湿地保护范围的量化确定方法

2004年7月

水 利 学 报

SHUILI XUEBAO

第7期

收稿日期:2003-07-20

作者简介:苏玉明(1961-),男,吉林榆树人,高级工程师,博士,主要从事水文水资源及质量、环境管理体系研究。

文章编号:0559-9350(2004)07-0070-04

湿地保护范围的量化确定方法

苏玉明1

,赵勇胜

2

(11水利部水利水电规划设计总院,北京 100011;21吉林大学环境与资源学院,吉林长春 130026)

摘要:本文探讨了一种定量确定湿地保护范围的方法。首先根据区域地形地貌和水环境等自然条件初选数个可能的湿地保护规模的方案,然后计算各方案表征社会经济、生态环境和水环境条件的6个特征指标:湿地初级生产力产值、淹没投资、环境影响指标、蓄滞洪水量、湿地补水难度系数和湿地水体更新难度系数。最后采用灰色系统关联度法和权重图解法量化确定整体效益相对最佳的湿地保护规模的方案。文中以吉林省查干湖湿地为例进行了计算,取得了较符合实际的计算结果。

关键词:湿地;范围;确定;关联度法;权重图解法中图分类号:X17111

文献标识码:A

湿地被称为/地球之肾0和/物种基因库0,具有特殊的生态功能和巨大的经济、环境和社会效益。随着人口的增加和经济的发展,由于对湿地的不合理开发利用引发了湿地数量减少、规模缩小甚至消失、污染或富营养化等一系列生态环境问题,恢复和保护湿地已成为各国关注的重点[1]

。恢复和保护湿地需首先解决的一个重要问题是确定适宜的湿地范围,在此基础上才能确定相应的湿地水资源配置方案、补水和排水工程的规模和所需的建设投资及移民安置规划等具体安排。从湿地的效益方面来说,湿地的规模越大则其经济、环境和社会效益越大,但所需投入的淹没及移民补偿、建设和管理费用和所需补充的水资源量也越大,并且在有限的地质、地貌单元内所预留的蓄滞洪库容会越小,蓄滞洪能力会降低。所以对于一个具体地区的湿地,应当有一个能够兼顾各方面因素的非劣的适宜湿地规模,即在综合考虑各方面影响因素的基础上使湿地的效益最大。湿地规模的大小取决于区域气象、水文水资源、地形地貌、地质及水文地质和土壤条件,采取人工控制措施恢复和保持已退化的湿地应综合考虑不同规模湿地的经济效益、淹没损失、蓄滞洪需要、盐碱化土地改造、环境影响能力、水资源保证能力及水体更新能力等多方面因素。

水是湿地的主要因子,湿地的水环境条件决定了湿地的规模、功能和效益,也决定了湿地与其它自然保护区有所不同,在确定湿地保护区的范围时必须充分考虑湿地的水环境条件。目前国内外对于已退化湿地究竟恢复或保持成多大的规模尚无成熟的分析确定方法,以往多数只是凭经验或历史纪录大致定性确定,尚无量化的特别是考虑到湿地水环境条件的定量方法。本文采用灰色系统关联度分析和权重图解法综合分析确定了查干湖湿地保护的适宜规模,探讨了湿地保护规模的量化确定方法。

1 方法

111 确定参数 前已述及,影响湿地规模的因素很多,本文将区域地形地貌、表土层岩性和土壤质地作为基础条件,初步确定可能形成湿地的范围,并考虑到此区域地层的毛细上升高度及库区浸没高度和蓄滞洪水需要,将此区域地表水位按一定等高距划分为数个拟保护的湿地范围作为备选方案。

为进行综合分析,每个方案选取表征湿地经济、环境和水环境条件的以下6个参数作为评价指标。11111在湿地经济效益方面选用湿地初级生产力或产值和淹没投资指标

(1)湿地初级生产力P产值(P):据有关资料介绍,一般湿地的初级生产力为1000~4000g/m2[1],可根据具体情况选取(本文取1000g/m2),按面积计算各方案初级生产力(P i),也可根据湿地生产统计资料分别计算各方案的生产经营产值作为评价指标。

(2)淹没投资(I):按国家及地方有关规范和文件计算各方案淹没损失投资(I i),包括房屋补偿费、附属建筑物补偿费、土地补偿费、移民安置补助费、搬迁运输费、专项设施恢复费、库底清理费等。11112在湿地环境效益方面选用环境影响指标和蓄滞洪水量作为分析评价指标

(1)环境影响指标(E):由于湿地面积和体积越大其环境影响作用也越大,如改变生物多样性、调节径流、净化、增加降雨、改良土壤盐渍化等。所以可将湿地各方案的面积和体积与最小规模方案的面积和体积比之和作为各方案相对环境影响指标。即:E i=A i P A1+V i P V1。可依此计算各方案的相对环境影响指标E i。

(2)蓄滞洪水量(F):某一方案可能的蓄滞洪水量为湿地可能的最高水位高程所对应的库容V即最大库容与该方案相应库容之差。即F i=V-V i,可依此计算各方案可能的蓄滞洪水量F i。

11113在湿地水资源方面选用湿地补水难度系数和湿地水体更新难度系数两项指标

(1)湿地补水难度系数(R):人工保持湿地需长年向湿地补水,不同规模的湿地需补水量和湿地与补水水源的水头差不同,补水难度及保证程度也不同,相应的补水成本也不同。补水难度与补水量成正比、与补水水源和湖水的水头差(H-H i)成反比,即:R i=Q b P(H-H i)。可依此计算各方案的补水难度系数(R i)。

(2)湿地水体更新难度系数(D):保持湿地健康需进行湿地排水,但不同的规模湿地排水量及排水难度不同,湿地排水即水体更新的难度与排水量成正比,与湖水和排水口的水头差(H i-H0)成反比,即:D i=Q d P(H i-H0)。可依此计算各方案的水体更新P排水难度系数(D i)。

112关联度分析从以上各参数的物理意义可以看出,各方案之间相比,湿地的各方面功能和效益各有优劣,即各方案各有利弊,但综合各方面因素分析比较,必有一个方案能够兼顾各项因素、整体上优于其它方案,综合效益相对最佳。采用灰色系统理论的关联度法和多指标权重图解法进行方案比选,可确定相对优化方案。

根据灰色系统关联度理论[2],通过各方案的各量化指标可计算各方案之间的关联度,其中关联度最大的方案其各项指标的综合功能和整体效益为相对最佳,是可以兼顾各方案利弊的相对最佳的方案。

用灰色系统关联系数和关联度公式进行计算时,依次以每个方案的数据为参照方案(0方案),采用首值初始化法无量纲化,并计算各方案各指标的关联系数,得各方案与参照方案的关联系数序列N i(k),再计算各方案与参照方案的关联度C。

将各方案平均关联度从大到小依次排序,平均关联度最大的方案即为相对最佳方案。

113权重图解(1)将各个湿地规模备选方案每个方案的6项指标计算值组成指标白化值矩阵,然后各方案同一指标按均值初始化,以消除各指标量纲影响,得各方案各项指标相对于其均值的初始化矩阵;

(2)将各方案初始化后的6个指标两两相互比较,得每一方案的各指标完全成对比较矩阵,计算每一方案i的各指标权向量M ij(j=1~6);(3)将每一方案的各指标权重序列M ij数据连线作图,可图解兼顾性最好的相对最佳方案。

114确定方案将以上关联度分析和权重图解得出的结果进行综合分析比较,确定相对最佳的湿地保护方案,也可二次细分备选方案,再次计算各细分方案的关联度,并再次进行权重图解,进一步优选最佳方案。

得出相对最优方案后,便可计算相应的湿地面积、库容及降雨补给量、蒸发蒸腾量、渗漏量及人工补排水量等各项水资源量,并确定相应的湿地恢复和保护方案。