2022年黄河水量统一调度实施前后河口三角洲生态环境变化研究 .docx

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1、精品_精品资料_黄河水量统一调度实施前后河口三角洲生态环境变化讨论123王晓燕 ,张长春 ,魏加华1. 首都师范高校资源环境与旅行学院,北京100037. 2. 水利部国际经济技术合作沟通中心,北京100053.3. 清华高校水利系,北京100084摘要：全流域水量统一调度是缓解黄河断流,爱护流域生态环境的重要举措.水量调度成效如何,河口生态环境变化状况是特别重要的衡量指标.文章提出了评判水量调度成效的河口生态环境对比指标,并尝试运用遥感技术、水文数据和调查资料,对比分析了水量调度前后河口三角洲生态环境变化情形.结果说明,黄河水量统一调度后,河口三角洲最小河道生态基流在非汛期基本得到满意,断流

2、现象不再发生,径流入海率和输沙入海量有所增加,淡水湿的面积逐步增多,物种多样性明显得到改善.这反映出黄河流域水量统一调度后,河口三角洲生态环境正逐步复原.关键词：水量调度.生态环境.遥感.黄河三角洲中 图 分 类 号 ： P333.1文 献 标 识 码 ： A文 章 编 号 ： 1672-2175 （ 2022 ） 05-1046-06可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_黄河对河口生态环境作用明显,黄河水能否满 足河口生态基本用水需要,是实现河口生态稳固的 基础条件.但 20 世纪 80 岁月以来,进入河口的区的水量逐年削减： 1986 2022 年间,距入海口100 多 km 的

3、利津水文站年实测径流量仅120 亿 m3,只有多年均值的36%,其中 1997 年利津实测径流量只有 18 亿 m3 ,而且断流时间越来越长.黄河尾闾 来水的削减,造成了三角洲大片淡水湿的长期处于干旱或半干旱状态,致使河口自然淡水湿的萎缩速度加快,典型生境遭到破坏,植被退化或演替中 断,大量珍稀爱护动物濒临灭亡、生物多样性的爱护面临重大威逼.为缓解黄河断流,爱护三角洲生态环境, 1999 年 3 月起,黄河流域正式实施水量统一调度.水量调度实施成效如何,河口生态环境状况是评判的重要方面.因此,建立河口生态环境评价指标,对河口生态环境进行评判很有必要1-2 ,立河口生态环境评判指标的讨论正成为讨

4、论热点,如孙涛等 2提出了河口生态系统健康指标和河 口生态系统复原评判指标.Ferreira3 考虑系统抗干扰才能、水质、沉积特性和养分动力学等方面建立了河口质量综合评判方法.Roy 等4 通过比较河口结构和功能的关系,对河口健康指标,如溶解氧、物种丰度和物种多样性等进行了讨论, 认为河口治理应当综合考虑人类活动的生物学和生态学影响.本文主要讨论了与水量有关的指标：河道最小生态需水量满意程度、断流时间率、径流入海量占年均河道径流量的比例、水质、湿的类型及其面积变化、生物多样性等,并比较分析了流域水量调度前后河口生态环境的变化状况.1 河道最小生态需水量满意程度水量调度一方面要促进流域经济的进展

5、,另一方面要解决黄河断流以及断流所引起的生态环境问题.水量统一调度后河口生态需水量是否得到满意是关系河口生态环境能否改善的很重要的方面.河道生态需水量的概念、内涵及运算方法等是讨论的热点,目前有大量的讨论成果5-8 ,在此不再详述.河道最小生态需水量满意程度指河道径流量满意河道最小生态需水量的程度,本文对黄河下游河道最小生态需水量按文献9-12 的计算成果考虑,利津断面生态基流量大致在100 m3/s 左右,可按100 m3/s 统计分析利津断面水量统一调度前后河道最小生态需水量满意程度.表 1 为利津断面水量统一调度前后流量过程和全年水量.表2 为按利津断面实测流量大于100m3/s、小于

6、100 m3/s 和断流三种情形进行统计.流量大于 100 m3/s 说明流量满意河道最小生态需水,小于 100 m3/s 说明基本满意河道最小生态需量,断流说明生态环境受到严峻威逼.表3 为黄河流域 1999 年2022 年主要水文站来水量.对比表 1、表 2 和表 3 可看出,从 2022 年全流域水量统一调度以来,河口全年水量和流量过程发生了变化.在水量统一调度实施前,即使在来水相对较多的时段,如1998 年、 1999 年上半年,黄河利津断面仍旧发生了断流.水量统一调度后,即使在来水特殊偏枯的时段,如2022 2022 年,利津断面仍保证了最基本的流量,河道没有断流,基本达到河流最小生

7、态流量要求,并且非汛期入海水量明显增加,这有利于河口生态环境的改善.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_表 1水量统一调度以来利津断面流量过程和汛期、非汛期及全年水量Table 1 The discharge process in flood season and non-flood season and the water quantity for whole year at Lijin section since water regulation流量/m 3s-1径流量 /亿 m3 1998 19997 月8698 月15279 月66110 月65.811 月128.712

8、月1811 月1832 月1.83 月1274 月1035 月576 月128全年336.0全年107.31999 202275222324745117911611513095.267.752.237.4205.5652022 20221771141032524252743582652401097452.4203.6642022 202211820960891454887.946.945.357.866.370.386.96282022 202292961.355.249.053.244.131.031.238.031.037.058.4118.2382022 2022494151.8116.

9、4210.2200.6120.6148.0118.3104.666.457.454.6153.6231.1时间表 2 河道最小生态需水量满意程度Table 2 The contented degree for minimum ecological flux in watercourse时间1 月2 月3 月4 月5 月6月7 月8 月9 月10 月11 月12 月abcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabc199810213255323710131417720319123142063131582114216199942742461510151521642010922

10、14177232294261912202213188211714264301301615151621910213030202231288231218265301615131829122982226520222472830130312468233130313031202231283130312641615229303130312022312831303130313130313031注： a 指流量小于 100 m3/s 的天数, b 指流量大于 100 m3 /s 的天数, c 指断流天数.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_时间水文站表 3 黄河流域主要来水站 1999 2022

11、年来水Table 3 The discharge in the main hydrological station of Yellow River Basin during 1999-2022流量 /m 3s-1径流量 / 亿 m3 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1999唐乃亥1 月1532 月1843 月2254月2845 月3616 月15307 月22908 月13609 月85510 月112011 月55312 月237全年241.87汛期149.92龙刘区间45.746.844.33751.514943225215619211469.442.0627.51刘兰区间

12、43.950.23635.938.320338028620612270.353.440.2726.45河龙区间901287816829281064014577-6717826.249.74华县26.928.814.045.519816050463.990.221277.330.038.4623.23河津状头10.79.63.913.116.715.472.922.223.627.022.27.06.463.88黑石关35.817.829.130.55659.742.615.422.728.527.415.510.042.91武陟000000.28312.49.436.91157.831.471

13、.421.17合计406.80244.82022唐乃亥170157192386440981766743828671358170154.4079.85龙刘区间48.246.459.671.069.911789.893.4157.119693.96629.1914.23刘兰区间42.4942.4252.179.386.216617225427214972.655.238.0322.44河龙区间97.256-182180106-16190763110985918.8310.86华县30.937.230.243.510.713213817712340315663.835.5422.42河津状头8.89

14、.53.07.71.514.433.328.217.539.030.013.15.433.15黑石关12.410.27.847.976.6818.670.112459.361.868.166.813.608.39武陟00000045.625.614.533.624.48.494.043.18合计299.06164.522022唐乃亥83.880.211023835764340733651656226311197.6548.33龙刘区间47.149.543.448.673.81011271663962701328140.4125.34刘兰区间4845.241.954.845.0160.92081

15、5725316479.358.432.0520.72河龙区间39.79041533421591322151625013327.0415华县53.858.830.562.747.58.5944.192.123722398.23926.1515.76河津状头10.412.55.36.84.72.529.058.934.435.920.38.46.054.21黑石关40.641.830.910.29.7314.122.723.717.522.828.419.77.392.31武陟2.564.325.080.0070035.728.27.868.8210.89.613.002.15合计239.7413

16、3.821047 / 7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_唐乃亥1 月1222 月1383 月1714 月2435 月3006 月7827 月7968 月4009 月38210 月33511 月20012 月126全年105.26汛期50.91龙刘区间54.856.650.252.7175.018699.987.774.752.839.336.425.438.34刘兰区间4749.743.365.595.520222118815577.765.252.233.2317.04河龙区间-3.21710253242372531698887

17、9213733.2015.93华县26.947.739.251.512325010615687.054.746.721.426.5510.74河津状头8.710.74.54.321.845.247.920.733.624.515.86.46.423.37黑石关21.68.088.968.9932.928.44126.741.725.823.520.17.603.59武陟1.751.08008.651.2841.169.273.516.451.531.020.47238.72110.41唐乃亥89.610314821437251479011801450970154.02116.33龙刘区间27.

18、832.845.539.890.269.311335633640540.1332.13刘兰区间42.14036.154.111412823639935820242.5231.69河龙区间357010060508015028020030035.0124.74华县36.836.929.778.277.118.31464201160110081.9374.69河津状头11.813.35.810.711.510.027.010713820714.3512.72黑石关16.313.520.414.415.823.782.311658745535.4332.71武陟0.693.681.1621.9917.

19、27317626614.5614.1417.95339.11时间水文站2022续表 3流量/m 3s-1径流量 / 亿 m3 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_合计2022合计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_同时也可看出,在前4 年的统一调度下,由于来水偏枯,进入利津断面的径流量年均只有48.75亿 m3 ,仅仅能满意河道不断流的最小生态需水 量,距满意生态意义上的河口需水尚有肯定差距, 这说明在枯水年时,通过合理调度,可以保证河流 不断流,但仅能爱护生态环境现状,使生态环境不 连续恶化. 2022 年后,进入利津断面的流量发生了较大变化,年径流量达231.1 亿

20、 m3,特殊是非汛期河口来水量增幅特别大,这不仅满意了河口最小生 态需水量,而且仍基本满意了防止河道淤积所需的 输沙需水量,这说明在来水量较丰的条件下,通过 全流域的合理调度,基本可以满意河口生态环境的 需水要求.2 断流时间率断流时间率是断流时间占一年总时间的比 例,它主要反映河口生态系统的开放性、功能协 调性以及河口径流量的时间安排,即反映了生态 系统与其他系统沟通的才能.在年径流量相同条 件下,河口断流时间相对较短时径流量安排相对 合理,系统开放性强.如一年中断流时间比在 10%以内,就系统开放性较好,径流量时间分协作理,如断流时间比大于85%,就系统开放性特别差,径流量时间安排极不合理

21、.从黄河流域实行水量统一调度前后断流时间对比上看,1997 年全年断流 226 d,断流时间率为62%, 1998 年断流142 d,断流时间率为40%, 1999 年断流 42 d,断流时间率为12%,水量统一调度后,下游河道就没有断流过.可见,水量统一调度实施前,河流系统开放性较差,径流时间安排不合理.水量统一调度后,径流时间分协作理,系统开放性较好,这明显对爱护和改善河口生态环境极为有利.3 径流量入海率及其输沙量径流量入海率是入海水量与河道径流量之比, 它反映河口生态系统中水循环量的相对大小及河口 生态系统生物栖息的的规模.该指标主要从生态系 统的结构完整性和稳固性两方面评判系统状况.

22、如 径流量入海率在10%以下,就说明河口生态系统的结构完整性和稳固性较差,如在70%以上,说明其结构完整性和稳固性较好.径流量入海率的比较从 调度前的 1997 年开头,以花园口断面的径流量代表河道年均径流量,利津断面的径流量代表入海水 量,详细运算结果见表4.从表中可看出,统一调度之后径流量入海率逐步有所提高.2022 年、表4水量统一调度前后入海水量之比Table 4 The ratio of water flowing into the sea before and after water regulation岁月花园口 /亿 m3利津/亿 m3入海量占年均河道径流量比例1997142.

23、618.610.131998217.9106.10.491999208.568.360.332022165.348.590.292022165.546.50.282022195.641.90.212022272.7192.60.712022240.8198.30.822022 年的径流量入海率达到了70%以上,反映出河口生态系统的结构完整性和稳固性可以复原到较 好级别.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_25利津20）亿t15（量沙输 10年501950196019701980199020222022年份图1利津断面输沙量变化趋势Fig. 1 Varition trends for

24、 transporting sediment at Lijin section可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_入海水量的变化在河道输沙量方面会有比较 明显的表达.图1 为利津断面输沙量变化图,从图中可看出, 1950 年到 2022 年,输沙入海量总体呈削减趋势,到2022 年以后,由于流域水量统一调度,入海水量逐步增加,结果输沙入海量呈增加趋势.表5 为黄河下游河道统一调度前后的冲淤状况.表 5水量统一调度后下游河段冲淤量变化Table 5 Variation of silting and discharging in the lower Yellow River after

25、 water regulation输沙量 / 亿 t河道冲淤量 /亿 t花园口高村利津花园口 -高村高村-利津花园口 -利津19973.722.070.164-1.65-1.906-3.55619985.494.123.65-1.37-0.47-1.8419994.793.791.92-1-1.87-2.8720220.8351.160.2220.325-0.938-0.61320220.6570.840.1970.183-0.643-0.4620221.161.230.5430.07-0.687-0.61720221.972.753.690.780.941.7220222.012.4212.

26、7010.4110.280.691时间从表中可看出,水量统一调度前,下游全河段均淤积,统一调度后,花园口高村河段始终处于冲刷状态,全下游从2022 年之后处于冲刷状态.由于输送入海沙量的增加,自2022 年后,黄河三角洲的湿的面积开头增长,特殊是2022 年陆的向大海推动了1.5 km ,在黄河入海口处新增湿的 超过 667 hm2,改善了河口湿的生态系统.4 水质状况水质也是反映河口水生态环境状况的重要指标.水质较好,可提高浮游生物和水生生物的生物量.入海口的利津断面,水质主要变化于III 类与 IV 类之间.表6（下页）为黄河利津断面2022 年 8 月到 2022 年 7 月水质月变化情

27、形.从表中可看出,自 2022 年到 2022 年利津断面水质有变好趋势,符合III类水质的月份增多, 2022 年 1 7 月中有 4 个月水质均符合III 类标准, 2022 年有 8 个月水质符合III 类标准, 2022 年有 4 个月水质符合III类标准.说明水量统一调度以来,河口水质达标的时间增多.当然,水质状况与点源污染的控制排放状况有关.水量调度合理,可以增加河流的自净才能.5 湿的类型及其面积湿的类型及其面积也是系统稳固性和抗外界干扰才能的重要指标.如湿的范畴的缩小,会使水生动物失去自然的栖息的、产卵场和索饵场. 如湿的的原有结构发生转变,会使生物多样性严峻丢失和水禽的栖息环

28、境遭到破坏.总之,湿的类型和面积的不稳固变化不仅使得食物链来源被切断,而且由于生存环境的不断恶化（如海水入侵、土壤盐渍化、湿的消逝等）,会造成生态系统、生物种群和遗传多样性的丢失.因此湿的类型及其面积变化也是特别重要的河口生态环境评判指标.为分析水量调度工作对三角洲湿的的影响,本文利用遥感资料分析了90 岁月初期到2022 年三角洲湿的类型及其面积变化情形.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_表6黄河利津断面水质月变化状况Table 6 The monthly variation of water quality at Lijin s

29、ection in the Yellow River湿的以自然湿的为主,并且在不同岁月,即不同水 沙条件下,湿的面积变化不同.2022 年湿的总面积比 1992 年少,这说明由于90 岁月黄河断流比较可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_年月流量现状202271560溶解氧、化学需氧量、石油类6186587.84107石油类3200氨氮225613182022122121122310182955481320石油类72640石油类66985484石油类4156石油类3265235616342022121150化学需氧量、石油类112130102820927708212石油类763.1化

30、学需氧量638.2548.7428.7总磷329.2劣氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、总磷229.0化学需氧量、氨氮、总磷143.6劣化学需氧量、氨氮20221270.3劣化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷1158.7劣化学需氧量、总磷1046.1劣化学需氧量、总磷958.2非离子氨、氟化物851.4非离子氨/m 3s-1水质与上月 规划比较 水质超标工程严峻,三角洲湿的处于萎缩状态,而且主要是自然湿的在萎缩,其中萎缩较明显的是滩的、河道湿 的.其缘由一方面是随着入海水量的削减,输沙入海沙量削减,如1997 年入海沙量仅 0.164 亿 t,结果导致河口增长速度放慢,而与此

31、同时,三角洲北 部的渤海湾和东南部的莱州湾海岸却遭到了海水的 腐蚀,从 1992 2022 年,黄河三角洲海岸线淤积33.7 km2 , 自 然 蚀退 74.56 km2 , 净 蚀 退 40.86km 2,除了黄河入海口的区连续淤积以外,三角洲其它岸段都有不同程度的腐蚀后退.另一方面,人 类活动如养虾等对滩涂资源的利用也造成了滩涂湿 的的削减,这两方面是自然湿的削减的重要缘由. 至于人工湿的, 2022 年与 1992 年相比,就增加了122.62 km2,主要是水库和养虾池等的增加.水量统一调度后,三角洲自然湿的面积明显增加,到2022 年基本复原到1992 年水平, 2022 年与 19

32、92年相比,虽然滩涂面积没有增加,但芦苇等自然湿的面积明显增加,这说明由于淡水的增加、黄河的不断流等对河口生态环境起到了较大的改善作用, 同时,由于入海水量、沙量的增加,导致河口延伸,新增湿的面积与2022 年相比增加了 34 km 2.人工湿的基本没有增长,与2022 年相比,稍有增加,主要是修了几个水库.总之,从湿的类型分布及面积变化上看,由于水量统一调度,保证了河口最基本的生态需水量,湿的萎缩的趋势得到了遏制,到2022 年时已复原到 1992 年建立爱护区时的状况,而且调水以来,河口新生了大片淡水湿的,这为林、灌、草 木的生长、湿的生态环境的复原、湿的植被的正可编辑资料 - - - 欢

33、迎下载精品_精品资料_注： 表示水质比上月转好, 表示水质与上月持平,表示水质比上月转差.黄河自然断流始于1972 年,其中进入 90 岁月断流比较显著,10 年中有 9 年断流.因此挑选1992 年的遥感影像代表显现显著断流前黄河三角洲湿的状况, 1992 年之后,连续断流直到1999 年全流域开头实行水量统一调度,2022 年至今黄河再也没有显现断流过.因此,挑选2022 年的影像代表断流终止时的湿的状况,2022 年的影像代表水量统一调度以后三角洲湿的状况.表 7（下页）是依据1992 年 4 月 2 日、 2022 年 5 月 2 日和 2022 年 5 月 13 日遥感影像图解译的东

34、营市湿的面积变化状况.从表中可看出,三角洲向演替制造了较好的条件.6 生物多样性生物多样性反映了生态系统的稳固性和河口生态系统生物循环状况.据统计,自上世纪70 年代,特殊是 90 岁月以来,黄河几乎年年断流,注入河口湿的的水量骤减,由此对黄河三角洲生态 环境造成了庞大破坏：黄河三角洲湿的萎缩近一半,鱼类削减40%,鸟类削减 30%.1999 年黄河水量统一调度以来,黄河实现了连续5 年不断流,黄河水生生物的多样性得到了复原.2022年,多年不见的鸟类重新显现,并由断流前的187种增加到269 种.在 2022 年,爱护区内芦苇的面积已增加到了4104 hm2.野生珍稀生物比断流前增加了近一倍

35、,达到了459 种,比 4 年前增加近一可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1992 年2022年2022 年1992 年2022 年2022 年1992 2022 年20222022 年天滩涂湿的1 485.691 310.291 295.4651.5146.2842.86-175.4-14.83然河道湿的104.2295983.613.363.24-8.883湿古河道湿的17.1213.13130.590.460.43-3.99-0.13的芦苇湿的114.81234.834453.988.2914.72120.02210.17草甸湿的382.93218.52206.6213.287.726.84-164.41-11.9疏林湿的83.465.7780.732.892.322.67-17.6314.96灌丛湿的92.18167.32147.163.205.914.8775.14-20.16合计2 280.352 104.862 285.9779.0774.3475.63-175.49181.11人水库、沟渠、坑塘247.86350.47355.768.5912.3911.77102.615.29工水田132.28145.891514.595.155.013.615.11湿虾蟹池176.