張家興

（河北省衡水水文水資源勘測局，河北 衡水053000）

衡水湖自然保護區(qū)由草甸、沼澤、灘涂、水域、林地等多種生境組成，是鳥類等國家級重點保護動物極其理想的棲息地，生物多樣性資源十分豐富［1］。衡水湖滲漏量是水量平衡計算中一項重要因素，其影響因素較多，在現(xiàn)有觀測資料的情況下，采用水量平衡法計算衡水湖滲漏損失量，為衡水湖水資源合理開發(fā)利用，制定用水規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 衡水湖蒸發(fā)蒸騰量

利用衡水實驗站20m2蒸發(fā)池觀測的水面蒸發(fā)資料，與衡水湖進行同步計算，計算衡水湖水面蒸發(fā)量。計算時段以月為計算時段，計算公式：

式中 Ei，衡水湖為第i月衡水湖蒸發(fā)量（萬m3）；k為單位換算系數(shù)；Ai，水面面積為第i月衡水湖水面面積（km2）；Ei，水面蒸發(fā)為第i月天然水面蒸發(fā)量（mm）。

利用2003～2012年衡水湖月平均水位、水面面積和同步觀測的天然水面蒸發(fā)量資料系列，計算衡水湖水面蒸發(fā)量［2］。

衡水湖逐月水面蒸發(fā)量計算結果如表1。

表1 衡水湖逐月水面蒸發(fā)量計算結果 單位：萬m3

除水面蒸發(fā)量外，衡水湖內的植物蒸騰量也消耗一部分水量。

衡水湖內水生植物主要有蘆葦、蒲草，蘆葦區(qū)面積3.1km2，蒲草區(qū)面積11.8km2。

蒸騰作用有多種方式。幼小的植物，暴露在地上部分的表面都能蒸騰。植物長大后，莖枝表面形成木栓，未木栓化的表面有皮孔，可以進行皮孔蒸騰，但蒸騰量甚微僅占全部蒸騰量的1%，植物的莖、花、果實等部位的蒸騰量也極為有限，植物的蒸騰作用絕大部分是靠葉片進行的［3］。

葉片的蒸騰作用方式有兩種：①通過角質層的蒸騰，叫角質蒸騰，角質層本身不易讓水通過，但其中間含有吸水能力較強的果膠質，同時角質層也有空隙，可以讓水分子通過；②氣孔蒸騰。這兩種蒸騰在葉片中所占的比重與植物的生態(tài)條件和葉片的年齡有關，實質上就是和角質層的厚薄有關。幼嫩葉子的角質蒸騰可達全部蒸騰量的1/3～1/2。一般植物成熟葉片的角質蒸騰，僅占全部蒸騰量的3%～5%。因此，氣孔蒸騰是中生和旱生植物蒸騰作用的主要方式。

2 降水對衡水湖水量補充

降水量指從天空中降落到地面上的液態(tài)或固態(tài)（經(jīng)融化后）降水，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失而在水平面上積聚的深度，以毫米為單位。

降水量觀測采用日記型自記雨量計觀測，降水量觀測包括降雨、降雪、冰雹的水量。降水量觀測時間以北京時間為準，每日8時為日分界，從昨日8時至今日8時的降水量為昨日降水量［4］。

利用衡水湖降水量資料，統(tǒng)計各月降水量。根據(jù)衡水湖逐月水面面積，計算降落在湖面的降水量，計算公式：

式中 Pi，衡水湖為第i月衡水湖降水量（萬m3）；k為單位

換算系數(shù)；Ai，水面面積為第i月衡水湖水面面積（km2）；Pi，水面蒸發(fā)為第i月降水量（mm）。

利用2003年至2012年衡水湖月平均水位、水面面積和同步觀測的降水量資料系列，計算衡水湖水面降水量。

計算結果見如表2。

在衡水湖周邊及匯水范圍內，降水落到地面后，一部分下滲到土壤成為地下水，其余的水沿著斜坡形成漫流，通過沖溝、溪澗，注入湖內。這種地表徑流沒有觀測資料，對衡水湖水量平衡計算產(chǎn)生影響［5］。

表2 衡水湖逐月水面降水量計算 單位：萬m3

3 工農(nóng)業(yè)用水量

衡水湖工業(yè)用水量主要為衡水電廠用水。而農(nóng)業(yè)用水較分散，只有在灌溉季節(jié)用水，用水量和豐、平、枯水年有關，用水數(shù)量沒有詳細統(tǒng)計資料。

衡水市電廠用水量統(tǒng)計表如表3。

表3 衡水電廠用水量統(tǒng)計 單位：萬m3

4 衡水湖引水量

衡水湖水源主要有當?shù)貐R水、崗南黃壁莊水庫來水、岳城水庫來水、引黃河水衛(wèi)運河水等。當?shù)貐R水主要有滏東排河2500km2流域的澇水，滏陽河14420km2流域的來水和利用衛(wèi)～千引水工程引蓄衛(wèi)運河水。崗南、黃壁莊水庫來水主要是利用兩水庫在每年汛前騰庫下泄水，經(jīng)石津渠、軍齊干渠引水到滏陽河，再由冀碼渠從冀州南關閘入衡水湖。岳城水庫來水，通過衛(wèi)運河到衛(wèi)―千渠，經(jīng)王口閘入衡水湖［6］。

多年來，衡水湖一直靠引蓄黃河水滿足水源供應，2005年末，黃河輸水線路聊城附近工程施工，引黃入衡無法實現(xiàn)，在多方協(xié)調下引岳入衡得以實現(xiàn)，這是岳城水庫首次向衡水湖輸水。本次輸水預計岳城水庫放水總量可達1.4億m3，衡水湖收水量會達到0.63億m3。引岳入衡工程將有利于衡水湖濕地的恢復。引岳入衡輸水線路基本利用了引岳濟淀輸水線路，具體為：岳城水庫放水入民有北干渠，經(jīng)團結渠、支漳河、老漳河、滏東排河至東羨節(jié)制閘，最后經(jīng)冀碼渠入衡水湖，涉及邯鄲、邢臺、衡水三市的14縣，全長273km。

衡水湖2003年至2012年引水如表4。

表4 衡水湖引水量統(tǒng)計 單位：萬m3

5 衡水湖滲漏損失量計算

采用衡水湖2003～2012年觀測資料，以月為計算時段進行計算，其滲漏量計算公式為：

Ws=W初-W末+W入-W出-E+P

式中 Ws為計算時段月滲漏量（萬m3）；W初為計算時段月初蓄水量（萬m3）；W末為計算時段月末蓄水量（萬m3）；W入為時段內引水量（萬m3）；W出為單位時段內用水量，包括工業(yè)農(nóng)業(yè)用水（萬m3）；E為單位時段內水體蒸發(fā)、植物蒸騰量（萬m3）；P為時段內降落在湖面內的水量和降水產(chǎn)生的地表徑流入湖的水量（萬m3）。

湖泊水量平衡是指湖中水量變化的總過程。根據(jù)2003～2012年衡水湖降水、蒸發(fā)、用水及蓄水量變化資料，以月為計算時段計算各月衡水湖滲漏量。由于衡水湖植物蒸騰量、周邊農(nóng)業(yè)用水量、由降水產(chǎn)生的入湖地表徑流等沒有監(jiān)測資料，因此對該影響因素的月份計算的滲漏量產(chǎn)生較大誤差。在分析計算時，分別選擇沒有上述因素影響的月份進行統(tǒng)計，該月的滲漏量能夠真實反映湖泊滲漏的水量。

衡水湖月平均水位與滲流量相關關系如圖1。

圖1 衡水湖月平均水位與滲漏量相關關系

根據(jù)衡水湖月平均水位與滲漏量相關關系，計算出2003～2012年逐月衡水湖滲漏量。計算結果如表5。

表5 衡水湖2003～2012年逐月滲漏量 單位：萬m3

由衡水湖逐月滲漏量計算結果，以衡水湖逐月平均水面面積，計算出衡水湖單位面積滲漏量。衡水湖多年平均單位面積滲漏量為13.1萬m3/km2·a，范圍在9.8萬～16.1萬m3/km2·a之間。計算結果如表6。

表6 衡水湖單位面積滲漏量計算結果 單位：萬m3/km2

6 結語

（1）采用水量平衡法對衡水湖滲漏量進行分析計算。湖泊水量平衡指某一時段內湖泊水量的收支關系。根據(jù)入湖水量與出湖水量之差來計算湖中蓄水量的變化。衡水湖蓄水變量的計算，以月為計算時段，采用某時段始末湖水位差與相應的平均湖水面積的乘積來求得。隨著氣候條件、蓄水量變化、降水量等因素的不同，其湖泊水量平衡狀況也有很大差異。

（2）采用2003～2012年衡水湖水位、降水量、蒸發(fā)量、引水量、用水量等觀測資料，篩選出對滲漏量較小的月份，建立月平均水位與月平均滲漏量相關關系，計算出衡水湖單位面積滲漏量為13.1萬m3/km2。

（3）通過對衡水湖逐年滲漏量分析，滲漏量范圍在9.8萬～16.1萬m3/km2·a之間。極值差為6.3，極值比為1.64。對于同一個湖泊，其單位面積滲漏量應該相對穩(wěn)定在一個相對較窄的范圍內，通過分析結果可知，其極值范圍相差較大，其原因是在滲漏量計算過程中，各種觀測誤差均累計到滲漏量。如何提高湖泊滲漏量計算精度，有待于進一步研究探索。

［1］張彥增，尹俊嶺，崔希東，等．衡水湖濕地恢復與生態(tài)功能［M］．北京：中國水利水電出版社，2010．

［2］河北省水利廳．河北省衡水實驗站實驗資料［R］．1985-2012．

［3］劉德輝，梁珍海，李榮錦．蒸發(fā)研究的概況與展望［J］．江蘇林業(yè)科技，1998，25（4）：54-57．

［4］崔希東．衡水湖濕地對降水量影響的初步研究［J］．南水北調與水利科技，2013，68（5）：26-28．

［5］河北省衡水水文水資源勘測局.衡水市水資源評價報告［R］.2006.

［6］張學知．衡水湖濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復原理與方法［J］．南水北調與水利科技，2010，8（1）：122-125．