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論文導(dǎo)讀:本文主要為東昌湖需水量計(jì)算,需水量計(jì)算主要關(guān)注其生態(tài)環(huán)境功能,故此需水量可稱生態(tài)環(huán)境需水量。東昌湖水體生態(tài)環(huán)境改善需水量包括東昌湖的蒸發(fā)、滲漏和環(huán)境稀釋需水量,這部分水量和東昌湖的水質(zhì)級(jí)別與水深(蓄水量)有關(guān)。
關(guān)鍵詞:江北水城,東昌湖,水動(dòng)力學(xué),水質(zhì),模型
水是生命之源,水生態(tài)環(huán)境是包括人類在內(nèi)的所有生物賴以生存的重要環(huán)境。由于北方地區(qū)缺水,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,水資源供需矛盾不斷加劇,導(dǎo)致生態(tài)用水被大量擠占,水污染日益嚴(yán)重,水生態(tài)環(huán)境安全面臨嚴(yán)峻形勢(shì)。共同維系人水和諧的水生態(tài)環(huán)境是支撐可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重要保障。
本文主要為東昌湖需水量計(jì)算,需水量計(jì)算主要關(guān)注其生態(tài)環(huán)境功能,故此需水量可稱生態(tài)環(huán)境需水量。
1生態(tài)環(huán)境需水量的研究意義水是一種特殊的資源,它既是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈,又是維持地球生態(tài)平衡的重要因素。論文發(fā)表。長(zhǎng)期以來(lái),在研究水資源供需與配置問(wèn)題時(shí),只考慮人工生態(tài)系統(tǒng)的需水,忽略自然生態(tài)系統(tǒng)的需水,只強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)和生活需水,忽略生態(tài)系統(tǒng)本身的需水,致使生態(tài)失衡與環(huán)境惡化,制約了社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。合理優(yōu)化水資源的時(shí)空配置,控制人類活動(dòng)允許范圍,恢復(fù)和重建受損的生態(tài)系統(tǒng)等問(wèn)題越來(lái)越受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。生態(tài)環(huán)境需水是水資源與生態(tài)環(huán)境耦合作用機(jī)制的關(guān)鍵因素,對(duì)生態(tài)環(huán)境需水的深入研究有利于揭示水資源與生態(tài)環(huán)境的互作機(jī)理,定量地評(píng)價(jià)景觀、格局及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的水文效應(yīng)[1]。
2東昌湖生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算東昌湖是城市湖泊,而城市湖泊生態(tài)系統(tǒng)有不同于一般湖泊的特點(diǎn),城市湖泊承擔(dān)著防汛、供水、調(diào)節(jié)城市生態(tài)平衡、美化城市風(fēng)貌等重要職能:湖岸帶及湖體人工化,湖盆淺,換水周期長(zhǎng),珍稀物種及浮水水生植物缺失等。保持一定的生態(tài)環(huán)境需水量對(duì)于維持城市湖泊的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能具有重要的作用。城市湖泊生態(tài)環(huán)境需水量是指城市湖泊生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮正常生態(tài)環(huán)境功能所需的水量。[2]根據(jù)其功能認(rèn)為城市湖泊的生態(tài)環(huán)境需水量主要包括:蒸發(fā)需水量、滲漏需水量、生物棲息地的需水量、本底需水量、污染物稀釋凈化需水量、景觀保護(hù)與建設(shè)需水量和娛樂(lè)需水量。
2.1東昌湖生態(tài)環(huán)境需水量的組成劃分與指標(biāo)等級(jí)東昌湖是城市人工湖泊,其主要功能為旅游、景觀娛樂(lè)和工業(yè)供水。因此,東昌湖生態(tài)環(huán)境功能的正常發(fā)揮不僅與水體的健康狀況緊密相關(guān),而且和湖濱帶的健康狀況也是密不可分的[3]。
根據(jù)上述計(jì)算原則,東昌湖生態(tài)環(huán)境需水量主要有以下四個(gè)組分:水體生態(tài)環(huán)境改善需水量、水體本底需水量、湖濱帶綠地景觀需水量和湖濱帶娛樂(lè)需水量。
東昌湖水體生態(tài)環(huán)境改善需水量包括東昌湖的蒸發(fā)、滲漏和環(huán)境稀釋需水量,這部分水量和東昌湖的水質(zhì)級(jí)別與水深(蓄水量)有關(guān);水體本底需水量與水深有關(guān);湖濱帶綠地景觀需水量與湖濱帶植被類型、緩沖帶寬度等有關(guān);湖濱帶娛樂(lè)需水量與旅游人數(shù)、娛樂(lè)項(xiàng)目和附屬設(shè)施等有關(guān)。結(jié)合東昌湖生態(tài)環(huán)境需水量等級(jí)與生態(tài)系統(tǒng)健康等級(jí)的關(guān)系以及生態(tài)系統(tǒng)健康各等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)表1。
表1東昌湖生態(tài)環(huán)境需水量指標(biāo)等級(jí)
等級(jí) | 水質(zhì)級(jí)別 | 水深(m) | 景觀 | 娛樂(lè) |
最優(yōu) | Ⅲ | 3.0 | 植被類型豐富、緩沖帶 寬度為30m | 旅游人數(shù)多、娛樂(lè)項(xiàng)目多、附屬設(shè)施齊全 |
中等 | Ⅲ、Ⅳ之間 | 2.5 | 植被類型較豐富、緩沖帶寬度為20m | 旅游人數(shù)較多、娛樂(lè)項(xiàng)目較多、附屬設(shè)施較齊全 |
最小 | Ⅳ | 2.0 | 植被類型稀少、緩沖帶 寬度為10m | 旅游人數(shù)少、娛樂(lè)項(xiàng)目少、附屬設(shè)施不齊全 |
2.2東昌湖水體生態(tài)環(huán)境改善需水量計(jì)算東昌湖水體生態(tài)環(huán)境改善需水量包括東昌湖的蒸發(fā)、滲漏和環(huán)境稀釋需水量,這部分水量由譚莊水庫(kù)和降水補(bǔ)給,它由東昌湖引水量?jī)?yōu)化計(jì)算確定。論文發(fā)表。
東昌湖的引水量、降雨徑流與湖面降水三者之和提供了其蒸發(fā)、滲漏和環(huán)境稀釋的需水量,故此值也即為東昌湖的水體生態(tài)環(huán)境改善需水量。東昌湖水體生態(tài)環(huán)境改善需水量見(jiàn)表2。
表2 東昌湖水體生態(tài)環(huán)境改善需水量(多年平均) 單位:104m3
多年平均 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 合計(jì) |
h=2m, 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為IV類時(shí) | 13.3 | 24.8 | 67.5 | 110.3 | 150.4 | 165.5 | 104.7 | 87.1 | 72.9 | 57.2 | 28.0 | 13.5 | 895.1 |
h=3m, 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為III類時(shí) | 13.1 | 36.1 | 121.5 | 207.1 | 287.3 | 317.5 | 196.1 | 160.8 | 132.4 | 101.0 | 42.5 | 13.6 | 1628.9 |
2.3東昌湖水體本底需水量為保證城市湖泊正常存在及功能發(fā)揮,在水位略有變化的情況下,保持常年湖泊存蓄一定的水量,此水量就是湖泊本底需水量。它是水體發(fā)揮水生生物棲息地和娛樂(lè)功能存在的前提條件,屬于生態(tài)環(huán)境需水的重要組成部分。其需水量包含水生生物棲息地的需水量和水體娛樂(lè)需水量,但二者又有兼容的成分。因此,可以認(rèn)為在東昌湖的水體娛樂(lè)需水量滿足的條件下水生生物棲息地的需水量也得到滿足,也就是說(shuō),東昌湖的水體娛樂(lè)需水量即為其本底需水量,即
當(dāng)水深時(shí),本底需水量
;
當(dāng)水深時(shí),本底需水量
。
2.4 東昌湖湖濱帶綠地景觀需水量湖濱帶綠地景觀需水量與湖濱帶植被類型、緩沖帶寬度等有關(guān),可采用植被需水量來(lái)表示。論文發(fā)表。東昌湖湖岸沿線長(zhǎng)16km,湖濱帶植被有進(jìn)行人工灌溉的特點(diǎn),如采用與農(nóng)業(yè)上類似的方法,對(duì)植被需水采用灌溉定額,湖濱帶綠地景觀需水量即為湖濱帶植被灌溉需水量。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn),目前聊城市引黃灌區(qū)灌溉水利用系數(shù),采用《北京市草坪灌溉制度擬定》一文中計(jì)算的多年平均凈灌溉定額
[4],代入式中,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。
表3湖濱帶綠地景觀需水量計(jì)算結(jié)果
植被緩沖帶寬度![]() |
植被面積![]() |
凈灌溉定額![]() |
灌溉水利用系數(shù)![]() |
綠地景觀需水量![]() |
30 | 480000 | 0.3894 | 0.55 | 34.0 |
20 | 320000 | 0.3894 | 0.55 | 22.7 |
10 | 160000 | 0.3894 | 0.55 | 11.3 |
2.5 東昌湖湖濱帶娛樂(lè)需水量湖濱帶娛樂(lè)需水量與旅游人數(shù)、娛樂(lè)項(xiàng)目和附屬設(shè)施等有關(guān),在城市湖泊計(jì)算中,主要考慮湖泊在滿足前述幾項(xiàng)需水量基礎(chǔ)上,又可以滿足娛樂(lè)需水量。
2.6東昌湖生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算結(jié)果東昌湖生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 東昌湖不同等級(jí)的生態(tài)環(huán)境需水量等級(jí)(多年平均) 單位:104m3
等級(jí) | 水體生態(tài)環(huán)境 改善需水量![]() |
水體本底 需水量![]() |
湖濱帶綠地 景觀需水![]() |
合計(jì) |
最優(yōu) | 1628.9 | 1260 | 34.0 | 2922.9 |
中等 | 1262.0 | 1050 | 22.7 | 2334.7 |
最小 | 895.1 | 840 | 11.3 | 1746.4 |
參考文獻(xiàn):
[1]楊志峰,崔保山,劉靜玲,等.生態(tài)環(huán)境需水量理論、方法與實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社,2003.37.
[2]劉靜玲,楊志峰.湖泊生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算方法研究[J].自然資源學(xué)報(bào),2002,17(5):604~609.
[3]肖芳,劉靜玲,楊志峰. 城市湖泊生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算——以北京市六海為例[J]. 水科學(xué)進(jìn)展,2004,15(6):781~786
[4]楊建國(guó),張新民.北京市草坪灌溉制度擬定[J].節(jié)水灌溉,2005,(2):11~13.