黎世忠，劉媛媛

（1.德惠市水利局，吉林 德惠 130300；2.松遼水利委員會(huì)水文局（信息中心），吉林 長(zhǎng)春 130021）

1 向海濕地

向海濕地位于吉林省西部通榆縣境內(nèi)，科爾沁草原中部，西與內(nèi)蒙古科右中旗接壤，北與洮南市相鄰，1992年被列入《國(guó)際重要濕地名錄》。濕地內(nèi)主要為湖河相容沖積地貌，地勢(shì)低洼平坦，河道極不明顯，沼澤地植被多為蘆葦，土地鹽漬化比較普遍，土壤為沙土、栗鈣土和鹽堿土，土層厚度0.5～1.0 m。保護(hù)區(qū)地屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，為半干旱草原地帶，春季多風(fēng)干旱，夏季溫暖，冬季嚴(yán)寒少雪、風(fēng)沙大。年平均氣溫4.9℃，年平均降水量406 mm，集中在7—8月，年平均蒸發(fā)量1945 mm[1]。濕地水體主要補(bǔ)給來(lái)源為霍林河、額穆泰河和引洮工程徑流以及夏季降水和區(qū)域地下水，向海水庫(kù)坐落于保護(hù)區(qū)內(nèi)。

2 統(tǒng)計(jì)方式

1）監(jiān)督分類

由于研究區(qū)域在不同季節(jié)不同的氣候條件下，遙感影像會(huì)存在較大的差異，為了較準(zhǔn)確地反映補(bǔ)水前后濕地的不同狀況，選取較貼近補(bǔ)水時(shí)間的影像圖，由ENVI軟件根據(jù)用戶選定的類別和樣本進(jìn)行監(jiān)督分類，主要提取水體和鹽堿地。

2）濕地水面面積動(dòng)態(tài)度

一些學(xué)者采用濕地面積動(dòng)態(tài)度分析濕地變化特征[2]。濕地面積動(dòng)態(tài)度是指某研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)濕地水面面積的變化，濕地水面面積采用濕地范圍內(nèi)所有地表水體面積之和。利用動(dòng)態(tài)度模型分析濕地水面的時(shí)空變化，可以真實(shí)反映區(qū)域濕地水面面積變化的劇烈程度。類似于距平計(jì)算，但由于加入了時(shí)間參數(shù)，可以更準(zhǔn)確的描述變化過(guò)程。具體的公式為：

式中：LC為研究時(shí)段內(nèi)濕地水面面積動(dòng)態(tài)度；Ua和Ub分別為研究期初和研究期末濕地水面面積；T為研究時(shí)期長(zhǎng)，為簡(jiǎn)化分析，取年為時(shí)間單位。

3）質(zhì)心偏移模型

濕地水體面積的消長(zhǎng)在空間上的分布程度由質(zhì)心偏移模型進(jìn)行分析。這里的質(zhì)心取濕地中較大面積的水體表面所形成幾何圖形的近似幾何中心。質(zhì)心偏移的方向可以說(shuō)明該水體在某方向上擴(kuò)張或者在其反方向上縮減。具體的公式為：

式中：Xt為t年濕地水體分布質(zhì)心的經(jīng)度；Yt為t年濕地水體分布質(zhì)心的緯度；Cti為t年第i個(gè)濕地水體塊的面積；Xi為第i個(gè)濕地水體塊質(zhì)心的經(jīng)度；Yi為第i個(gè)濕地水體塊質(zhì)心的緯度。

3 數(shù)據(jù)分析

1）監(jiān)督分類結(jié)果

選取向海濕地區(qū)域2007，2009—2011年7月至8月間，云含量較低，影像時(shí)間較接近補(bǔ)水期的Landset TM影像，進(jìn)行水體和鹽堿地監(jiān)督分類。由解譯結(jié)果統(tǒng)計(jì)得出，2007，2009—2011年向海濕地水體總面積分別為47.83，48.69，37.98和49.03 km2。其中，水面面積在1 hm2以上的水體個(gè)數(shù)分別為34，36，33和41。在水體面積變化的同時(shí)，鹽堿地面積以相反趨勢(shì)變化，2009—2010年所占總面積比例上漲約6%，2010—2011年所占比例下降了約9%。濕地水體、鹽堿地變化統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

表1 各年份水體、鹽堿地變化情況統(tǒng)計(jì)表

2）水面面積動(dòng)態(tài)度

由濕地水面面積動(dòng)態(tài)度公式計(jì)算得出，2007—2009年水面面積變化不大，2009—2010年水面面積動(dòng)態(tài)度為-0.22%，2010—2011年水面面積動(dòng)態(tài)度為0.29%，由于2011年所選擇影像為補(bǔ)水后時(shí)期影像，即同期水面面積在補(bǔ)水后得到了增加。

3）質(zhì)心偏移

取其中較大的水體統(tǒng)計(jì)其質(zhì)心偏移得出，2007—2009年，濕地水體質(zhì)心向東南方向移動(dòng)較大，從影像上可看出濕地水體在西北方向上呈現(xiàn)萎縮態(tài)勢(shì)；2009—2010年，濕地水體質(zhì)心向西南方向略微偏移，影像上可觀察到濕地東南方向水體出現(xiàn)消退；2010—2011年，濕地水體數(shù)量明顯增多，水體質(zhì)心向偏西方向移動(dòng)。

4）年平均氣溫分析

向海濕地所處的霍林河流域?qū)贉貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，以白云胡碩站為流域上下游分界點(diǎn)，下游主要為濕地及平原區(qū)，年平均氣溫5.6℃[3]。由于缺乏當(dāng)?shù)貧鉁財(cái)?shù)據(jù)，采用中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供的吉林省前郭爾羅斯站氣溫?cái)?shù)據(jù)[4]，該站位于研究區(qū)域同一流域的下游地區(qū)，氣候條件較為相似，因此可以借用該站資料。分別統(tǒng)計(jì)該站2004—2010年年平均溫度得出，時(shí)段內(nèi)年平均氣溫曲線呈現(xiàn)波狀，2004—2005年氣溫下降，2005—2007年氣溫逐年攀升，且速度較快，2007—2010年間，年平均氣溫逐年下降，平均每年減少約0.85℃，但均高于白云胡碩站以下霍林河流域的年平均氣溫。

5）逐日降水?dāng)?shù)據(jù)分析

霍林河白云胡碩站以下流域多年平均降水量約為424.2 mm，且主要集中在夏季，約占全年總雨量的3/4。降水特性主要體現(xiàn)為降水日數(shù)少，多陣性降水，持續(xù)降水時(shí)間較短，幾乎無(wú)持續(xù)暴雨[3]。統(tǒng)計(jì)向海、創(chuàng)業(yè)、同發(fā)、雙崗、三家子、瞻榆6站2006—2010年年累計(jì)降水量。2006—2009年，降水總體上持續(xù)減少，且各年累計(jì)降水量較多年平均降水量均偏少3至4成。由年平均氣溫和面平均雨量數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，2006—2007年，氣溫上升，而同期降水減少；2007—2009年，氣溫下降，但同期降水無(wú)明顯變化；2010年降水總量雖較前期略微增加，但仍遠(yuǎn)低于多年同期值。水體質(zhì)心偏移與降水分布有關(guān)，統(tǒng)計(jì)單站2006—2010年降水累計(jì)量可以得出，額穆泰河一側(cè)的創(chuàng)業(yè)、三家子站降水量占面平均雨量比重較大，而向海濕地以上的霍林河同發(fā)站降水較少，位于濕地南部的瞻榆站降水較北部的雙崗站偏少；單站多年平均雨量的分布也呈同一格局。研究區(qū)年平均氣溫和面平均雨量統(tǒng)計(jì)圖見(jiàn)圖1，2。

圖1 2004—2010年平均氣溫統(tǒng)計(jì)圖

圖2 2006—2010濕地面平均雨量統(tǒng)計(jì)圖

6）徑流數(shù)據(jù)分析

向海濕地水體的補(bǔ)給來(lái)源除降水外，主要為霍林河、額穆泰河和引洮工程徑流來(lái)水。其中霍林河為嫩江右岸最下游無(wú)尾支流，發(fā)源于內(nèi)蒙古扎魯特旗大興安嶺山脈的后特勒罕山，流經(jīng)內(nèi)蒙古科爾沁右翼中旗、吉林省通榆、大安、前郭等地。大水時(shí)，河流在向海濕地漫散向東，經(jīng)查干泡匯入嫩江，一般年份及小水年，河流穿行于沙丘沼澤之間、局部河流呈現(xiàn)潛流、斷流、干涸狀態(tài)，在下游漫散消失?；袅趾舆M(jìn)入向海濕地以前控制站為白云胡碩水文站，該站在過(guò)去5年內(nèi)頻繁出現(xiàn)干涸現(xiàn)象。2006—2010年的各年汛期內(nèi)干涸共計(jì)71 d，占總天數(shù)的10%偏多。除2008年年平均流量為6.39 m3/s以外，其余各年年平均流量不足1 m3/s，年平均流量及汛期平均流量較多年同期均偏少一倍。白云胡碩站下游同發(fā)水文站2007—2008年年平均流量均低于4 m3/s，較歷年同期偏少一倍。

7）人類活動(dòng)影響

向海濕地所在區(qū)域?yàn)榧质∥鞑康貐^(qū)與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界處，經(jīng)濟(jì)水平較為落后，產(chǎn)業(yè)格式為風(fēng)電工業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)和旅游業(yè)[1]。以通榆縣為例，該縣2009年人口36萬(wàn)，人口密度43人/km2，為聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織建議標(biāo)準(zhǔn)的2倍。由于大量湖泊水體轉(zhuǎn)化為鹽堿地、沼澤或開(kāi)發(fā)為耕地，該地區(qū)農(nóng)業(yè)人口密度降低[1]的同時(shí)，也意味著水體面積的高速萎縮。地表水無(wú)法滿足人口增加帶來(lái)的需求后，索取轉(zhuǎn)向地下水，2005—2010年間，白城一帶地下水水量持續(xù)急劇下降[5]，地下水位變動(dòng)勢(shì)必要求更多的來(lái)自地表水的補(bǔ)給，造成地表水量的再減少。另一方面，受水資源分配控制，霍林河、額穆泰河上游建設(shè)了多座水庫(kù)和灌區(qū)引水工程，使得本來(lái)受季節(jié)調(diào)節(jié)嚴(yán)重的向海濕地水源補(bǔ)給更加拮據(jù)。

8）2011年補(bǔ)水效益

2011年6月19日起，國(guó)家統(tǒng)一部署對(duì)向海濕地進(jìn)行補(bǔ)水。6月20日起，察爾森水庫(kù)日均出庫(kù)流量從40 m3/s逐漸加大，最大日出庫(kù)流量達(dá)到57 m3/s。根據(jù)《引察濟(jì)向生態(tài)應(yīng)急補(bǔ)水實(shí)施方案》，本次補(bǔ)水以鎮(zhèn)西水文站過(guò)流量達(dá)到8000 m3/s為準(zhǔn)[5]。供水初期鎮(zhèn)西水文站日均流量約10 m3/s，6月25日鎮(zhèn)西水文站流量達(dá)到35.5 m3/s，同時(shí)，鹽鋪斷面恢復(fù)過(guò)流，流量6.1 m3/s；2 d后，鎮(zhèn)西水文站累計(jì)水量為0.184×108m3，向海水庫(kù)入口斷面恢復(fù)過(guò)流，流量1.1 m3/s；7月8日鎮(zhèn)西水文站累計(jì)水量為0.52×108m3，向海水庫(kù)核心區(qū)入口斷面恢復(fù)過(guò)流，流量0.5 m3/s；7月15日，鎮(zhèn)西水文站累計(jì)水量超過(guò)0.8×108m3，向海水庫(kù)核心區(qū)入口斷面累計(jì)水量達(dá)到0.11×108m3。有資料[6]稱截至7月22日，此次生態(tài)應(yīng)急補(bǔ)水中向海濕地增加水量0.473×108m3，使?jié)竦赜兴娣e增加近11.5 km2，由影像解譯成果，2010—2011年同期水體增加面積約11.05 km2，鹽堿地面積有所減少。

4 結(jié)語(yǔ)

由上述分析得出，向海濕地水體出現(xiàn)大幅度萎縮、干涸的主要原因是長(zhǎng)期連續(xù)的氣候干旱、水源補(bǔ)給匱乏和人類活動(dòng)加劇。氣溫偏高使得原本就數(shù)倍于降水量的蒸發(fā)量愈加增大，高強(qiáng)度的蒸發(fā)、偏枯的降水造成徑流斷流、地下水減少和土壤鹽堿化，人類活動(dòng)對(duì)土地類型的變化起到增進(jìn)作用，加劇了植被的消退和濕地的水分損失。補(bǔ)水可以有效改善濕地生態(tài)環(huán)境，但對(duì)于長(zhǎng)期干旱地區(qū)，做好水土保持和地下水保護(hù)，對(duì)土地進(jìn)行保護(hù)性開(kāi)發(fā)才是使人類與自然和諧發(fā)展的長(zhǎng)久之策。

[1]向海濕地保護(hù)區(qū).百度百科.

[2]王秀蘭，包玉海.土地利用動(dòng)態(tài)變化研究方法探討[J].地理科學(xué)進(jìn)展，1999（1）.

[3]霍林河流域降雨徑流預(yù)報(bào)方案編制報(bào)告.松遼水利委員會(huì)水文局（信息中心），2008.

[4]中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng).http://www.escience.gov.cn/metdata/page/index.html.

[5]松遼流域地下水通報(bào).http://www.slwr.gov.cn.

[6]松遼水利委員會(huì)防汛抗旱辦公室，防汛抗旱簡(jiǎn)報(bào).2011（10，12）.