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白洋淀生态承载力研究

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发表于 2017-10-31 12:44:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
1 引言
在全球性经济发展的今天,人类正以前所未有的规模和强度创造着财富和文明,同时又以前所未有的规模和强度影响、破坏和改变着湿地生态系统,突出表现为:以江河断流、湖泊萎缩、区域性地下水位持续下降和湿地破坏为主要特征的水生态平衡失调愈演愈烈。湿地生态破坏影响深远,已引起国内外专家的焦虑和关注,于是生态承载力的研究也应运而生。生态承载力研究是区域生态环境规划、实现区域人口、经济和环境协调发展的科学保障。研究内容包括资源与环境子系统的共容、持续承载和时空变化特征,以及人类价值的选择、社会目标、价值观念、技术手段与承载力的互动。研究的根本目的在于正确认识和分析一个地区的生态承载力,对该地区生态环境步入良性循环和各种资源得到科学的合理利用以及社会、经济的可持续发展奠定基础。
白洋淀位于河北省中部,是华北平原最大的淡水湖泊。然而,近年来随着人口增长和经济快速发展,对湿地资源掠夺式的开发,使其生态环境日趋恶化,主要表现在:①泥沙淤积,无序围堰。自20世纪50年代以来,因河流泥沙淤积、大量围埝造田、违规建筑等把白洋淀分割得七零八落,水面缩减近50%,令其自净能力也大大降低,亦加剧了死循环。②入淀水量减少,干淀次数增加。目前入淀九条河流中。仅拒马河、府河常年有水入淀,漕河、孝义河、瀑河部分季节有水,其余长期断流。20世纪50年代、60年代、70年代、80年代的平均入淀水量分别为19.6亿m3、17.3亿m3、11.4亿m3、2.15亿m3;特别是80年代,1984年—1986年间滴水未进,1983年—1987年入淀水量总共仅0.525亿m3。从1997年到如今,对白洋淀的补水已达15次。其中2004年的“引岳济淀”尤为著名,2008年1月“引黄济淀”工程开始启动。白洋淀干淀频次越来越高,20世纪60年代出现两次,70年代出现4次,80年代出现6次,90年代至今干淀次数更加频繁。③水污染严重。在入淀河流中,除拒马河水质较好(基本可达Ⅲ类),其余河流主要接纳流域内工业、农业和生活废水,水质多为劣V 类。由此可见,研究白洋淀生态承载力,无论是从保护湿地生态系统和自然资源持续利用上,还是淡水湖泊本身所具有的社会经济价值上衡量,都具有十分重要的意义。
2 白洋淀概况
白洋淀位于河北省中部,四周以堤坝为界,东至千里堤,西至四门堤,北至新安北堤,南至淀南新堤,东西长39.5 km,南北宽28.5km,淀内主要由白洋淀、烧车淀、藻苲淀等大小不等的143个淀泊和3700多条沟壕组成,淀底高程5.5~6.0m(大沽高程,下同)。当淀区水位为10.5m时,蓄水量9.58亿m3,淀区东西长39. 5 km,南北宽28.5 km,总面积366 km2 白洋淀地处太行山东麓永定河冲积扇与滹沱河冲积扇相夹峙的低洼地区,属海河流域大清河水系,汇水面积3.12万km。淀区属暖温带季风气候区,多年平均降水量为524.9mm,多年平均蒸发量为1369mm。降水具有明显的季节性,80%的降水集中于夏季[1]。
白洋淀内共有36个纯水村,62个半水村,人口18.6万人。目前白洋淀旅游业得到蓬勃发展,2006年接待游客87万人次,创社会效益5.8亿元,景区从业人员12000人,带动相关产业就业84000人,旅游业已经成为安新县强县富民的支柱产业,取得了良好的经济效益和社会效益[2]。
3 白洋淀流域生态承载力评价
3.1生态承载力评价方法
白洋淀生态系统是由多因子组成的多层复杂体系和开放系统,这一天然湿地生态系统包括水生生态系统和陆地生态系统两个部分。本文采用层次分析法研究白洋淀生态承载力。白洋淀生态承载力指标体系构成:
① 目标层:白洋淀生态系统为总目标,分目标为陆地生态系统承载力和水生生态系统承载力;
② 准则层:水资源、生物资源、旅游资源、土地资源、森林资源;
③指标层:水资源承载力、水环境承载力、旅游资源承载力、土地资源承载力,详见图1。
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3.2水生生态系统承载力评价
3.2.1水资源承载指数计算与分析评价  根据高吉喜资源承载指数表达模式[3],得出水资源承载指数表达式为:
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式中:CSIwat—水资源承载指数;C1wat—水资源构成要素;Wtwat—水资源构成要素之权重;n—水资源构成要素数;取n=3。一般情况下,水资源构成总量可表达为:
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式中ω—水资源总量;R—地表径流量;G—与地表水联系的地下水天然补给部分;P—降雨量。
但是,白洋淀为淡水湖泊,其区域内地下水基本上由地表水补给,因此白洋淀地下水不应看作独立的水资源。还有,白洋淀各地区用水都由淀内湖水提供,实际径流量即白洋淀最终蓄水量应除去用水量。白洋淀水资源总量实际构成为:
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由此可知,(2)式中Qω就只包括实际地表径流和降水量两项。
①降水与实际地表径流。白洋淀为季节性湖泊,蓄水量与季节相关性很大。计算淀内蓄水量,即地表径流量时,取不同水平年即丰水年(P=25%),平水年(P=50%),枯水年(P=75%)和极枯水年(P=95%)淀内蓄水量的平均值。降水量可通过气象材资料获得,见表1。
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②分值确定。我国单位面积年地表径流量在0.0002~0.0107亿m3之间,据此可将其分成10个段次,然后依径流量大小赋予不同分值[7],见表2。
同样,依全国降水量大小变幅将不同降水量水平转换相应分值,见表3。
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③权重确定。白洋淀的蓄水量与季节降水大致呈正相关,也就是说,夏季降水量大,淀内蓄水就多,反之,就少。在不同水平年内,淀内蓄水量和降水量都有很大不同。在极枯水年,淀内会达到彻底干淀,蓄水量为0。白洋淀水资源要素
功能相同,权重相等。
④水资源承载指数。根据(1)式计算得出白洋淀不同水平年水资源承载指数见表4。
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从表中得知,白洋淀水资源承载力随不同水平年而有所不同,丰水年水资源承载力最大,但也只达到中等承载水平,枯水年和极枯水年为低承载水平。如果除去极枯水年,也就是白洋淀不会干淀,则白洋淀平均水资源承载指数为43.1,刚好达到中等承载水平。但是,白洋淀干淀现象时有发生,这样一来白洋淀总体水资源承载水平就有所下降,其承载指数为38.3,属低承载能力。
3.2.2 水环境承载指数计算与分析评价  对白洋淀水环境承载指数的计算,选取水质这一综合性较强的指标。水环境承载指数表达式为:
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式中:CSIenv—水环境承载指数;C1env—水质类别;W1env—水质类别对应分值。
根据保定市环境保护监测站2005年对白洋淀的常规监测资料,按丰(8月)、平(10月)、枯(6月)三期对白洋淀水质进行现状评价,评价断面选取烧车淀、枣林庄、王家寨、光淀、圈头、采蒲台、端村7个点,这7个断面比较均匀的分布在现有水域内,基本可代表淀内水质的情况。2005年检测结果基本反映近几年白洋淀水质情况。白洋淀现有水质分期评价结果见表5。
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根据地面水环境质量标准划分水域功能分类确定分值,见表6。
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由(4)式计算得出白洋淀水环境承载指数分别为:丰水期40,平水期20,枯水期为0。则白洋淀整个水域水质承载指数为20。白洋淀水质随蓄水量的大小而改变,丰水期水质较其他时期要好,但是总体水平很差,属低承载范围。
3.2.3 旅游资源承载力分析  白洋淀地区(安新县)的经济以发展旅游业为主,旅游资源承载力研究是白洋淀生态承载力研究中的重要组成部分。旅游资源承载力涉及的是一个复杂的“社会—自然系统”。在这个大系统中,包含了若干个相互联系的子系统,从旅游资源到旅游消费,从旅游设施到旅游服务,从物质消费到精神消费,从景区布局到客流分布,从自然生态到环境质量可谓牵涉面广,相关因素多,非常复杂。在研究旅游环境承载时,以白洋淀景区可容纳的游人量作为评价旅游承载力的依据。计算公式[5]如下:
C=L/T
式中:C—全线容量;L—全线长度;T—全线人均占地长度。
CIs=Ls/TL
式中:CIs—线段容量;Ls—线段长度;TL—线段人均占地长度。
Cp =Sp/S
式中:CP—景观点容量;SP—景观点面积;S—人均占地面积。
Df=Cp/Tr
式中f—观景点日合理流量;Tr—周转率。
Tr=Dt/T
式中:Tr—周转率;Dt—日游览时间;T—观赏时间。
C=(A/Ao)(T/To)
式中:C资源极限容量;A—资源的空间规模;Ao—每人最低空间标准;T表示每天开放时间;To表示人均每次利用时间。
旅游地可容纳旅游活动的能力是各个景区容量与连接景区间道路的容量之和。
景点容量:Si=Ai(BiCi)
景区容量: 3c2148f348dfd3006925049f7b2fc22d.png
旅游地容量: f68964ec23e1d1d0a41f75cb3596e022.png
式中:Si—第i景点容量;Ai—第i景点供旅游空间规模;Bi—第i种旅游活动参加量;Ci—第i种旅游活动个人空间标准;Di—第i景区容量;Vi—第i景点间道路容量;T表示旅游地容量;Ri表示景区道路容量。
据估计,白洋淀游览路线总长40 km,游览区总面积为20万m2,设定每只船上可载15人,般距500 m,游人人均游览面积为100 m2/人,游览时间为4h,则周转率T=2. 5,由此可推算出白洋淀景区旅游承载力[6],见表7。
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由此可知,白洋淀游览区的饱和容量,即极限游人容量为9600人/日,年游人容量控制在196万人之内。若超过该容量,该风景区将超过其旅游承载力。将不利于生态的保护和旅游事业的发展。
3.2.4生物资源  鱼类生产潜力估算。水生生物是维持白洋淀湿地生态系统的关键因素,如何科学合理地利用水资源,首先要了解白洋淀生物的承载力,从而使其步入良性循环。利用浮游生植物量估算鱼产潜力,现采用何志辉先生的研究成果,其计算公式如下:
FH=m.P/B.a/E
式中:F,H—代表植食性鱼承载力;m—年平均浮游生植物量(kg/m3);P/B—浮游植物的P/B系数,取50;a—饵料利用率(%),浮游植物利用率取40%;E—饵料系数,白洋淀浮游植物取40。
白洋淀的浮游生植物量为45.261(g/m3)[7]
则:FH=22.6035(g/m3)
若多年平均水位按7.3m计算,则白洋淀内植食性鱼类的最大生产量为2421.5t。—般情况下,湖泊中植食性鱼类为动食性鱼类的5~6倍,则动食性鱼类的生产量最大为484.3t。白洋淀鱼类生产潜力的估算为2905.8t。目前白洋淀鱼类年生产量为18879t,已远远超出其生产潜力。
3.3陆地生态系统承栽力分析评价
3.3.1土地资源承载指数计算与分析评价 土地资源承载力是指土地的生产潜力大小。土地质量越好,承载能力就越高,土地质量差,承载能力就低。所以我们可通过衡量土地质量的高低来确定土地资源的承载能力大小。土地资源承载表达式[8]为:
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式中:CSIlan—土地资源承载指数;Ctlan—等级土地的分值;Wtlan—等级土地的权重。Ctlan大小可根据土地等级划分结果确定,按不同等级土地的生产潜能给与相应分值,见表8。
土地等级划分以全国划分标准为准则,白洋淀陆地土地等级划分结果见表9。
通过(5)式计算得出白洋淀陆地生态系统土地资源承载指数为65.34。白洋淀土地资源承载能力较高,说明白洋淀地区的土地资源还未得到充分的开发与利用,对土地的使用可以加大力度,对土地的投资还能提高,以期能从土地上获得更多的利润。
3.3.2植被覆盖率 众所周知,森林对保护和改善生态环境有非常重要的作用,主要表现在:①植被有制造氧气,维护生命系统的作用;②可消减环境污染、净化空气;③具有调节气候,维持能量与物质循环的功用;④具有生物多样性维持功能;⑤具有涵养水源的作用;⑥具有防风固沙作用。由此可见,森林生态系统在人类的生产活动中具有非常重要的作用。
白洋淀周边林地即平原农业区的林地,其生态效益主要体现在防风、改善小气候等方面,对促进白洋淀陆地生态系统的良性循环起着重要的作用。林地的环境效益,远远高于其生产木材的经济效益。据权威专家估算,森林的经济效益与环境效益价值之比为1:9。
安新县白洋淀农田路、沟、渠1134条均已得到绿化,绿化总长度1204.9km,植树108万株。全县共有林地2980hm2,其中经济林493 hm2。四旁树350万株,立木蓄积27.8万m³,林网控制面积26万hm2,控制率87.5%,林木覆盖率11.5%,已达到国家关于绿网绿化(10%)的要求。
4 结论与建议
由以上得出的数据可知:白洋淀蓄水量的多少直接影响水资源和水环境的承载力,在丰水年时,水资源为中等承载,水质也比较好;但若在平、枯水年时,二者的承载力都会下降。白洋淀旅游承力为9600人/d,年游人容量控制在196万人之内。目前白洋淀鱼类年生产量(18879 t)已远远超出其生产潜力(2905.8t),为弱承载。白洋淀土地资源承载能力较高,土地资源承载指数为65.28。林木覆盖率11.5%,已达到国家关于农田林网绿化(10%)的要求。从总体看,白洋淀生态承载力偏低,生态环境脆弱。要想保持和保护白洋淀的天然湖泊生境,首先要保证白洋淀上游西大洋和王快水库、岳城水库以及南水北调水为该地区充分补水,不使其干涸,水位最低控制在7.7m以上,并保证人淀水质,才能使白洋淀湿地生态系统得以稳定、健康、可持续发展。
参考文献:
[1]安新县地方志办公室.白洋淀志[M].北京:中国书店出版社,1995.
[2]高吉喜.可持续发展理论探讨[M].北京:中国环境出版社,2001.
[3]张素珍,宋保平.白洋淀水资源承载力研究[J].水土保持研究, 2004,(2).
[4]刘玲.旅游环境承载力研究[M].北京:中国科学环境出版社, 2000.
[5]张素珍.白洋淀湿地面临的生态问题及可持续发展对策[J].南水北调与水利科技,2007,5(4):53,56,60.
[6]张义科,张翠君,张雪松,等.白洋淀浮游植物的生物量、叶绿素含量和生产量[J].河北大学学报,1999.
[7]中国科学院国家计划委员会自然资源综合考察委员会.中国自然资源手册[K].北京:科学出版社,1990.

(稿件来源:《南水北调与水利科技》2008年5期;彭艳芬整理)


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