區(qū)域生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能需水量研究方法與分析以北京市順義區(qū)為例

區(qū)域生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能需水量研究方法與分析以北京市順義區(qū)為例【完整版】(文檔可以直接使用，也可根據(jù)實際需要修訂后使用,可編輯放心下載）

區(qū)域生態(tài)環(huán)境效勞區(qū)域生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能需水量研究方法與分析以北京市順義區(qū)為例【完整版】(文檔可以直接使用，也可根據(jù)實際需要修訂后使用,可編輯放心下載）區(qū)域生態(tài)環(huán)境效勞功能需水量研究方法與分析——以北京市順義區(qū)為例劉素玲，王字欣，張淦(中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，北京 100083)摘要：生態(tài)需水的本質(zhì)就是維持生態(tài)系統(tǒng)生物群落及其生境動態(tài)穩(wěn)定所需的用水量。本文在順義區(qū)生態(tài)功能分區(qū)的根底上，以順義區(qū)2021年土地利用現(xiàn)狀為依據(jù)，把順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水類型劃分為河道內(nèi)、河道外兩大一級需水類型，并且利用GIS對各類型的面積進行統(tǒng)計，以蒸發(fā)滲漏、植被需水、土壤需水等為主要指標，計算出順義區(qū)環(huán)境需水總量為5．1億m3，其中河道內(nèi)需水最多，為1．87億m3，其次是濕地1．29億m3，綠地1．15億m3，最少的為林地0．78億m3。最后從順義區(qū)自身特點、水資源利用現(xiàn)狀和節(jié)水用水方面提出了相關(guān)建議。關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境需水順義區(qū)河道內(nèi)濕地旱地StudyonEcologicalandEnvironmentalWaterDemandinShunyiDistrictofBeijingLiuSuLing，WangYuXin，ZhangGan(CollegeofWaterResourcesandCivilEngineering，ChinaAgriculturalUniversity,Beijing,100083)Abstract：EcologicalandEnvironmentalWaterrequirementisaminimumallocationofwaterresourcesinShunyiDistrictwateraccount．BasedontheEcologicalfunctionzoningofShunyidistrictsandthelandusestatusin2021ofShunyidistricts，TheauthorclassifiedShunyidistrictsEcologicalandEnvironmentalWaterrequirementintotwolocaltypes，innerriverandouterriver．AndusingGIScountedthearea，withevaporationandleakage，soilwaterrequirement、plantwaterrequirementasthemajorindex，calculatedShunyiDistrictEnvironmentalWaterRequirementwas510millionm3，theinnerriverwaterdemandis187millionm3，followedbywetland129millionm3，greenspace115millionm3，atleastfortheforest78millionm3．Finally，theauthorfromtheangleofShunyiDistrict’Sowncharacteristics，thepresentsituationofwaterresourcesutilizationandwatersaving，putsforwardrelatedsuggestions．127KeyKeywords：Eco·environmental，WaterRequirement，ShunyiDistrict，innerfiver，outerfiver，Wetlands，Dryland1引言生態(tài)環(huán)境需水量的計算是生態(tài)系統(tǒng)中水資源規(guī)劃配置的重要內(nèi)容之一。生態(tài)需水的本質(zhì)就是維持生態(tài)系統(tǒng)生物群落及其生境動態(tài)穩(wěn)定所需的用水量。環(huán)境需水量實質(zhì)上就是為滿足生態(tài)系統(tǒng)的各種根本功能健康所需的用水。生態(tài)環(huán)境需水是影響流域生態(tài)系統(tǒng)健康的重要因素，生態(tài)環(huán)境需水量的界定、計算和分析是水資源管理中實現(xiàn)人與自然和諧開展的重要途徑【1l【21。Gleick在20世紀90年代把生態(tài)環(huán)境需水中的根本需水量(BWR)解釋為確保人類健康并且維持生態(tài)系統(tǒng)的最小生態(tài)需水量，并作為水生態(tài)可持續(xù)開展的一個重要方面，同時也強調(diào)了水資源利用中合理分配的理念【3】。本研究參考楊志峰等在2002年提出的生態(tài)環(huán)境需水概念界定，將順義區(qū)的生態(tài)環(huán)境需水定義為區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)揮正常功能的自然環(huán)境最小需水量【41。2區(qū)域概況和研究思路2．1區(qū)域概況順義區(qū)位于北京市東北部，全區(qū)面積1021．6平方公里，常住人口87．7萬人。全區(qū)平原面積占95．7％。平均海拔35m。屬暖溫帶大陸性半濕潤季風性氣候。是北京市重要的水源地之一，多年地表徑流量根本為0(潮白河徑流主要為再生水)，多年平均可開采量為4．3億m3【51。相關(guān)研究顯示順義區(qū)當人均水資源占有量為501．27立方米，順義區(qū)的水匱乏度到達了1．98，其水資源開發(fā)量己超出了水資源承載力度【6】。2．2區(qū)域水資源利用情況2．2區(qū)域水資源利用情況一●■■·_ 圭農(nóng)二蘭態(tài)業(yè)業(yè)活胃嗣胃胃木木水木，-·_5000一■■■-●_-圖l順義區(qū)2006--2011年各產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)根據(jù)順義區(qū)2006．2011產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)變化情況，其行業(yè)用水量差異較大。農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水量依然是用水大賬戶，而隨著順義區(qū)人口增長和城市化進程的加快，生活用水量呈逐步增加趨勢。如圖1所示，每年農(nóng)業(yè)用水占水資源總利用量的50％以上，而生態(tài)環(huán)境用水那么很少，缺乏水資源利用總量的1％。用水的嚴重不平衡反映出區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的巨大壓力。二三EF一二、‘河{!河}-纂鋈，唾瓣裹‘鎏lor|||羹_{冀譽妻o；耋{；蠢11 !一禚柰．H¨酣一毒一一{129北京市順義區(qū)2021北京市順義區(qū)2021年土地利用現(xiàn)狀，對順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水進行了分類‘4】f9】，共分為河道內(nèi)和河道外兩個大的一級需水類型，其中河道外生態(tài)環(huán)境需水又分為濕地生態(tài)環(huán)境需水和旱地生態(tài)環(huán)境需水，具體如圖2所示。2．3．2順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水類型分布圖2順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水類型分布圖本研究通過對順義區(qū)的地形地貌以及水資源的現(xiàn)狀分析，根據(jù)順義區(qū)生態(tài)保護規(guī)劃和各生態(tài)環(huán)境需水類型的生態(tài)屬性，確定其需水等級并選取相應的需水量計算指標【4】[91。圖3為順義區(qū)三大生態(tài)格局(生態(tài)建設(shè)區(qū)、生態(tài)保育區(qū)和生態(tài)控制區(qū))內(nèi)的不同生態(tài)環(huán)境需水類型分布。2．3．3順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水類型的計算指標本研究的指標類型主要可以分為旱地和非旱地兩大類。旱地指標主要包括綠地、林地和濕地生態(tài)環(huán)境需水相關(guān)的植物需水和土壤需水兩大指標。非旱地指標主要包括濕地、河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水相關(guān)的水體蒸發(fā)和滲漏兩大指標。具體如表1所示。表1順義區(qū)不同生態(tài)環(huán)境需水類型的計算指標Tab．1ReliedindicatorsofShunyidifferentEco．environmentWaterdemand需水類型 主要指標體系河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水 河道水面蒸發(fā)滲漏量濕地湖泊生態(tài)環(huán)境需水 湖泊濕地蒸發(fā)滲漏量、濕地植物需水、濕地土壤需水、濕地棲息地需水綠地生態(tài)環(huán)境需水 植物需水、土壤需水林地生態(tài)環(huán)境需水 植物需水、土壤需水表注：計算河流水系生態(tài)環(huán)境需水常用的有Tenn柚t法、水生物基流法、可變范圍法、7Q10法等【10】【111，考慮順義區(qū)季節(jié)性的徑流特點，本研究中將河道岸邊林地歸為綠化需水計算。3計算方法3．1總生態(tài)環(huán)境需水3計算方法3．1總生態(tài)環(huán)境需水‰=∑嘛，+峰，+％，)式中，w總一表示順義區(qū)總生態(tài)環(huán)境需水(m3)；I一表示第i類生態(tài)分區(qū)；W河i～表示第i條河流水面的生態(tài)環(huán)境需水(m3)：W早i～表示第i類旱地生態(tài)環(huán)境需水(m3)；W濕地i一表示第i類濕地湖泊的生態(tài)環(huán)境需水(m3)。不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境需水類型劃分依據(jù)不同，但是根本都包含了河道、旱地以及濕地三大類型，有學者將城市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)單獨作為為一種系統(tǒng)。本研究中主要的分類如圖2所示。其中旱地生態(tài)環(huán)境需水計算林地和草地的土壤需水和植物需水；河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水主要計算水體蒸發(fā)滲漏需水；而濕地生態(tài)環(huán)境需水既計算了土壤、植物需水量的又計算了水體蒸發(fā)滲漏需水量。3．2順義區(qū)河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水順義區(qū)的河流水系環(huán)境需水主要考慮蒸發(fā)滲漏方面，相對于山區(qū)和河口處的水域來講，順義區(qū)的水土保持需水和河流輸沙需水量可以不計。第i類分區(qū)河流生態(tài)環(huán)境需水量計算公式如下：‰=∑E×4 (2)式中，％一表示河流水系環(huán)境需水(m3)；Ai一表示水面積(m2)；Ei一表示單位面積水面蒸發(fā)滲漏需水量(m3)；i一表示分區(qū)內(nèi)第i個水面。Ei由該流域的平均蒸發(fā)量、降水量和滲漏量等水文數(shù)據(jù)確定。本文根據(jù)順義區(qū)水務(wù)局“十二五〞局“十二五〞水務(wù)開展規(guī)劃報告和張彤等?北京市城市環(huán)境生態(tài)需水初探?的研究，以北京市多年自然氣候條件影響下的經(jīng)驗值作為順義區(qū)的河湖水系蒸發(fā)滲漏的估算值，確定河流湖泊蒸發(fā)滲漏損失取值為2cm／d，水深取值為lm[12】【13】。3．3旱地生態(tài)環(huán)境需水旱地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)是順義區(qū)的典型需水系統(tǒng)，一般可分為林地生態(tài)系統(tǒng)，草地生態(tài)系統(tǒng)和城市綠地生態(tài)系統(tǒng)，其中城市綠地生態(tài)系統(tǒng)又分為林地、草地兩大局部。一般計算公式為：嘩：∑／1夠町+艮，)：主A，×(E丹+a“×日。，) (3)i=l 』=l式中，W早一表示旱地生態(tài)環(huán)境需水(m3)；Ws廣表示第i類植被區(qū)土壤需水(m3)；Wpi一表示第i植被區(qū)植被需水(ms)；Ai一表示第i類植被區(qū)面積(m2)；Ep廣一表示第i類植被區(qū)植物蒸散需水量(turn)；asi-表示第i類植被區(qū)土壤田間持水量的百分比(％)；Hs廣表示第i類植被區(qū)土壤深度(m)；卜表示旱地第i類生態(tài)系統(tǒng)。本文中旱地植物中林地EP值參考陳麗華2001年等研究的具有代表性的北京市林地植被的平均值370．53ram【14l；綠化用地EP值參考劉旭升等2021年研究的取值856．2rnrn[15】；濕地植物EP值參考張云等計算順義漢石橋濕地時最小取值800mm[161。土壤需水Ws參考楊志峰等在流域的根底上對相關(guān)指標的界定值；濕地as和Hsi分別參考張云等計算順義漢石橋濕地時最小取值30％和150．250era／15】；旱地林地和綠化用地的‰和Hsi參考楊志峰等2006年的研究，分別取值45％、150cm和30eral71。3．4濕地生態(tài)環(huán)境需水順義區(qū)的濕地較為集中，并且皆為河流形成的湖泊水庫形態(tài)。濕地湖泊生態(tài)區(qū)同時還包括土壤需水、植物需水以及生物棲息地需水等。湖泊換水暫不列到其內(nèi)。具體計算公式為：132釅濕：∑n帆，+％，+K，)：窆A酊×(H。，+EP，+a。，×Hsi) 釅濕：∑n帆，+％，+K，)：窆A酊×(H。，+EP，+a。，×Hsi) (4)i=1 ，=l式中，W。廣-表示第i濕地生物棲息地需水(m3)；Hoi一表示第i濕地水深(m)：Aai一表示第i濕地水生植被面積(m2)；濕地的水面蒸發(fā)滲漏需水與河流的保持一致，均以2cm／d計，水深以lm計算，由于濕地多為葦草等水生植物，本研究Hq張云等計算順義漢石橋濕地時最小水深1．5m。i為該區(qū)某一濕地；F-,pi、H。i、asi等指標在公式(3)中已有界定。4結(jié)果與分析4．1順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水計算結(jié)果(1)本文在順義區(qū)生態(tài)功能分區(qū)的根底上劃分出了各大需水類型。順義總林地面積達272．5X106m2，考慮到農(nóng)業(yè)用水計算的重復性，本研究中林地不包括林果園等生產(chǎn)類林業(yè)用地。統(tǒng)計的各需水類型的面積中，林地占30．9％，綠地占48．1％，湖泊濕地占10．3％，河流水系占10．7％。在整個順義區(qū)中，總生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計面積占順義區(qū)總面積的23．6％。具體如表2所示。表2順義區(qū)各生態(tài)環(huán)境需水體系面積統(tǒng)計Table2AreaofShunyidifferentEco—environmentWaterdemand(2)林地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)是指順義區(qū)的喬木林帶，綠地生態(tài)環(huán)境需水主要是指順義新城的綠化生態(tài)環(huán)境需水，以草地和低矮灌木植被為主。順義區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)主要為河流形成的湖泊、水庫、濕地，計算過程中忽略湖泊換水問題。河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水主要考慮了順義區(qū)的河流特點，以計算蒸發(fā)滲漏量為主，尚未考慮到河流風沙治理、魚類繁殖等需水指標，另外屬于河流局部的植物需水和土壤需水已折算到旱地類型中。具體各生態(tài)環(huán)境需水量計算結(jié)果如表3所示。表3北京市順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水計算結(jié)果各生態(tài)環(huán)境需水量計算結(jié)果如表3所示。表3北京市順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水計算結(jié)果Table3 DifferentEco·environmentWaterdemandofShunyiDistrict4．2順義區(qū)生態(tài)環(huán)境需水研究分析(1)順義區(qū)自身生態(tài)環(huán)境需水特性林地生態(tài)環(huán)境需水為0．78億m3，由于順義區(qū)90％以上為平原，喬木林帶相對來說比擬少，其需水量在幾大需水類型中最少；草地植被涵蓋公園綠地以及綠化防護綠地等多類型植被，其面積分布最廣，主要生態(tài)環(huán)境需水量為1．15億rn3；濕地生態(tài)環(huán)境需水1．29億m3，僅次于河道內(nèi)的生態(tài)環(huán)境需水1．87億1133。最終需水結(jié)果不僅與各生態(tài)環(huán)境敘事類型的面積有關(guān)，更與其相關(guān)指標系數(shù)有關(guān)。順義區(qū)的生態(tài)環(huán)境需水大戶集中在以潮白河為軸的新城范圍區(qū)，屬于生態(tài)環(huán)境建設(shè)區(qū)部分，在開發(fā)利用中應該尤其注意維持其生態(tài)環(huán)境和水資源的循環(huán)關(guān)系。尤其是斷流期增長的河道補水方面。(2)順義區(qū)總水資源利用情況出順義區(qū)總生態(tài)環(huán)境需水5．1億立方米，以作者前期研究的順義區(qū)2021年總用水量為根底，計算順義生態(tài)環(huán)境需水占水資源總利用量的64．5％。而在順義區(qū)的“十二五"規(guī)劃中，2021年順義區(qū)的生態(tài)用水量僅為83萬m3，占總用水量的0．3％，農(nóng)業(yè)用水占63．9％，工業(yè)用水占15．O％，生活用水占20．7％。比擬以上數(shù)據(jù)得知生態(tài)用水量要遠遠小于區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水。從0．3％到64．5％的差距使順義區(qū)的水系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的互補作用減弱，用水分配的持續(xù)不合理嚴重影響了水資源系統(tǒng)的平衡性，同時也使整個生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)開展受阻。(3)順義區(qū)用水節(jié)水建議在生態(tài)環(huán)境需水供應缺乏的形勢下，順義區(qū)地下水超采仍有2億m3(順義區(qū)統(tǒng)計局相關(guān)資料)。因此，未來幾年順義區(qū)水資源開展中，需要從農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活需水中調(diào)配2～5億立方米的水資源到生態(tài)環(huán)境需水。在水資源規(guī)劃利用中，更應該嚴格控制水資源的產(chǎn)業(yè)利用量，適當情況可以犧牲經(jīng)濟效益增加生態(tài)環(huán)境效益。同時，順義區(qū)也應該注重利用現(xiàn)代化的科學技術(shù)，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活中大力推廣節(jié)水設(shè)施。另外在汛期應該加大雨洪利用工程的實施，從水循環(huán)、再生水的利用以及引水工程等方面有方案調(diào)配2～5億立方米的水資源到生態(tài)環(huán)境需水。在水資源規(guī)劃利用中，更應該嚴格控制水資源的產(chǎn)業(yè)利用量，適當情況可以犧牲經(jīng)濟效益增加生態(tài)環(huán)境效益。同時，順義區(qū)也應該注重利用現(xiàn)代化的科學技術(shù)，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活中大力推廣節(jié)水設(shè)施。另外在汛期應該加大雨洪利用工程的實施，從水循環(huán)、再生水的利用以及引水工程等方面有方案的增加生態(tài)環(huán)境需水，逐步推進區(qū)域水資源可持續(xù)利用。參考文獻【l】楊志峰，崔保山，劉靜玲，等．生態(tài)環(huán)境需水量理論、方法和實踐【M】．北京：科學出版社，2003．【2】倪晉仁，崔樹彬，李天宏，等．論河流生態(tài)環(huán)境需水[J】．水利學報，2002．(9)：14-19，26．【3】GleickPH．Waterincrisis：pathstosusutainablewateruse[J]．EcologicalApplications，1998，8(3)：571-579．【4】楊志峰，崔保山，劉靜玲，等．生態(tài)環(huán)境需水量理論、方法和實踐【M】．北京：科學出版社，2003．【5】順義區(qū)環(huán)境保護局．順義區(qū)“十一五〞時期生態(tài)開展規(guī)劃[R】．北京：2004．【6】LiuSuling，WangYuxin，MaoXiaohui．Calculati