．4 ％以上时，林地生态系统能基本维持稳定旱地 生态需水主要依靠自然因素调节和满足，梯级开发对旱地生态需水影响不大。

( 2 ) 岷江上游的梯级电站月引水量要分别保持在天然月径流量的4 8 ．O ％、6 3 ．2 ％、7 5 ．9 ％以下，以满足理想、适宜、最小河流湿地生态需水的要求参考文献： f l 】邱新法，等．用常规气象资料计算陆面年实际蒸散量【J 】．中国科学( D辑) ，2 0 0 3 ，3 3 ( 3 ) ：2 81 - 2 8 8 ． [ 2 】程根伟，陈桂蓉．贡嘎山暗针叶林区森林蒸散发特征与模拟【J 】．水科学进展，2 0 0 3 ，1 4 ( 5 ) ：6 1 7 - - 6 2 1 ．[ 3 】孙涛，杨志峰．基于生态目标的河道生态环境需水量计算【J 】．环境科学，2 0 0 5 ，2 6 ( 5 ) ：4 3 - 4 8 ．。