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松嫩流域特大洪灾的醒示：湿地功能的再认识* |
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（中国科学院长春地理研究所湿地环境开放实验室 长春 130021）
1998 年入夏以来，嫩江、松花江流域遭受超百年一遇的特大洪水袭击。接踵而至的 4 次洪峰在嫩江、松花江两岸肆虐咆哮，洗劫了城镇、耕地和油田，人民生命和国家财产遭受严重损失。据 8 月 9～26 日的星载雷达影像分析结果和黑龙江、吉林两省统计资料，这次特大洪水共淹没土地面积 107万hm2，受灾县（市）区 62 个，受灾乡镇 778 个，进水村屯 6458 个，损毁房屋 214.4万间，受灾人口 1998 年松嫩洪水汛期之长，水势之大，灾害之重，为历史罕见，令人触目惊心。洪患甫定，痛定思痛，我们需要认真思考：今年嫩江、松花江流域如此规模的特大洪灾形成与湿地的开垦和破坏是什么关系？洪灾能给我们什么醒示？重新认识湿地在松嫩流域抵御洪水、环境整治、发展经济、保护生物多样性的重要作用，可能寻找出既有利于流域社会经济环境持续发展，可操作性又强的新途径。 1 洪灾与湿地退化的关系 水患的发生是降雨和下垫面条件综合作用的结果。气候异常、植被破坏和防洪设施标准过低固然是洪灾形成的重要原因，但根据松嫩平原的水文地理条件、洪灾发生形成过程以及当地人水争地的现实问题，我们认为：由于人类开垦和破坏，湿地及其功能的丧失和退化，也是造成 1998 年松嫩流域特大洪灾的重要原因之一。 1.1 湿地在松嫩流域洪水调蓄中具有重要作用 嫩江是松花江的的北源，全长约 1100km，纵贯松嫩平原西部，全流域面积 松嫩平原属温带大陆性季风气候区，多年平均降水量仅 400～500mm，年径流量 212.4亿m3，降水年内分配极不均匀，河川径流量季节变化显著，尤其在夏季，经常发生一日 70mm 左右甚至更大的降水量[1]。建国以来，共发生了 12 次较大规模的洪水，平均每四年一次，主要是由于短时大强度降雨，地表低平，洪水宣泄不畅，也需要湿地作为滞洪区或分洪区，蓄纳洪水，降低洪峰，减轻洪水灾害。 1.2 湿地开垦与功能的退化，造成调蓄洪水能力降低 随着人口增长，经济发展，农业开发不断向低河漫滩湿地逼近，城市和工业用水进一步减少了湿地的水源供应，湿地破坏和退化的速度十分惊人，漫滩上的湖泊数量和水面面积不断减少。据遥感分析，本区湿地面积减少了 70% 以上，湿地面积仅存 65.万hm2[3]，局部地段湿地率减少为 10% 以下。干旱年份一些湿地保护区不得不从外引水，才能保证有限的水禽栖息地和人工繁育动物的用水要求。60 年代以前，本区芦苇湿地的面积达 28.7万hm2，主要分布在黑龙江省的乌裕尔河中下游和哈拉海甸子、吉林省的霍林河中下游、洮儿河中下游月亮泡一带。70 年代以后，由于连年干旱，管理不善，芦苇退化严重，许多苇塘变成旱塘，芦苇湿地面积减少了 1.3 雨区与洪水遭遇于缺少大型湿地分洪区的嫩江干流，河道壅塞，泄洪缓慢 从洪灾产生的天气形式看，7 月下旬暴雨中心集中在嫩江上游的甘河、讷谟尔河、乌裕尔河流域。8 月上旬，暴雨中心转移至嫩江干流中游的的甘南、龙江、林甸一带，一次降雨分别为 100mm 和 300mm。8 月中旬嫩江下游右岸的两条支流洮儿河、绰尔河出现了大雨。雨区和洪水同步移动，几条支流形成的洪水在嫩江干流遭遇，而此河段地势极为低平，比降仅有万分之一，洪水宣泄极为缓慢。大量洪水拥堵在有限宽度的泄水断面里，没有大面积湿地分洪滞洪区，以减轻主河道泄洪压力，导致洪水水位不断攀升，决堤溃口，酿成灾难。根据气象卫星和星载雷达数据①，8 月 1 日，嫩江洪水淹没面积仅 11万hm2。当雨区移至甘南、龙江、林甸一带后，8 月 9 日就达到了 67万hm2，8 月 17 日增至 83万hm2，8 月 20 日，洮儿河、绰尔河的洪峰汇聚嫩江后，淹没面积又增至 107万hm2，达到最大值。随后淹没面积缓慢下降，至 9 月 8 日，仍有 80.9万hm2 淹没面积。8 月下旬以后，虽无较大降雨过程发生，但洪水淹没面积和水位居高不下，可见嫩江中下游洪水外泄的难度。8 月 8～26 日期间，嫩江右岸国堤镇赉段溃决，将近 70亿m3 洪水进入嫩江古河道和低河漫滩湿地，虽淹没了吉林省的一部分农田和村庄，却削减了嫩江干流和松花江干流约 洪水和洪灾是两个概念。如果过量降水，地表径流增大异常，但未能给沿岸人民生命财产造成直接经济损失，则仅为洪水而非洪灾，洪水的泛滥还可能给沿岸土地带来丰富的养分。只有造成直接经济损失才是洪灾。嫩江下游地区属于九河下稍，地势低平，洪水宣泄不利，季节性泛滥本为自然。但由于人类农业开发和经济活动已经进入洪水正常活动范围，众多村屯、农田、工厂建设在仅有很低工程保障率的低河漫滩上，这就是 1998 年洪水演变成特大洪灾的重要原因。 2 湿地功能再认识 湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统，它具有季节或常年积水、生长和栖息喜湿植物、动物和土壤发生潜育化 3 个基本特征[7]。根据国际《湿地公约》的定义，陆地上所有季节性或常年积水地段，包括沼泽地、泥炭地、湿草地、湖泊、河流、稻田、海岸滩涂、河口、珊瑚礁、红树林以及低潮时水深 6m 以内海岸带等均属湿地范畴。湿地因具有巨大的环境功能和环境效益，被誉为地球之肾，也是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一，尤其是在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染等方面具有其它系统所不能替代的作用，受到了世界范围内的广泛关注。从湿地在 1998 年松嫩特大洪灾中的特殊意义，我们可以得到如下醒示 2.1 从减少洪灾损失的需要出发，应充分发挥湿地的削减流量、滞后洪峰的功能 湿地土壤具有特殊的水文物理性质，湿地土壤的草根层和泥炭层孔隙度达 72%～93%，饱和持水量达 830%～1030%[8、9]，每公顷沼泽湿地可蓄水 8100m3，是一个巨大的生物蓄水库。洪水被储存于湿地土壤中（如泥炭有 90% 的孔隙）或以表面水的形式保存在湿地中，直接减少了下游的洪水量。湿地植被也可减缓洪水流速，因此避免了所有洪水在同一时间到达下游，这个过程减低了下游洪峰的水位，并使之平稳缓慢下泄，延长洪水在陆地存留时间。洪水可以在数天、数星期或几个月的时间里从储存湿地释放出来，一部分则在流动过程中通过蒸发而提高了局地空气湿度，一部分下渗补充地下水而增加地下水储量。这就使湿地具有分配均化河川径流的作用。美国威斯康星州河流流域的湿地率为 15%，根据测算，其洪峰高度比无湿地覆盖河流洪峰高度低 60%～65%[10]。马塞诸塞州的查尔斯河因有大片湿地覆盖，湿地对洪水的缓冲滞纳作用每年可减少财产损失 1700万美元，相当于每年每公顷减少防洪投资 13500 美元。松嫩流域两岸湿地本来具有极大的调蓄洪水的功能，但由于连年开垦，湿地面积丧失和湿地功能退化严重，沿江两岸筑堤束水割裂了江河、湿地一体的水文结构，迫使全部洪水在有限的过水断面和极低的坡降条件下向下游推进，加重了流域的防洪压力。 2.2 从水资源系统和水量平衡出发，应有效利用湿地的蓄纳储水功能 水资源系统是时空密切联系的动态系统，水量平衡是区域水资源持续利用的重要保证。松嫩平原的降雨和径流随季节和年际变化都很大，江河的洪枯流量十分悬殊，而且存在着连续枯水年的长期变化，加剧水旱灾害。大庆油田由于过量开采地下水，致使地下水位下降了 20.73m，下降漏斗已接近 4000km2，中心漏斗区地下水位下降达 34m，平均每年下降 1.09m，已经影响到油田的原油开采量，并严重威胁周围市县的农业生产，很多农田灌溉井报废。如任其发展，再有 10 年，地下水将面临枯竭的危险[2]。我国属于缺水国家，因此，必须改变防洪筑堤束水的传统观念，树立利用湿地储水、供水以及重复高效利用水资源的新观念。从水资源系统和区域水量平衡出发，明确洪水治理的排蓄结合，以蓄为主的方针，充分利用湿地具有的拦蓄径流，蓄聚水分的功能，留出一定的洪泛空间，将大部分洪水和径流积蓄在湿地里，既可以跨年度供水，也可以通过蒸发增加当地空气湿度，下渗以扩大地下水容量，实现水资源的时空有效分配，为社会经济和环境可持续发展提供水源保障。 2.3 从履行《生物多样性公约》和国际《湿地公约》义务出发，注重湿地对生物多样性保护的重要作用 湿地由于具有景观、环境高度异质性，还是众多野生动植物栖息、繁衍的基地。我国湿地分布广泛，每年约有 200 个种的数百万只迁徙水禽在此中转停歇和栖息繁殖。亚洲 57 种濒危水禽中，在我国湿地就发现了 31 种。全世界鹤类有 15 种，中国湿地就占 9 种
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11]。同时，我国湿地还养育着许多珍稀的两栖类和鱼类特有种。湿地可以为某些物种，特别是某些植物种完成其生命循环提供所需的生境。有些物种可能依赖湿地完成其复杂生命循环的一部分，如鱼和虾需借助湿地完成产卵并度过幼年期。因此，保护湿地，不仅保护了大自然对洪水的调节功能，还保护了生物的栖息地。嫩江流域现已建有扎龙、向海、莫莫格 3 个国家级湿地保护区，总面积达
2.4 从维持区域生态环境出发，充分利用湿地具有的环境调节功能 湿地可影响地方小气候。湿地的蒸腾作用可保持当地的湿度和降雨量。湿地产生的晨雾可以减少周围土壤水分的丧失。如果湿地被破坏，当地的降雨量就会减少，对当地的农业生产和人民生活产生不利影响。博斯腾湖及周围湿地总面积为 1410km，湿地通过水平方向的热量和水分交换，使周围地方的气候比其它地区略温和湿润。由于湿地的存在使博斯腾湖比其它地区气温低 1.3～4.3℃，相对湿度增加 5%～23%，沙暴日数减少 25% ②。三江平原的原始湿地比开垦后的农田贴地气层日平均相对湿度高 5%～16%，绝对湿度高 300Pa[12]。上游的湿地还可以地表水或地下水的形式作为下游湿地或农田的水分来源。如嫩江的洪水推进到三江平原后，可能部分地解决三江平原的农业生产缺水的问题。 2.5 从环境健康角度出发，要善于利用湿地的污染控制功能 沼泽类湿地和洪泛湿地因有助于减缓水流速度，具有滞留沉积物的功能。有些有毒物质和营养物质附着在沉积物颗粒上，当水中的悬浮物沉降下来后，有毒物或营养物也随之沉降下来，湿地江河的水质得以净化。这就有益于当地和下游地区保持良好的水质，防止河道淤积变浅，又可以补充土壤养分，促进地方农业生产的发展。水中营养物随沉积物沉降之后，通过湿地植物吸收，经过化学和生物学过程转换而被储藏起来，再从湿地收获生物量，这些营养物质又会以产品的形式从湿地系统中排除出去。完达山区因近年来森林砍伐，土壤侵蚀加重，河流泥沙量增大。但河水携带的泥沙进入三江平原挠力河两岸的河漫滩湿地后，下游河水中的含沙量却很少，水质质量有所提高[13]。黑龙江友谊县造纸厂利用该厂排放的含碱污水灌溉芦苇，使芦苇产量达到每公顷 9.75t。三江平原的七星河污染水经过一片 325hm2 的芦苇湿地后，由于芦苇的吸收使水中的铁、锰、铅、镉、砷的含量明显降低[14]。嫩江及其沿岸湿地中有三处大型芦苇湿地，大庆和齐齐哈尔市附近天然湿地和泡沼众多，具有良好的天然污水处理空间。 2.6 从满足人口增长和经济繁荣需要出发，提倡合理利用湿地资源 天然湿地是具有极高的生物生产力的生态系统，其生产力甚至超过最集约经营的农业生产系统。从湿地产品中获得的效益，就单位土地而言，比其它生境（包括湿地排干后形成的生境）要高得多。湿地内的天然产品包括泥炭、木材、水果、蔬菜、肉类（鱼和鸟）、芦苇、树脂和药材等等。全国芦苇面积达 33.7万hm2[11]，三江平原湿地小叶樟草场产草量为每年 369万t，载畜量可达 119万头（牛单位）。湿地中的冷杉、落叶松、赤杨都是很好的木材。湿地中药用植物有 200 余种，含有各种葡萄糖、糖苷、鞣质、生物碱、乙醚油和其它生物活性物质。中国有湿地陆栖动物 500 余种，其中许多种类是经济动物。近年来，在西北湿地中发现世界上稀有的色素昆虫———胭脂蚧，体内含有丰富的红色素，可代替有致癌和有毒副作用的化学色素，用于化妆品和食品工业，有着广阔的发展前景。根据人类与自然共生原理，对不同湿地进行景观生态的分析、评价、规划、设计，建立高生产力而又有良好生态效益的湿地生态农业模式，通过人为管理，发展适应湿地生态位的有经济价值的产品并形成较高生产力，将有限的资源循环综合利用，建设“稻—苇—鱼”湿地复合农业生态系 3 松嫩流域湿地可持续综合管理对策 流域湿地可持续综合管理是一项复杂的系统工程，涉及到自然系统与人类社会，既要保证社会经济快速发展，又要保护环境和生态平衡。要从全流域、大系统的角度出发，全面分析上、中、下游的自然、社会、经济条件与湿地的地位，统筹规划、分步实施、封山育林，保持水土，圈地分洪，保护湿地，加固堤防，疏浚河道，整治环境，合理开发，将区域的社会、经济发展建立在可持续的环境基础上。 3.1 加强科学研究，为湿地保护和合理利用提供科学依据 湿地科学在世界上尚属新兴学科，许多理论和技术问题还在制约着湿地保护和管理工作的发展。要定性定量阐明松嫩流域湿地的环境功能和环境效益，进而建立湿地质量、功能和效益评价指标体系，根据湿地对外界胁迫的反应特点、能力、范围和阈值，开展松嫩平原湿地开发潜力、阈值与生态风险分析，为全流域湿地保护和合理利用的规划设计提供科学依据。加强湿地资源可持续高效经营的原理和技术的研究，探索湿地生态系统的逆向演替和衰退规律，提出退化湿地的恢复与重建的生物对策、技术和措施。通过流域或集水区管理、景观生态管理的研究，提出松嫩流域水资源模型及优化管理对策，进行人工复合湿地生态农业模式建设、管理和监测等等。 3.2 统筹规划上中下游江河水资源管理和防洪体系 嫩江的发源地大小兴安岭的森林覆盖率已由建国初期的 70%～80% 下降为目前的 30% 左右，土地开发面积不断扩大，林农交错带西移，由此削弱了森林的蓄洪能力，加剧了水土流失。嫩江中下游大面积湿地被疏干，垦为耕地，土地沙化、盐碱化日益严重，湿地蓄洪防旱能力下降。由于嫩江上游缺少控制性水利工程，总长 1899km 的嫩江、松花江干堤，除少数中心城市防洪标准可达到 50 年一遇以上外，其余 1100km 只能抗御 20 年一遇以下标准的洪水。建国以来，嫩江已发生 12 次洪水，平均每 4 年一次，每次损失都在百亿元以上，被水利专家列为高风险洪灾区[16]。因此，必须根据流域不同地段在水资源转换利用和防洪抗洪中的作用，统筹布局流域江河防洪体系，标本兼治，实行全流域水资源系统管理。在嫩江中上游加强流域森林植被建设、保护与经营，提高森林数量，改善森林质量，推行森林生态系统管理，涵养水源。嫩江中下游规划建设湿地分洪、滞洪区，保护生物多样性，发展避灾湿地生态农业，有计划地提高堤防标准。 3.3 规划建设嫩江中下游湿地蓄洪区、分洪区 如前所述，嫩江干流堤防不可能防御百年大水，嫩江流域所有水库的防洪库容不足 20亿m3，对嫩江干流和松花江干流的防洪作用不大。限于资金等原因，规划中的尼尔基、毕拉河口、库如其、文得根等水库一直未能兴建，短时间内指望这些水库拦截洪水也不现实。提高森林覆盖率也需几十年的不懈努力才能见效。为此，经济有效的生态防洪工程———湿地多功能蓄洪区便有其特殊意义。从嫩江水文地理特征、地形条件、工程地质基础、社会经济状况和工程的投入产出效益分析，可在嫩江左岸规划建设连环泡分洪区、喇嘛寺—拉海泡两个分洪区，在嫩江右岸规划建设月亮泡一个分洪区。3 个分洪区湿地总面积 1500km2，可调蓄水量 37亿m3，与可能在近期兴建的尼尔基水库配合，可对嫩江洪水错峰联调，在遭遇超过防洪标准的大洪水时，为多余洪水蓄纳空间，永保嫩江干流两岸安全度汛③。分洪区条件适宜的可以建设湿地水禽保护区，发挥保护和抗洪滞洪双重功能。也可以根据其蓄洪利用机率的大小，制定不同的开发利用方案，有控制地进行开发，发展避灾农业。 3.4 发展适应旱涝交替的湿地农业模式 根据本区旱涝交替、涝灾频繁的气候、地貌条件和我国人口众多、土地短缺的实际情况，应该发展有一定工程保障的湿地避灾农业。对低河漫滩上已垦湿地，既破坏了原有的湿地资源，又得不到应有的效益，应逐步退耕还沼，恢复原有的自然湿地景观，使其发挥多种湿地功能。在有条件的地段，建设湿地生态农业试验示范区，以景观生态学原理为指导，发展适应旱涝交替的可持续农业，推广“稻—苇—鱼”、“田—塘系统”等复合农业生态模式，统筹安排好种、养殖各业，逐步恢复优良的自然生态功能，增强抵抗旱涝灾害的能力。 3.5 建立流域减灾防灾遥感信息服务系统 流域是包含自然系统和社会系统的复杂巨系统。随着社会的发展，人类活动干扰的增强，流域规划和管理越来越复杂，特别是减灾防灾问题，必须以复杂巨系统的方法论为指导，利用专家系统的推理、“3S”技术的空间数据获取和处理能力以及数学模型对流域的定量模拟和优化能力，建立洪涝灾害预警指标体系和流域湿地暴雨径流模型，提高洪水预报准确率，为松嫩流域湿地可持续管理以及旱涝灾害防治提供决策依据。 3.6 加强湿地保护和合理利用宣传教育，加快湿地保护立法建设 湿地是重要的环境资本，由于群众和地方干部对湿地的功能效益认识不足，市场和政府调节机制的失效，导致湿地丧失和质量的下降。因此，一方面要加大湿地保护的宣传教育力度，提高全社会湿地保护意识，另一方面要抓紧制定国家和地区的湿地保护行动计划及相关的法律法规。对现有的法律法规中与湿地保护相抵触的条文进行修改，使湿地的保护和合理利用走上法治的轨道。 参考文献
第一作者简介 孟宪民，男，中国科学院长春地理研究所副研究员，1982 年毕业于沈阳农业大学土壤农化专业，长期从事湿地保护与湿地资源合理利用研究工作。主要研究领域为：泥炭发育模型及其资源利用、湿地保护与管理、沼泽微生物、湿地土壤等等。1996～1997 年受聘为湿地国际—中国项目高级技术官员。先后在国内外刊物上发表文章 20 余篇。
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