塞罕壩太陽湖景區(qū)湖區(qū)生態(tài)需水量初探

單志學(xué) 王 策

太陽湖又名東大湖，是御道口牧場草原森林風(fēng)景區(qū)最早開發(fā)，也是最主要的一個景點。太陽湖是一個天然湖泊，靠東的一面呈圓形，由東向西，水面逐漸縮小，從整體上看是一個橢圓形的湖泊。太陽湖為塞罕壩區(qū)域生態(tài)用水提供了可靠的保障，御道口牧場太陽湖景區(qū)生態(tài)需水量的計算和研究，對改善御道口牧場水環(huán)境、改善水生動植物生存條件、增強御道口牧場及濕地蓄水能力、水源涵養(yǎng)能力、水資源合理配置能力等都具有十分重要的意義。

通過查詢相關(guān)文獻，發(fā)現(xiàn)關(guān)于對塞罕壩區(qū)域林場、牧場、湖區(qū)的生態(tài)需水研究極少，其中大多數(shù)僅僅對湖區(qū)總水量及動植物情況進行了簡單介紹。查詢到的太陽湖景區(qū)湖區(qū)地質(zhì)資料信息顯示，湖區(qū)水量補給很大一部分為上升泉水補給。此次研究，通過對水文基本參數(shù)進行現(xiàn)場實際監(jiān)測，確定了太陽湖主要水文參數(shù)基本數(shù)據(jù)，并對湖區(qū)最小生態(tài)需水量進行計算，這對塞罕壩區(qū)域水生態(tài)建設(shè)具有重要意義。

1.區(qū)域概況

御道口牧場地表水資源豐富，全場有大小河流13 條，小灤河貫通南北，是場內(nèi)的主要河流，其兩側(cè)均發(fā)育有許多平行狀支流，集水面積超過50 km2的有6 條，其中東側(cè)主要有雙岔河、如意河、紅河子河、西牛場河4 條；西側(cè)有頭道河子河和三座山河2 條。眾多河流一起構(gòu)成了密集的水系。御道口牧場內(nèi)濕地屬壩上沼澤濕地類，以草甸沼澤、天然湖泊、河流為主的天然濕地共13333 hm2，除河流外，有天然湖泊21個，天然泉47 處。較大的湖泊有迎豐湖、桃山湖、月亮湖、東大湖（太陽湖）等，多由凹形盆地構(gòu)成，湖水主要由上升泉潛水補給，降水僅作補充。常年水量比較穩(wěn)定，且多為淡水。河流兩側(cè)、湖沼四周植被較好。御道口牧場內(nèi)的小灤河是灤河源頭之一，是京津重要的水源涵養(yǎng)地。

1.1 地理位置

太陽湖景區(qū)位于御道口牧場總場部北25km 處，景區(qū)總面積10.4 萬m2。中心為天然湖泊，水域面積8.55 萬m2。由緩丘陵天然次生灌木叢林地、濕地、湖泊和河流組成，這里有高山、湖泊，還有一望無際的大草原，游人在這里可以劃船、祭敖包，還可以體驗騎馬、坐勒勒車觀草原等一系列參與性活動。

1.2 湖泊位置及水面面積的確定

本次分析以湖區(qū)為研究對象。自2022 年3 月至今，在汛期和非汛期對湖泊名稱和水面面積進行了資料查詢和實地測量，各月調(diào)查水面面積見表1。通過計算，選定2023 年6 月份數(shù)據(jù)為代表數(shù)據(jù)，水面面積為85544 m2，集水面積為2.75 km2。

表1 太陽湖水面面積調(diào)查 （單位：m2）

2.湖區(qū)最小生態(tài)水位計算方法

根據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》，將水文統(tǒng)計資料中的年最低水位的多年平均值或90%年保證率法的水位（H平均）作為參考值。綜合選取水位的最大值作為最小生態(tài)水位，即：

式中：

H1—湖區(qū)的死水位，m；

H2—上層典型魚類生存水位，m；

H3—野生魚類生存和繁殖所需的最低水位，m，本文取值為（H0＋1.5m）；

Hmin—湖區(qū)最低生態(tài)水位，m；

H平均—水文統(tǒng)計資料多年平均年最低水位或90%年保證率法的水位，m，計算中根據(jù)實際資料情況選取確定方法；

H0—一般湖底高程（高程信息參照附近水文站基準(zhǔn)水準(zhǔn)點高程），m；

Δh—1.5m。

3.太陽湖水位監(jiān)測點選取及主要特征參數(shù)

按照太陽湖湖底高程的變化趨勢，選取監(jiān)測點的密度要控制湖底高程的變化，本次計算選擇5 個監(jiān)測點用于監(jiān)測太陽湖湖區(qū)不同位置、不同時間的水位特征值，5 個監(jiān)測點分別為：湖心位置A，次第向湖外延伸，依次分別為B、C、D、E，監(jiān)測點位置見圖1，通過監(jiān)測和調(diào)查，太陽湖主要水文基本參數(shù)為：水面面積8.55 萬m2，長度560 m，最大寬度170 m，需水量23.78 萬m3，平均寬度為153 m，平均水深為2.78 m，太陽湖水位特征值：湖底高程為觀測點D 位置處，觀測點D 處高程最低，記為0 m，90%年保證率的水位為2.11 m，湖區(qū)的死水位為1.39 m，均通過觀測點D 計算得來。

圖1 太陽湖監(jiān)測點布置圖

4.太陽湖最小生態(tài)水位、最小生態(tài)需水量計算結(jié)果

根據(jù)以上數(shù)據(jù)由式（1）（2）計算湖泊最小生態(tài)水位，這里假定湖底高程為0 m，根據(jù)走訪、觀測、歷史資料統(tǒng)計和洪痕調(diào)查確定，太陽湖水位歷史最高為4.25 m。H0為湖底高程，高程信息應(yīng)參照附近水文站基準(zhǔn)水準(zhǔn)點高程測量取得，但離附近水文站較遠(yuǎn)，最低為1.39 m。90%年保證率的水位為2.11 m。太陽湖魚類品種豐富，目前已實際監(jiān)測到的魚類有7 種，分別隸屬3 目4科7 屬，有細(xì)鱗魚、鯽魚、棒花魚、北方花鰍、泥鰍、麥穗魚、鲇魚，適宜生存水深為1.50 m 左右。根據(jù)式（1）（2）計算，將90%年保證率的水位2.11 m 作為太陽湖最小生態(tài)水位；該水位能夠保證水生動植物的正常生存。具體計算結(jié)果見表2。通過測量和觀測，當(dāng)水位為2.11 m 時，太陽湖水位面積為4.9 萬m2，從而得出太陽湖最小生態(tài)需水量為10.34 萬m3/年。將設(shè)置的A、B、C、D、E共5 個觀測點進行固定，設(shè)置水尺，安排人員隨時觀測水位并記錄，再將觀測到的數(shù)據(jù)和最小生態(tài)水位2.11m 進行對比，為相關(guān)管理部門是否建設(shè)太陽湖補水工程以及何時進行補水提供決策依據(jù)。

表2 太陽湖最小生態(tài)水位計算結(jié)果 （單位：m）

5.結(jié)論和建議

一是依據(jù)太陽湖水量來源和分析，計算出太陽湖湖泊最小生態(tài)需水量和生態(tài)水位，得出了塞罕壩區(qū)域壩上地區(qū)湖泊的生態(tài)水文規(guī)律，為塞罕壩建設(shè)提供了水文技術(shù)支撐，為科學(xué)研究和政府決策提供可靠依據(jù)。

二是當(dāng)前的天氣氣候情況下，降水產(chǎn)流情況保證了當(dāng)前水文條件下的最小生態(tài)水位和最小生態(tài)水量。如果遇到極端年份，建議通過工程措施對太陽湖進行補水，以滿足太陽湖湖區(qū)動植物生存和生態(tài)旅游發(fā)展的需要。