抚仙湖流域生态系统结构与功能分析张秀敏,戴 丽,王志芸(云南省环境科学研究院,云南 昆明 650034)摘 要:从湖泊地质结构、湖泊水文、湖泊生态系统的不稳定性、湖泊水环境承载能力特征进行了分析,结果表明:抚仙湖的生态系统不稳定,水环境的承载能力有限,湖水补给水量较小,水资源消耗量大。
湖泊的功能是由各种资源相互作用而维系的,直观的资源过度利用造成对其功能的危害。
全面实施抚仙湖保护,成为关系玉溪市社会经济可持续发展的头等重大问题。
必须实现湖泊资源利用和经济的可持续发展,保护湖泊的生态服务功能,确保湖泊的生态安全。
关键词:生态系统结构;功能分析;湖泊保护;抚仙湖;玉溪市中图分类号:X26 文献标识码:A 文章编号:1673-9655(2007)06-0054-04抚仙湖位于云南省东部,滇中盆地中心,地处长江流域和珠江流域的分水岭地带,跨玉溪市的澄江、江川、华宁3县,属珠江流域西江水系,为半封闭湖泊,是我国第二深水湖泊。
抚仙湖拥有绚丽的自然风光和独特的生态环境。
随着区域社会经济的快速发展,区域环境与生态问题加重,保护抚仙湖已成为政府和公众共同关心的问题。
1 抚仙湖流域生态系统结构特征分析1 1 湖泊地质结构特征分析抚仙湖是一个以断层溶蚀为主的湖泊,形成于约距今340万a前的上新世时期。
处于金沙江与珠江两大流域分水地带,南北、东西两岸地形、地貌不同。
湖盆东西两侧为断层崖或断块山地分水岭呈 人字形分布,断块山地在湖区分布较广,其山脉自北向南延伸,延绵不断,山体陡峭。
抚仙湖西岸与东岸相比,在近湖岸等高线相对稀疏,地势相对平坦。
在地质构造上,抚仙湖位于扬子地台滇桂台向斜的滇东凹陷,是上世纪以来构造断裂形成的地堑盆地,属于比较年轻的 断陷湖泊。
以石灰岩为主的碳酸盐岩分布于抚仙湖的东岸、南岸,北、西两岸有少量分布,约占湖区岩类面积的60%。
以砂岩及页岩为主的碎屑岩类分布于北西岸,面积占岩类面积的40%,多冲沟坡箐、岩石易风化,是水土保持的重点地区。
抚仙湖东西两岸均有中、低山围绕,湖岸陡峭,断层发育,其湖岸和湖盆的特征均呈现出典型的地堑断陷湖泊的形态。
抚仙湖南部较狭窄的湖区,其盆底地势由南向北逐渐变深,倾入北部深湖盆。
1 2 湖泊水文特征分析抚仙湖具有高原湖泊深水湖特有的 三小一高一低的特性,即抚仙湖的水量补给系数(3 18)小、水量年交换系数(0 0038)小、水生植被分布面积小(占整个湖面不足0 1%);换水周期长(167a);流域的森林覆盖率低(27 1%)。
由于以上的特殊性,一是湖泊水体的水平和垂直交换速度均比较缓慢,污染物容易在湖湾富集,导致水质恶化;二是抚仙湖补给水量较小,水资源消耗量大,抚仙湖蓄水量189 3亿m3,多年平均入湖径流量1 67亿m3,多年平均出流水量(包括用水量和海口河下泻水量)1 61亿m3;三是水体和外流域的交换速度十分缓慢。
换水周期长达167a,入湖氮、磷的滞留率高达91 8%、97 4%。
抚仙湖平均水深87m,深水湖泊的特点决定了其较高污染物沉降积累的特性。
加上抚仙湖南北狭长,入湖污染物主要从南、北端注入湖内,而出水河流海口位于东岸中部,远离两端,这就决定了抚仙湖 纳污吐新的特性。
因此,抚仙湖具有特别高的污染物滞留率,很容易发生营养盐的积累而导致营养化。
如果实现星云湖出流改道,平均每年进入抚仙湖的径流量将减少0 25亿m3,抚仙湖换水周期将会延长至200a以上,对于这样一个处在干旱缺水区的深水湖泊,一旦发生富营养化,就现有技术水平而言将很难恢复。
1 3 抚仙湖生态系统不稳定性的特征分析抚仙湖是一个典型的深水湖泊,由于底质为岩石、砾石或粗沙,水生生物群落分布面积占整个湖环境科学导刊 2007,26(6):54-57 C N53-1205/X I SSN1673-9655收稿日期:2007-07-30面不足0 1%。
大型水生植物是藻类最强劲的竞争对手,缺乏大型水生植物的深水湖泊在富营养化方面表现比较脆弱。
由于抚仙湖地质结构形成的原因,没有适合大型水生植物和底栖动物生存的环境条件。
根据调查资料,抚仙湖水生植物分布面积只有20hm2左右,不足湖面的0 1%,主要分布在避风的河口冲积扇区域,分布深度不超过5m。
抚仙湖水生植物的分布面积和群落密度不仅没有明显的发展,而且水生植物表面普遍生长了附着藻类,因而生长受到很大的影响,呈衰退趋势。
湖泊中的大型水生植物是藻类最强劲的竞争对手,缺乏大型水生植物的湖泊生态系统是很不稳定的,容易发生蓝藻水华。
抚仙湖缺乏大型水生植物,营养循环以藻类为基础,营养元素的输入和积累直接表现了藻类数量的增加,虽然总体水质尚好,在局部湖湾内已经出现了蓝藻水华,存在爆发全湖性蓝藻水华的潜在危险。
1 4 湖泊水环境承载能力特征分析水环境承载力是指某一区域或流域在特定历史阶段的特定技术和社会发展水平条件下,以维护水生态环境良性循环和可持续发展为前提,水环境可支撑的最大社会经济规模和具有一定生活水平的最大人口数量。
湖泊的环境容量指在满足该湖泊的环境目标的前提下,其所能接受的最大污染物量。
众所周知, N、P往往是湖泊环境保护中最应关注的污染因子,湖泊的氮、磷环境容量由四部分组成,对应一定的水质背景和水质目标,对应一个有限的总量。
依据国家环保总局华南环境科学研究所∀抚仙湖环境容量与污染总量控制研究#结果:应用水动力学模型(EFDC)和水质模型(WASP)耦合建立抚仙湖水质模拟模型,通过模型概化,参数确定等工作,计算结果表明,在抚仙湖流域水环境容量总量为高锰酸盐指数4343 0t/a、NH3324 7t/a、TN381 5t/a、总磷59 4t/a。
高锰酸盐指数总量折算为有机污染物COD Cr总量为8686 0t/a,其中TN、TP受湖面干、湿沉降影响较大。
根据玉溪市环境监测站2005年的监测结果,湖面干、湿沉降入湖负荷TN180 6t/a、TP22 9t/a,分别占抚仙湖TN、TP环境容量的47 3%和38 6%。
在扣除湖面大气沉降的入湖污染负荷后,抚仙湖流域陆域可利用的水环境容量总量为TN200 9t/a、TN36 5t/a。
按照年平均入湖径流量1 5356*108m3/a计算,要达到水环境容量,入湖径流量TN、TP含量最高限值为TN<1 308m g/L、TP<0 237m g/L。
抚仙湖流域污染可生物降解污染负荷指标如COD、氨氮的容量较大,目前总的污染负荷尚未超过容量要求,基本可以达到总量控制的要求。
污染控制的主要因子是营养指标因子TN、TP,污染负荷大大超过容量要求,全湖河流TN负荷削减量为785 7t/a,削减率为81 2%;全湖河流TP负荷削减量为111 2t/a,削减率为80 0%,并且必须全部控制所有新增加的污染负荷量。
抚仙湖流域TN、TP水环境承载远远超过了其承载能力,如果不采取切实可行的污染治理措施,无法实现水质保护目标。
其水环境的承载能力是有限的。
2 抚仙湖流域生态系统功能分析湖泊的生态系统根据环境性质可分为水生生态系统和陆生生态系统。
生态系统是生物与环境之间进行能量转换和物质循环的基本功能单位。
抚仙湖流域的生态系统功能主要从湖泊的水环境生态系统功能和陆地生态系统功能分析。
2 1 抚仙湖水环境功能分析抚仙湖总蓄水量占云南省九大高原湖泊水资源蓄水总量的67 3%,是我国第二深水湖泊,是云南省著名的省级风景旅游胜地和宝贵的水资源、滇中地区经济持续发展的重要资源保障,也是国内目前屈指可数的优质水资源,是人类赖以依存的生命源泉。
抚仙湖承担着流域农业用水、工业用水、城镇生活和沿湖农村生活用水的供水功能和渔业用水功能。
从抚仙湖目前水质现状分析,抚仙湖水体承担着巨大的环境压力。
2005年对主要入湖河流的调查研究结果表明:入湖河水大部分已经严重超标,TN均为劣V类。
湖泊水体的TP、TN已接近I 类水质上限值,藻类迅速增长,湖泊水体透明度急剧下降,而且呈恶化趋势。
流域内地表径流量1 7亿m3,其中工业废水仅占0 4%,城镇、乡镇生活污水占3 3%,农田径流占96 3%。
污水中氮、磷污染负荷总量分别为375 8t/a和56 27t/a,其中生活污水分别占36 5%和44 9%,农业废水(农田径流和渗流)分别占67 2%和53%。
湖泊水资源贫乏,湖泊补给少,水资源供需平衡矛盾突出。
抚仙湖流域人均水资源占有量334m3,远低于全国、全省和全市平均水平,而且80%的降雨量集中在雨季,特别枯水年的水量仅为正常年的1/3。
水资源时空分布上的特点,大大减少了可利用水资源量,影响了其功能。
抚仙湖流域生态系统结构与功能分析 张秀敏2 2 水生生态系统功能分析抗浪鱼曾经是抚仙湖的主产鱼类,约占抚仙湖鱼总产量的80%左右。
受水质污染、捕捞方式、捕捞强度和外来鱼种影响,种群数量急剧下降,至2004年产量已不足0 5,t 车水捕鱼、香把捕鱼等特有的鱼文化正在逐步消失。
湖水中各生物营养元素含量和生物生产力很低,水生生物不仅数量少,且种类较单纯。
大型水生植物是藻类最强劲的竞争对手,缺乏大型植物的深水湖泊在营养化方面表现得比较脆弱,磷负荷能力较低。
抚仙湖生态系统以藻类为基础,一部分浮游动物是藻类的捕食者,银鱼引入抚仙湖后大量捕食浮游动物,使得藻类的生长失去控制,因而在抚仙湖发生蓝藻水华的危险性加大。
自1980年以来,抚仙湖表层湖水中藻类数量由12 78万个/L增加到2004年的162 17万个/L,增长了11 7倍;优势门类绿藻门的数量由4 72万个/L增加到85 31万个/L,增长了17 1倍。
而且,随着藻类数量的持续增长,湖水透明度呈持续下降趋势。
尤其自2000年以来,藻类数量增长速度明显加快,4a中藻类数量增加了4倍。
抚仙湖水质虽然综合评价为I类,但在沿岸旅游景点附近水域,水质已下降到∃~%类,湖泊水污染防治形势不容乐观。
抚仙湖丰富的水生生物资源,多样的水域生态类型,在促进抚仙湖渔业和社会经济社会发展、维系抚仙湖流域生态平衡和生物多样性、保障国家生态安全方面发挥着重要作用,抚仙湖的水环境功能的保护尤为重要。
2 3 抚仙湖陆生生态系统功能分析抚仙湖的湖滨带破坏与自净能力下降。
沿岸所有的天然湖滨湿地已经基本被开垦,其中鱼塘20hm2,农田约120h m2,原有脆弱的湖滨带已经逐步消失。
抚仙湖径流区林地覆盖率仅有25 5%,水土流失面积占总面积的30 94%,每年泥砂入湖量达34 56万,t而抚仙湖属雨水补给性湖泊,并且四周河道多为间歇性河流,坡降大,汇流时间短,径流调节性能差,洪水季节水量迅速增加,沿途携带大量泥沙物质进入湖泊,对抚仙湖水质造成直接威胁。
抚仙湖的陆地生态系统的功能有下降的趋势。
2 4 抚仙湖旅游功能分析目前,抚仙湖旅游度假示范区累计投资13亿元,建成景区(点)22个,旅游企业107家,拥有床位14000多个,旅游直接从业人员5000多人。