柴達(dá)木盆地格爾木河流域生態(tài)需水量初步估算探討

1、1柴達(dá)木盆地格爾木河流域生態(tài)需水量初步估算探討柴達(dá)木盆地格爾木河流域生態(tài)需水量初步估算探討李健王輝黃勇劉春娥郭宏業(yè)郭新華（青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧810012）摘要：格爾木河流域是柴達(dá)木盆地工農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)之一，近年來，隨著流域水資源開發(fā)利用程度不斷加大，用水結(jié)構(gòu)欠合理，使生態(tài)環(huán)境趨于惡化。本文從流域主要植物生長狀態(tài)分析了地下水位埋深對植物生長的影響，確定了不同植物對地下水位埋深、地層巖性和不同蓋度下的植物蒸發(fā)蒸騰強(qiáng)度。從研究流域生態(tài)需水

2、量出發(fā)，分別對河道內(nèi)、河道外天然植被和東達(dá)布遜湖生態(tài)需水量進(jìn)行了初步估算，分析了水資源開發(fā)利用對生態(tài)環(huán)境的影響，為今后研究流域水資源開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了理論參考。關(guān)鍵詞：格爾木流域植物地下水埋深生態(tài)需水量文章編號：07—044生態(tài)需水是我國近幾年才得到關(guān)注并開始研究，早在1989年中國科學(xué)院地理研究所的湯奇成提出生態(tài)用水問題。20世紀(jì)90年代后期，國家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“西北地區(qū)水資源合理利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)”的實(shí)施，真正揭開了

3、我國生態(tài)需水研究的序幕。以后許多專家學(xué)者對生態(tài)需水、生態(tài)用水和生態(tài)耗水等問題提出了不同的觀點(diǎn)、定義，豐富了生態(tài)需水的理論與學(xué)術(shù)研究[1]。格爾木河屬柴達(dá)木盆地第二大內(nèi)陸河流，流域水資源研究程度相對較高，但對流域中下游綠洲帶和尾閭湖（東達(dá)布遜湖）的生態(tài)需水研究甚少?；诖?，本文根據(jù)流域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，從保護(hù)生態(tài)環(huán)境考慮，為生態(tài)環(huán)境得以恢復(fù)并穩(wěn)定向良性方向發(fā)展，初步對流域生態(tài)需水量進(jìn)行估算，為今后水資源開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論參考。1.

4、1.流域概況流域概況格爾木河源于昆侖山北坡，流域面積18648km2，年均流量24.8m3s(格爾木三站)，河流出山口流經(jīng)格爾木市最終注入東達(dá)布遜湖。格爾木河水以地下水補(bǔ)給為主，補(bǔ)給量占年徑流量的65.15%，余為冰雪融水和雨水，分別占年徑流量的22.76%和12.09%[2]。格爾木收稿日期：2007223；修訂日期：2007325項(xiàng)目基金：中國地質(zhì)調(diào)查局“柴達(dá)木盆地地下水資源及其環(huán)境問題調(diào)查評價(jià)”項(xiàng)目(200210400001)作者

5、簡介：李?。?963），男，工程師，水工環(huán)工程師，主要從事水文地質(zhì)、水資源及環(huán)境地質(zhì)問題研究。Email：lj196381@河水出山后在山前戈壁帶大量入滲補(bǔ)給地下水，至細(xì)土帶地下水又大量溢出形成多條泉集河（圖1）。圖1格爾木河流域示意圖格爾木河流域示意圖Map1.SketchmapshowingtheGeermuRiverbasin流域終端的東達(dá)布遜湖是格爾木河地表、地下水排匯中心。因地表水和地下水在徑流過程中溶濾了大量鹽分，加之湖區(qū)蒸

6、發(fā)作用強(qiáng)烈，湖水主要為鹵水，礦化度達(dá)319.3gl。目前全國最大的鉀肥生產(chǎn)基地座落于此，年產(chǎn)鉀肥1106t。由于中游水資源開發(fā)利用和鉀肥生產(chǎn)抽取湖水，使湖面積不斷縮減，目前面積僅154.4km2。格爾木地區(qū)具典型的高原大陸性氣候特征，干旱，多風(fēng)少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈。年均降水量42.7mm，年均蒸發(fā)量2645.2mm，年均氣溫4.7℃，相對濕度32%。2.2.格爾木河流域水資源開發(fā)利用分析格爾木河流域水資源開發(fā)利用分析3同時(shí)也是流域生態(tài)需水量的

7、估算區(qū)。由于格爾木河山前平原區(qū)降水稀少，既不能形成徑流也沒有生態(tài)意義，天然植被主要為中、旱生的非地帶性植物，依靠地下水來維持生命[7]，因此，根據(jù)植物耗表1格爾木河流域主要植物不同生長狀態(tài)的潛水埋深閥值范圍格爾木河流域主要植物不同生長狀態(tài)的潛水埋深閥值范圍Table1DeepphreaticwatervalvevaluescopeofdifferentmainplantsgrowthconditioninGolmudriverbasin

8、生長良好生長較好生長不好枯萎死亡生長狀態(tài)植物類型適宜范圍（m）最宜范圍（m）適宜范圍（m）穩(wěn)定范圍（m）分布范圍（m）穩(wěn)定范圍（m）分布范圍（m）檉柳0.5～51.5～31～71～52～9＞7＞10白刺0.5～51.5～31～61～42～8＞7＞10駱駝刺0.8～72～3.52～7.53～5＞8高桿蘆葦＜2.20.5～2＜3矮桿蘆葦0～41～3.50.5～5＞5芨芨草0.5～31～20.5～41～3＞3.5羅布麻0.5～51.5～30.

9、5～51～4＞6冰草0.3～20.5～1.50.5～2＞3水量估算生態(tài)需水的基本原理，可近似的用潛水蒸發(fā)量估算維持天然植被的生態(tài)需水量。因?yàn)楫?dāng)土壤處于穩(wěn)定蒸發(fā)時(shí)，不僅地表水的蒸發(fā)強(qiáng)度保持穩(wěn)定，土壤水分含量也不隨時(shí)間變化，即潛水的蒸發(fā)強(qiáng)度、土壤水分通量和土壤蒸發(fā)量三者相等[7]。從流域生態(tài)需水的意義出發(fā)，本次主要估算河道內(nèi)生態(tài)需水、河道外天然植被生態(tài)需水和最大限度保證東達(dá)布遜湖生態(tài)需水量，維持整個(gè)流域的生態(tài)平衡。5.15.1河道內(nèi)生態(tài)需水

10、量估算河道生態(tài)需水量主要是維持水生生物的正常生長，以及滿足部分的排鹽、入滲補(bǔ)給和污染自凈的要求[7]。格爾木河從山口至農(nóng)灌樞紐處為單河道滲漏，經(jīng)灌渠引輸后河水呈網(wǎng)狀入滲補(bǔ)給地下水，徑流至格爾木市流量減小，余下河水經(jīng)格爾木西河最終注入東達(dá)布遜湖，另為地下水泄出形成的泉集河補(bǔ)給湖水，這些地表水是維持綠洲帶植物生長和東達(dá)布遜湖水面積的主要水源。為保證河水不斷流，最大限度保證河流量維持下游植物需水和河內(nèi)生態(tài)景觀的需求，本次根據(jù)格爾木河多年水文資

11、料，以河流年均最小月徑流量（13.91m3s）估算河道內(nèi)基本生態(tài)需水量[8～9]。??????niQijnTW8010min式中：W0—河流基本生態(tài)需水量（108m3）；Qij—第i年第j個(gè)月最小年均月徑流量（m3s）；T—單位換算系數(shù)，值為31.536106s；n—統(tǒng)計(jì)年數(shù)。通過計(jì)算，格爾木河道內(nèi)基本生態(tài)需水量4.39108m3a。5.25.2河道外天然植被生態(tài)需水量估算河道外生態(tài)需水主要指除農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之外的植被需水，包括天然植被和人工

12、植被[1]。格爾木地區(qū)氣候干旱，蒸發(fā)強(qiáng)烈，農(nóng)作物和人工植被主要依靠灌溉才能生長，人工植被生態(tài)需水已歸于農(nóng)業(yè)用水，本次估算的主要是河道外天然植被所需的生態(tài)需水量。因格爾木河水出山后大量入滲補(bǔ)給地下水，河道外天然植被主要依靠地下水維持，地下水則通過潛水蒸發(fā)和植物蒸騰的方式排泄與損耗，而影響潛水蒸發(fā)和植物蒸騰的主要因素是：含水層及包氣帶巖性、地下水埋深、植物種類等，其中地下水位埋深是重要的因素之一。根據(jù)格爾木地區(qū)1988年5月～1989年11