草海湿地水量平衡计算修改详解.docx

水资源现状贵州威宁草海国家级自然保护区位于贵州省威宁彝族苗族回族自治县境内，总面积约为99.15km2。草海国家级自然保护区划分为三大功能区，即核心区、缓冲区、试验区，其中核心区面积约为21.02km2，缓冲区面积约为5.75km2，试验区面积约为72.38km2。草海自然保护区所在地隶属威宁县草海镇，全镇国土总面积370.98km2。草海属长江水系，是金沙江支流横江上洛泽河的上源湖泊，汇集着周围的雨水及几条发源于泉水的短河，水源补给主要来自大气降水，其次是地下水补给。草海湖集雨面积96km2，是贵州高原上最大的天然淡水湖泊。图1-1 贵州草海国家级自然保护区总体规划图从地质构造来说，草海自然保护区位于黔西山字型西翼反射弧，威宁水城大背斜向北弯曲的顶端部位。从地貌上看，草海自然保护区为起伏急剧的高原中山狭谷，且成阶梯状的高原山原地貌。草海盆地的地形趋势，西、南、东三面较高。自盆地中心向北逐渐降低，成为草海湖盆的泄水方向。草海湖盆周围属高原缓丘（溶丘），地形平缓开阔，地面起伏极小。由湖盆向外，地貌为高原丘陵盆地，地面起伏较大。草海自然保护区土壤类型划分为黄棕壤、沼泽土、石灰土和石质土四个土类。其中，耕地土壤有黄灰泡土、黑灰泡土、火石灰泡土、黏质灰泡土、小黄泥灰泡土、大黄泥灰泡土、岩灰泡土、灰泡黏土等15个土种。保护区在地带性气候上属于亚热带季风冬干夏湿气候。在贵州气候分类上，将威宁地区划分为暖温带冬干夏湿季风气候，具有日照丰富、冬暖夏凉、干湿分明等特征。年平均气温10.5℃，最热月（7月）平均气温17.7℃，最冷月（1月）平均气温1.9℃，无霜期208.6d；年均相对湿度80%；年均日照时数1 805.4h，是贵州日照最充足的地方。草海地区广泛分布的古剥蚀地面上，地形起伏平缓，岩石风化强烈，残坡积物质覆盖较厚，这不仅有利于降雨在地表停积而延长地表径流过程，而县还使降雨的入渗系数显著增大，从而有效提高了单位面积的产水能力。按该区多年平均降雨量950.9mm，年径流深550mm等参数综合考虑，概算每平方公里年产水量60万m3，全区年产水量为5910万m3。草海丰水期水域面积26km2，按平均水深1.5m计算，其蓄水量为3900万m3；枯水期水域面积 19.8km2，水深1.2m，蓄水量2376万m3。草海丰水期的蓄水量几乎占其补给范围内总产水量66%的情况，说明草海水资源的补给量是十分有限，只是由于盆地水文地质结构极有利于地表水及地下水的储存，才基本维持了湖沼水域的自然环境现状。大气降水是草海地区地表水及地下水的唯一补给来源，但由于年降雨量季节分配不均，枯季降雨量很少，因而干旱季节水资源的补给量十分匮乏。该区12月至次年3月的枯季降雨量不足 50mm，绝大部分都有消耗于蒸发及渗入地下，极少形成地表径流，所以草海在枯水季节全靠地下水补给。根据区域水文地质普查资料，按该区含水岩石每平方公里在每秒钟内流出的水量为 2.5L计算，草海在枯季每天只获得1.62万m3地下水的补给，仅相当于年平均日补给量的10%，如果再考虑到湖沼水面的蒸发损耗，实际上其日补给量已所剩无几，甚至出现负值。问题在于，这种补给量极小的状况要持续长达4个月，如遇干旱年景，枯季的草海水域必然大大缩小。更有甚者，由于湖区汇水范围内生态环境恶化，草海水资源短缺的情况将愈益严重。二、SCS模型介绍计算湿地的水资源量情况需要对降雨径流情况有准确的了解才能结合当地的经济发展情况进行计算。遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）的发展以及分布式水文模型的进步使得降水径流模型的研究成为可能。然而分布式水文模型中需要大量详细的气象、水文、地质、地形及土壤等数据，而这些数据往往较难收集齐全，给分布式水文模型的应用带来一定困难。由于草海自然保护区在成立保护区之前缺乏系统全面的气象、水文观测资料，难以满足分布式水文模型的数据需求。因此本研究未采用分布式模型，而是选用了经典的描述降水~径流关系的经验式SCS水文模型。该模型参数少，所需数据容易得到，而且与分布式的土地利用数据的融合易于实现。SCS-CN模型是20世纪50年代初美国农业部水土保持局根据美国地带性气候特征和农业区划所研制的小流域设计洪水模型。据此形成的SCS-CN模型出现在1954年的美国《国家工程手册》中。SCS-CN模型提出时虽未经过学术界严格的审议，但由于被美国官方发布，随即在世界范围内得到了广泛应用。SCS-CN模型所使用的降雨-径流关系为: (2-1)式中:Q为地表径流量（mm）；P为降雨量（mm）；Ia为产生地表径流之前包括地面填洼、截流和下渗的初损（mm）；F为产生地表径流之后的后损，即实际入渗量（mm）；S为该时刻最大可能滞留量，是后损的上限（mm）。实际入渗量F可以表示为：