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浅谈基于人类活动影响下衡水湖湿地生态用水安全

时间:2016-05-04  来源:  编辑:  浏览:130次
地表水资源的过度开发和应用导致进入下游平原河道的径流量显明减少,过境洪沥显明减少…湿地水安全意义湿地生态体系的稳固性很大水平上取决于其水源的稳固性…以上因素叠加造成自产水量更少,致使该湿地水源重要依附外流域调水[]…在地表水严重不足情形下,不足部分只有依附超采地下水来补足,地下水严重超采导致地下水位敏捷降落,土壤非饱和带增厚,降水更多地弥补土壤水耗费,使地表产水才能降落…
    摘要:受人类运动的影响,衡水湖湿地供水水源重要靠外流域调水。在调水进程中,受沿途河道污染物的影响、引黄河水高含沙量对水质的影响以及衡水湖湿地周边工农业生产的影响,使得衡水湖湿地生态用水安全问题严格。通过衡水湖湿地引水进程中对湿地水环境影响剖析,包含供水水源剖析、补水水质安全主要性剖析、高含沙量对水质影响剖析等,说明衡水湖湿地供水安全中存在的问题,为恢复好维护衡水湖湿地供给科学根据。
    症结词:人类运动影响;湿地生态用水;用水安全;衡水湖

abstract: under the influence of human activities,the water supply source of the hengshui lake wetland mainly relies on water from other river basin.during the process of water transfer,the contaminants of rivers along the watercourse,high sediment concentration of the yellow river and the surrounding agriculture and industry of the hengshui lake wetland lead to a severe wetland ecological water safety problem.through analysis of the impact on the water environmental of the hengshui lake wetland during the process of water transfer,including analysis of the water supply source,analysis of the importance of the supplemental water quality,analysis of the impact of the high sediment concentration on the water quality and so on,this article expounds the existing problems of the hengshui lake wetland water safety supply and provides the scientific basis for the hengshui lake wetland protection and restoration.
  key words: influence of human activities;wetland ecological water;water safety;hengshui lake 
    衡水湖来水重要有流域自产径流量、过境洪沥水、跨流域引水组成。地表水资源的过度开发和应用导致进入下游平原河道的径流量显明减少,过境洪沥显明减少。在地表水严重不足情形下,不足部分只有依附超采地下水来补足,地下水严重超采导致地下水位敏捷降落,土壤非饱和带增厚,降水更多地弥补土壤水耗费,使地表产水才能降落。以上因素叠加造成自产水量更少,致使该湿地水源重要依附外流域调水[1]。
    1湿地水安全意义
    湿地生态体系的稳固性很大水平上取决于其水源的稳固性。水文条件能直接转变湿地的物理化学性质,进而影响到物种组成和丰度、第一性生产力、有机物资的积聚和养分循环。水导致奇特的植物组成,但限制或增添物种的丰度。静水湿地或持续深水湿地的生产力都很低。通常有高能量的水流,或有脉冲性水周期的湿地生产力最高[2]。
    在积水笼罩的条件下,其基质长期处于还原状况,限制了微生物的数量和活性,较高的生物量得不到充足的分解,有机物资便以泥炭的情势积聚储存起来。土壤-水界面的交互作用,使湿地土壤以还原性质为主的同时,在其表层有一薄氧化层,承担着湿地物资的化学转化和养分循环,构成湿地生态进程的主要一环。可见,湿地生态体系的一切生态进程都是以固定的水文为基本的,正是由于其体系构造对水文条件的依附性,湿地生态体系才如此懦弱,以致于一旦失去水,其体系面孔便会产生基天性的改变。
    不同类型的湿地的懦弱性有所差别,高水能湿地中由于有机质积聚很少,只要其水源被截断,其生态体系类型就敏捷改变;如果水源恢复,体系就会基础恢复到本来的状况。如吉林省西部向海邻近的芦苇湿地,在干旱年份没有水源的情形下,形成大片的碱蓬群落,而在丰水年份,地面被积水笼罩后,芦苇群落便得以敏捷恢复。而低水能的湿地,由于具有保水性能的泥炭层的存在,可以对气象的干湿变更在体系内部进行调节,其生态敏感性则相对较低;除此之外,泥炭沼泽对阈限内的排水亦有较强的恢复才能。
    懦弱生态环境是在自然因素的基本上叠加了人类不合理开发应用而形成的。自然因素是其懦弱性形成的基质,人类运动则是起加速或减速等动力作用。不同地区由于自然条件的差别,懦弱生态环境的表示特点不同。因此,在进行生态环境懦弱性评价时应遵守地区性、主导性、科学性和可操作性的原则。影响湿地懦弱性的因子很多,就衡水湖而言,湿地的懦弱性重要表示在水源供应保障懦弱性、水质污染懦弱性和人类运动综合影响干扰懦弱性。
    2半干旱地域退化湿地生态补水的原则
    湿地生态补水是指恢复湿地自然水文形式的进程。依据湿地退化特点和影响因素,断定了湿地恢复原则[3]。
    恢复湿地自然进程原则:自然湿地是生物与环境长期和谐发展而形成的具有自我调节、相对稳固的自然综合体,当生态体系到达动态平衡的稳固状况时,能够自我调节和保持自身的正常功效,并能在很大水平上战胜和打消外来的干扰,维护自身的稳固性。
    可操作性原则:在全面懂得湿地生态体系的基底上,找出湿地退化原因与可恢复性,以及须要采用的办法。
    优先性原则:针对湿地退化的重要原因以及湿地维护的重要目的,必须要从当前最紧急的义务动身,优先维护珍稀、濒危动物及其栖息地,逐步恢复湿地功效。
    最小风险原则和最大效益原则:在斟酌成本同时,必需斟酌恢复办法对湿地负面影响最小和恢复效益最大化。
    生物配置多样性原则:环境条件的多样性决议了生物配置的多样性,具有生物多样性的生态体系才是稳固的生态体系。
    3衡水湖供水水源剖析
    衡水市是河北省人均水资源最少的地域之一。全市人均148m3,低于全省人均386m3的程度,仅为全国人均程度的5.5%。衡水市平均用水量1600m3/hm2,均远低于全省和全国平均程度。由此可见,衡水市水资源已达相当匮乏的水平。由于缺水,工业及居民用水全体要依附深层地下水。据材料剖析,每年深层地下水许可开采量2.43亿m3,而实际全市每年开采量都在8.20亿m3以上,年超采量在6亿m3左右。深层地下水埋深大幅降落,2003年漏斗中心埋深100.02m(冀州市刘丰备、7月11日),漏斗面积(0m等水位线)为8442km2,同时还引发了一系列的环地步质问题[4]。
    衡水湖水源重要有当地汇水、岗南黄壁庄水库来水、岳城水库来水、引黄河水卫运河水等。当地汇水重要有滏东排河2500km2流域的涝水,滏阳河14420km2流域的来水和应用卫―千引水工程引蓄卫运河水(见表1)。岗南、黄壁庄水库来水重要是应用两水库在每年汛前腾库下泄水,经石津渠、军齐干渠引水到滏阳河,再由冀码渠从冀州南关闸入衡水湖。岳城水库来水,通过卫运河到卫―千渠,经王口闸入衡水湖[5]。
    水重要通过降水量多少、降水稳固性、蒸发与降水关系对应用的影响、径流变率及地下水矿化度等影响懦弱生态环境的形成[6]。影响衡水湖湿地的水分条件是年降水量和河流径流量,由于上游水利工程的拦阻和水资源开发水平高,衡水湖上游来水保证率很低。
    衡水市地处严重干旱缺水的华北平原中心肠带,多年平均降雨量518.9mm,水面蒸发量却高达1300mm,由于地表水资源的严重缺少,衡水市的工农业用水和生活用水重要靠开采深层地下水,并因超采形成了以衡水市为中心的地下漏斗区。水资源缺乏已是衡水湖面临的宏大威逼。目前,衡水湖水源重要来自于黄河水和上游各大水库的汛期弃水[7-9]。
    由于集水区降水年际变异大,衡水湖蓄水量也有很大的年际变动,见表3。目前设计蓄水位21m,最大蓄水才能为1.88亿m3,其中东湖蓄水面积42.50km2、可蓄水1.23亿m3;西湖蓄水面积32.50km2、可蓄水0.65亿m3。1994年-2008年实际累计蓄黄河水6.27亿m3,年均0.52亿m3。
    4衡水湖补水水质影响因素剖析
    由于自然和人为因素的双重影响,黄河水资源日渐缺乏,水土流失严重,荒凉化现象突出,生态环境日趋退化,致使黄河水质局部河段已达不到相应水质尺度。
    多年来虽采用了一系列的办法来维护衡水湖,但湖体自身的维护很难保证在全部大环境高养分程度的态势下,水质不受影响。湖周围的汇水富养分化水平已经处于一个较高的程度,大多数水质状态总氮在10mg/l以上,将大大增添湖水的维护难度[10]。
    引水线沿途进入衡水市(油故闸)以前,清凉江上游清河县城生活及工业污水的排入(重要有清河县造纸厂)和卫-千渠,自油故闸至入湖口(王口闸)段,枣强县境内部分城镇污水及工业污水的排入(重要有枣强的皮革、皮毛、染料等废水)。
    衡水湖周边污染源影响,重要是冀州市部分工业和城市污水通过西线引水渠经冀州市南关进水闸排入东湖。另有部分污水直接排入冀州小湖。
    湖内网箱养鱼,寻求水产品的经济效益,高放饵料增添了湖水中的养分物资,以及湖内养鸭、养鹅等,动物的排泄物也增添了湖水中的养分物资,污染水体。
    在衡水湖流域内,上游河道水质不同水平受到污染,水质为ⅴ类或劣ⅴ类,汛期来水进入衡水湖,对衡水湖水质构成威逼。另外,衡水湖上游流域重要以农业种植为主,农业生产中应用大批的农药、化肥,在汛期,随地表水流进入水体,也对衡水湖水质构成威逼。
    由于旅游业的开发发生的生活污水和生活垃圾,对水体造成污染。由于衡水湖重要靠引黄河水弥补,因此,所引黄河水质的好坏,引水渠道沿途污染源的排污状态及衡水湖周边的排污情形决议了衡水湖水质的状态。
    5泥沙对水质的影响
    黄河是世界上罕见的多泥沙河流,衡水湖目前重要水源是引黄河水,泥沙与水系相互作用对水质影响显着。
    5.1黄河泥沙对重金属的吸持特点
    由于泥沙具有宏大的比表面积,含有大批活性基团,是水体中重金属污染物最重要的载体,决议侧重金属在水体中的化学行动和生物效应。早在20世纪80年代初,金向灿研讨了黄河中游干流龙门、潼关、三门峡断面和支流渭河华县与汾河河津断面的悬浮泥沙对铜、铅和锌离子的吸持行动,发明黄河悬浮泥沙对铅的吸持量特殊高,铅的吸附量在丰水期达550.29×10-3meq/g;在枯水期达318.53×10-3meq/g。他从泥沙中铁锰氧化物含量较高和在较高ph条件下铅离子易生成羟基化合物两个方面对此现象进行说明。
    李丽娟、徐云麟等研讨了黄河三门峡库区的悬浮泥沙对铜、锌、铅离子的吸持才能,发明被吸持的铜、锌和铅离子中有50%~70%与泥沙中的碳酸盐物资联合,有15%~33%与铁锰氧化物联合,以为这与黄河泥沙的优势地球化学相有关[11]。
    20世纪90年代,高宏和暴维英等对黄河泥沙吸稳重金属的行动进行了较为全面的研讨,除铜、铅、锌以外,还研讨了镉、锰和汞等。研讨了不同吸附质的差异,还研讨了吸附剂浓度对吸持量的影响;并对吸持作用和泥沙中重金属的溶出作用进行了深刻研讨。研讨发明,在个别河段(如洛河漫水桥断面),当泥沙-水的比例达10g/l时,从泥沙中溶出的铜离子可达0.049mg/l,超过渔业水质尺度,少数断面由于泥沙中汞的溶出,使河水中的汞达ⅲ类水质尺度[12]。
    2000年以后,赵蓉等人研讨了在泥沙吸稳重金属进程中碳酸盐物资所起的作用。他们用含3.91%碳酸盐的黄土样品与洗除掉碳酸盐(含量仅0.83%)的样品分辨进行对铜离子的吸持试验,发明去除掉碳酸盐的泥沙样品对铜离子的吸持量大大低于未洗除碳酸盐的样品对铜离子的吸持量。研讨发明,含3.91%碳酸盐的黄土样品所吸持的铜离子90%以上与碳酸盐形成沉淀。同期,张岚等研讨了不同化合态的铜离子(cu(no3)2与cuso4)对泥沙吸持铜离子的影响,发明当水中铜离子浓度到达500mg/l以上时,cu(no3)2中的铜离子不能被吸持,而cuso4中的铜离子仍能被泥沙持续吸持[13]。
    5.2黄河泥沙对微量有毒有机物的吸持特点
    关于黄河泥沙对微量有毒有机物的吸持作用,严舜钧于20世纪80年代研讨黄河干流兰州、包头和龙门3个断面的悬浮泥沙对有机农药杀虫眯和杀草快的吸持作用,发明兰州断面悬浮泥沙对杀虫眯和杀草快的吸持量均显着低于包头和龙门悬浮泥沙的吸持量,对离子型化合物杀草快尤为显着。研讨以为原因是兰州悬浮物中蒙脱石与阳离子交流量大大低于包头、龙门的悬浮物与阳离子交流量。试验观测到,杀虫眯与杀草快两种农药之间存在着竞争吸持,杀草快有相对强的竞争力,表示为随着杀虫眯浓度的增添,杀草快的吸持量降落,而杀虫眯的浓度对杀草快的吸持量无影响[14]。
    20世纪90年代,暴维英等研讨了黄河龙门断面的泥沙对硝基氯苯类化合物的分配作用,通过试验查明,1,2-氯苯、甲基对硫磷和对硝基氯苯在黄河泥沙与水之间的分配系数分辨为0.967、3.073和2.28;1,2-二氯苯的泥沙-水分配系数与黄河泥沙中有机质含量呈显着的正相干关系。
    5.3黄河泥沙对氨氮的吸附作用及对氮化合物形态转化的影响
    由于氨氮是黄河最重要的污染物,氨转化为亚硝酸再转化为硝酸的进程对水生态体系极为主要,研讨泥沙对氨氮的吸附作用和氮化合物形态转化的影响尤为主要。
    20世纪90年代末,高宏等人的研讨发明,当泥沙浓度为10g/l时,水中10mg/l的氨氮有16%为泥沙所吸附;当泥沙浓度大于10g/l时,水中10mg/l的氨氮有60%为泥沙所吸附。研讨查明,泥沙的存在可大大增进黄河水中的氨转化为硝酸,在不含黄河泥沙的水中注入10mg/l氨氮,其全体消化须要30天以上时光,当水中含有5g/l黄河泥沙,其全体消化时光缩短到10天以下。研讨以为这与黄河泥沙中含有消化细菌有关[15]。
    湖底沉积的泥沙是有机体的主要起源。微生物能被吸附在颗粒的表面上,随水体进入湖泊。国外对废水或水体中吸附在颗粒上的病毒数试验:有颗粒物的水体中病毒和经过过滤后水体中病毒数的关系为:
    r=3n(1)
    式中:r-颗粒物中病毒的浓度;n-水体中的病毒浓度。
    2004年,余晖、张学青和夏星辉等从化学和微生物两个方面对这一问题做了较过细的研讨,得到了以下重要结论:在其他条件一致的情形下,泥沙含量的增添使固相载体上吸附的氨氮总量增添,但就单位质量颗粒物所吸附的量而言,低含量条件下吸附的氨氮量较高;在温度、造就时光和充氧等条件一致的情形下,泥沙含量高下对氨氮消化速率存在显着影响,泥沙含量越高,消化速率越快。泥沙含量分辨为0、184g/l和5.0g/l时,其平均消化速率分辨为1.15mg/(l·d)、1.63mg/(l·d)与2.45mg/(l·d);水中泥沙含量的高下对氨化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的数量均有显着影响,泥沙含量越高,这3种细菌的数量越多(在泥沙含量为184g/l的水中硝化细菌的峰值为30万个,在泥沙含量为5.0g/l的水中硝化细菌的峰值增添至95万个),且细菌重要生擅长泥沙-水的界面邻近,固相载体上的细菌数显明高于液相中的细菌数[16]。
    排入水体的细菌和病毒可能吸附在颗粒物表面,然后被颗粒物带入湖泊和悬浮污染颗粒上。比起水体中,微生物能够在底泥沉积中生存更长时光。
    如果底泥中吸附高浓度的微生物,底泥沙子再悬浮和解吸就成为湖泊污染的主要起源。
    6结论
    随着社会经济运动的发展,人类运动的各种影响敏捷渗透到衡水湖湿地流域生态体系的每一个部分。衡水湖水源供应安全问题是湿地恢复和维护的重要问题。
    由于上游大批水利工程以及用水量宏大,维护和恢复衡水湖湿地,要靠外流域调水来保持。衡水湖水源重要靠引黄河水为主。
    在引黄河水的进程中发生一系列水安全问题。一是引黄河水进程中沿途河道污染对水质的影响;二是黄河水含沙量对水质发生的影响。
    针对衡水湖湿地懦弱性特点,湿地维护对策重要包含控制上游来水质量,尽量减少入湖污染;增强生态监测与研讨;制订湿地维护计划,增强和完美管理制度;保持开发与维护并举,从而实现湖区的可连续发展。衡水湖湿地懦弱性的表示请求我们要更好的维护。
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