气候变化对湿地水文水资源影响研究及对策:以嫩江流域湿地为例

2014-12-15王帅

地下水 2014年6期

王帅

(吉林省水文水资源局松原分局，吉林松原138001)

上世纪70年代，国际上才开始对气候变化引起的湿地水文水资源重分布的问题进行研究，分别有WMO、UNEP、IAHS等著名国际组织，在它们的推动下先后开展了WCIP、GEWEX等项目的研究，在应对气候变化、调节水文水资源、预防干旱洪涝等领域取得了一系列研究成果，湿地[1]作为过渡性地带介于陆地与水体之间，在三大生态系统中，湿地占地面积最小，次于森林和海洋，但是由于湿地极强的生态功能具有很高的科研价值，它是人类生产生活、经济发展的重要基地。近些年气候变化加剧，全球水循环无论在空间上还是在时间上都发生了很大变化，导致气温异常、降水不均，要不干旱要不洪涝等极端水文事件频发，湿地也在饱受伤害[2]。最近研究显示:湿地由于独特的生态模式，在三大系统中对于气候变化的影响最为敏感，湿地的蒸散发、供水源、蓄水量及水文周期等水文水利条件发生改变，进而改变了其生态结构和功能、演替规律和发展趋势[3]。随着现代信息技术的发展，遥感卫星技术越来越多的应用到野外实地考察，为观测和获取湿地的时空分布和动态变化数据带来了很大的便利性。通过对湿地气候变化演变、湿地的利用现状、动态变化进行分析，提出应对措施。

1 气候变化对湿地水文水资源的影响

1.1 湿地水文的重要性及影响因素

湿地由于极其特殊的生态系统和水文特性，对气候变化的极为敏感。湿地水文在维系湿地发育演化过程中极为关键，在保护湿地延续和发展时湿地水文是需要解决的首要问题和重要基础[4]。湿地水文对湿地生态系统有着直接的影响，尤其是生态学格局、生态过程、植被分布等方面。

气候变化通常会改变大气环流、水文循环等过程影响区域降水，近些年高强度扰动事件频发，如干旱、暴风雨、洪涝灾害。湿地的水循环受到扰动，水文条件必然发生变化。降水量与蒸发量之间的博弈直接控制着湿地的发育演化，也就意味着湿地水文在气候变化过程中的脆弱性。

通过气候模型实验[5]表明:21世纪，降水量变化将成为影响湿地水文和水生生态系统地主要因素，湿地由于水源补给的改变同时反馈于大自然，高位泥炭沼泽湿地给水源或会只能通过大气降水来进行补给，也就是说这种湿地可能成为气候变化响应中最先受害的类型。湿地由于自身的多样性、复杂性，在受到气候变化干扰后，结果往往也不尽相同。内陆湿地水文变化主要反映在蒸散发和径流量上;在寒冷地区，如高海拔、高纬度地区，春夏融雪作为湿地的主要补水源，往往受到全球变暖的影响导致冬季径流增加，夏季径流过小的问题;内陆湖泊湿地的水文变化受进水量和蒸发量差额影响十分明显，决定蒸发量的首要因素是温度，温度的波动以及降水多少对湿地水文影响将是致命的;干旱和半干旱地区，气候变化会造成水体盐碱化发生改变，往往会导致可用水资源减少，对澳大利亚默里－达令流域盐沼湿地进行模拟实验研究时发现:当湿地水体盐度增加时，那些比较脆弱的沼泽湿地很有可能因为给水源不足而退化消失。

1.2 湿地实例分析

本文以嫩江流域湿地[6]为例进行分析研究，通过具体案例说明气候变化影响的湿地水文水资源的作用机理，嫩江流域湿地地处东北，温带大陆性季风气候，四季分明、温度差异较大，干湿不均。嫩江流域湿地分布图见图1，研究区地理位置及气象、水文站分布见图2。

图1 嫩江流域湿地分布图

图2 研究区地理位置及气象、水文站分布图

1.2.1 过去55年气温变化趋势分析

在嫩江流域湿地共设置了39个国家气象台，本文对近55年的年平均气温进行统计分析，详情见下图3，可知得知，近50年的时间尺度上，嫩江流域湿地整体气温随年份呈上升趋势，年度平均气温之间变化幅度较大，最低气温是1969年的－0.7 ℃ /yr，而 2007 年却高达 3.6 ℃ /yr，幅值差异为4.3℃。气温整体升高带来的直接影响是该流域湿地范围内蒸发量上升，冬季融雪流水增加，究其原因全球变暖是导致气温上升的罪魁祸首。

1.2.2 过去55年降水量变化趋势分析

对近55年年平均降水进行统计分析发现:虽然随着全球变暖该区域气温呈上升趋势，但是年平均降水量却处于下降趋势，嫩江流域湿地多年平均降水量为441 mm/yr，年均最高降水量为1 111 mm/yr，最低降水量是156 mm/yr，差额为955 mm/yr，幅值波动较大，详情见图4。从降水空间分布上统计数据显示:西北方向降水较多，东南方向降水反而减少。

1.2.3 过去55年潜在蒸散发量变化趋势分析

近55年蒸散发数据显示，多年平均蒸散发为884.8 mm/yr，年均最高蒸散发为 949.0 mm/yr，最低为 806.6 mm/yr，变化不显著，详情见图5，但是蒸散发量年内分配极不均匀，在6－8月份蒸散发比较集中，占到该地区全年总蒸散发量的左右，冬季来临，由于气温较低，蒸散发量很小详情见图6。

图3 1956－2010年嫩江流域年均气温变化趋势

图4 1956－2010年嫩江流域年均降水量变化趋势

通过以嫩江流域湿地的实例研究可以得知，气候变化主要通过降水量、气温、蒸散发来影响湿地水位的结构，改变湿地水文的水循环。虽然作用因素简单明了，但是作用机制在水循环这个环节上细节仍需做更多研究分析。

图5 1956－2010年嫩江流域年均蒸散发变化趋势

图6 嫩江流域蒸散发量(ET0)年内分配统计表

2 考虑气候影响的湿地水资源适应性管理对策

人类可持续发展要求与生态环境和谐相处，湿地具有供水和调蓄、净化水体、缓洪滞沥、抗涝减灾、保护生物多样性等作用。其缓洪滞沥、抗涝减灾原理如图7所示。因此保护湿地，是人类发展的一个重要环节，为了长期、有效的保证嫩江流域湿地水资源充足、水体优良等方面，必须制定相应的、统一的水资源管理措施和湿地保护政策。同时应合题分配水源，在满足人类工农业需求的原则上优先确保湿地水源的有效补给，致力于湿地生态环境的改善及生态系统功能的恢复。具体措施如下:

图7 缓洪滞沥原理图

2.1 湿地水资源综合管理

湿地生态环境好坏一个重要的因素就是水，解决补水问题是关键，湿地所带来的经济效应不能仅仅停留在眼前阶段，应该尽早进行湿地水资源的综合管理，从而保护湿地，实现可持续发展。实现湿地水资源的综合管理需要在科学认知的基础上做充分的验证研究，只有对湿地需水量与供水源有彻底的认识，才能有效发挥人统一调度，综合管理的作用。

2.2 重点湿地优先、常态补水机制

根据湿地空间分布的现状和水源特性，将湿地作为仅次于居民生活用水的优先考虑单元，把湿地用水纳入到常态补水机制中去，根据湿地现状，及时供水，保证湿地生态系统地连续性、稳定性。

2.3 重视洪水资源的利用

湿地往往承担着蓄水、防洪防旱、调节径流的重任，全球气候变暖、人口数量增加、工农业发展等共同作用，湿地受到严重影响，面积退化严重，因此在洪水频发地区，兴建大型水利工程，保护洪泛区湿地，合理调度使用洪水资源是当今研究的一个重点，也是实现湿地保护最大化的一种有效措施。

2.4 建立和完善湿地生态水文监测体系

政府部门应该尽快提供强有力的政策支持，建立湿地检测监测系统、湿地信息处理系统、湿地常规化管理系统、水资源统一调度系统等，加大科研经费投入、水利设施的投入、科技人员投入等，确保能够及时发现问题，准确作出应急措施。

2.5 加强湿地保护法律法规建设

湿地往往是国家生态示范区基地，经常涉及到野生动植物保护、自然保护区划定等内容，目前国家虽然制定了保护森林的《森林法》、保护野生动物的《野生动物保护法》以及综合性的《环境保护法》。但是却没有专门用于保护湿地水资源的法律法规，为维系长期保护湿地生态环境，建议国家政府及时制定相应的法律法规，并投入专门的政府部门严格执行，这将对于保护湿地具有重大意义。