楊　萌　許尚杰　林　森

(1.山東省水利科學(xué)研究院, 山東 濟(jì)南　250013； 2.鄄城縣農(nóng)村自來水服務(wù)中心， 山東 鄄城　274600)

基于水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的水庫調(diào)度模式

楊萌1許尚杰1林森2

(1.山東省水利科學(xué)研究院, 山東 濟(jì)南250013； 2.鄄城縣農(nóng)村自來水服務(wù)中心， 山東 鄄城274600)

【摘要】水庫傳統(tǒng)調(diào)度方式以興利和防洪調(diào)度為主。從保障水庫下游水生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的理念出發(fā)，提出在水庫調(diào)度過程中應(yīng)采取的生態(tài)調(diào)度的方法和措施。實(shí)踐證明，利用水庫可靈活調(diào)節(jié)水量的特點(diǎn)，恢復(fù)或改善被破壞的水生態(tài)系統(tǒng)，有利于維持水生態(tài)安全健康發(fā)展。希望該水庫生態(tài)調(diào)度實(shí)例，可對其他實(shí)施水生態(tài)持續(xù)發(fā)展的水庫提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】水生態(tài)； 可持續(xù)發(fā)展； 水庫調(diào)度

1水庫傳統(tǒng)調(diào)度模式及弊端

水庫調(diào)度是指水庫憑借蓄水放水、調(diào)節(jié)水量的特點(diǎn)，按照水庫運(yùn)行管理辦法及現(xiàn)狀蓄水總量、氣象預(yù)報(bào)、水文水情等，有計(jì)劃地對水庫來水進(jìn)行水量調(diào)節(jié)。在保證水庫大壩安全的前提下，水庫根據(jù)承擔(dān)運(yùn)行管理辦法及工作任務(wù)主次，按照水資源利用最優(yōu)化的原則進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而達(dá)到防洪、抗旱、灌溉及供水等目的，最大限度地滿足社會各領(lǐng)域的需要。

目前山東省水庫傳統(tǒng)調(diào)度主要是以興利和防洪為主，在此基礎(chǔ)上兼顧灌溉、供水、發(fā)電、旅游、航運(yùn)及養(yǎng)殖等，很少專門為水庫下游河道水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展而放水，大壩下游河道因缺水引起環(huán)境惡化、生態(tài)失衡等問題。概括起來，傳統(tǒng)水庫調(diào)度方式存在以下兩大類缺點(diǎn)：

a.在傳統(tǒng)調(diào)度管理辦法中忽視了水庫下游流域水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的要求。目前省內(nèi)一些水庫往往只重視流域范圍內(nèi)的灌溉、供水等經(jīng)濟(jì)效益，為了盡可能多地蓄水灌溉，水庫下游出現(xiàn)了減水狀況，甚至出現(xiàn)河道斷流、干枯、石漠化等生態(tài)問題，以及河道兩岸地下水位下降、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，使得下游水生態(tài)環(huán)境遭受極大破壞；此外，對于水資源豐沛的河流，由于水庫的人為管理影響，水庫下游河道失去了自然狀態(tài)時(shí)的豐枯水期變化，河道內(nèi)常年流水量固定不變，極大地影響了河道內(nèi)動(dòng)物的生長與繁衍；由于水庫大壩的來水截蓄作用，導(dǎo)致水庫及下游河段出現(xiàn)不同程度的水體富營養(yǎng)化，造成水質(zhì)污染。

b.山東省內(nèi)目前對同一流域內(nèi)的水庫缺乏統(tǒng)一調(diào)度管理。同一流域內(nèi)梯級建設(shè)的水庫對調(diào)度管理辦法提出了更高要求，各水庫如果按照獨(dú)自的運(yùn)行調(diào)度管理辦法運(yùn)行，勢必造成水資源的極大浪費(fèi)，以及枯水期水資源短缺、用水沖突等現(xiàn)象。

2生態(tài)調(diào)度及原則

生態(tài)調(diào)度廣義上指的是在不影響水庫經(jīng)濟(jì)、社會效益的同時(shí)，將生態(tài)效益提高到更高位置；調(diào)度辦法要考慮保護(hù)水庫水生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)健康發(fā)展，彌補(bǔ)大壩產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境不良影響等。生態(tài)調(diào)度狹義上指在實(shí)現(xiàn)水庫防洪、抗旱、灌溉、供水等經(jīng)濟(jì)效益的前提下，統(tǒng)籌兼顧水庫下游水生態(tài)系統(tǒng)需求的調(diào)度方式。

社會發(fā)展的新階段下，水庫調(diào)度應(yīng)充分考慮流域內(nèi)水生態(tài)健康發(fā)展的要求，協(xié)調(diào)社會各領(lǐng)域的需水總量，統(tǒng)籌安排放水量，同步優(yōu)化社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。將生態(tài)調(diào)度管理模式作為一種合理高效的手段，最終使水庫流域內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)或達(dá)到可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

為確保水庫流域內(nèi)水生態(tài)的和諧發(fā)展，水庫生態(tài)調(diào)度模式一般按照以下原則實(shí)施：

a.滿足水庫流域內(nèi)各生物生存必需的水量要求。

b.依照“排渾蓄清”的泥沙調(diào)節(jié)排放原則控制水庫淤積。

c.使水庫流域內(nèi)各生態(tài)因素的變化程度不超過天然變化幅度。

d.滿足流域內(nèi)各生物資源對水生態(tài)環(huán)境的最低要求。

e.洪水是河流自然狀態(tài)下徑流的必然存在形式，水庫水量調(diào)節(jié)必須參照自然洪水總量保持一定規(guī)模的模擬洪水。

f.滿足水庫流域內(nèi)重點(diǎn)區(qū)域的用水需水，應(yīng)對各類水資源突發(fā)事件，如：水華、污染、沿海河口的補(bǔ)淡壓咸等。

3生態(tài)調(diào)度方法

傳統(tǒng)的水庫調(diào)度以防洪抗旱為主要目的，未考慮下游的生態(tài)安全及下游環(huán)境的惡化，導(dǎo)致出現(xiàn)影響人類生存環(huán)境的各類生態(tài)和環(huán)境問題，例如：河道石漠化、地下水位下降、水質(zhì)惡化等，河道兩岸生態(tài)脆弱，兩岸生產(chǎn)環(huán)境惡化。因此，應(yīng)針對各種水生態(tài)系統(tǒng)危機(jī)開展相應(yīng)的生態(tài)調(diào)度方法研究。

a.需水總量調(diào)度。以滿足下游河道水生態(tài)用水量為目的，保持河流適宜生態(tài)流量，避免出現(xiàn)豐水季或枯水季用水矛盾。

b.洪水調(diào)度。在生物繁衍期，水庫下游河道的“模擬洪水"可為生物的繁衍提供有利條件，同時(shí)可平衡下游河道泥沙含量，防止河道沖刷或淤積。

c.泥沙調(diào)度?！芭艤喰钋濉笨蛇m當(dāng)降低水庫水位以防止水庫淤積。

d.水質(zhì)調(diào)度。可防止水體突發(fā)富營養(yǎng)化、爆發(fā)水華、應(yīng)對河道污染事故及控制沿海河道咸水侵入等。

4生態(tài)調(diào)度思路和措施

生態(tài)調(diào)度的思路基本上是以滿足水庫流域內(nèi)河道水生態(tài)健康持續(xù)發(fā)展為目的，人水和諧共同發(fā)展為宗旨，統(tǒng)籌防洪、抗旱及水生態(tài)安全，使水庫對流域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境造成的不利影響控制在可承受范圍內(nèi)，并逐漸恢復(fù)水庫流域內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)。

生態(tài)調(diào)度措施具體有以下幾方面：

4.1重點(diǎn)考慮保護(hù)流域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境

通過合理的生態(tài)用水總量排放，運(yùn)用適當(dāng)調(diào)度辦法控制下游河道內(nèi)水體富營養(yǎng)化、水華或沿海河道咸潮侵入等狀況，減少對水庫流域內(nèi)生態(tài)和水環(huán)境的負(fù)面影響。保護(hù)流域水生態(tài)環(huán)境，是水庫生態(tài)調(diào)度的重要目的之一。合理的生態(tài)用水總量，是指為改善流域水生態(tài)環(huán)境，保持環(huán)境不繼續(xù)惡化或環(huán)境改良發(fā)展的流域生態(tài)系統(tǒng)的用水量，分為最低生態(tài)用水總量、適宜生態(tài)用水總量及最佳生態(tài)用水總量。保護(hù)流域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境，就是要使水庫下游河道內(nèi)水量保持在最低生態(tài)用水總量之上。

4.2重點(diǎn)考慮保護(hù)生物資源

根據(jù)水生生物的繁衍習(xí)性，結(jié)合水庫水文水情變化，通過調(diào)節(jié)水庫下泄流量和時(shí)間，人為制造洪水過程，滿足壩下游水生動(dòng)物產(chǎn)卵、繁衍等需求。由于大壩等建筑物的影響，河道內(nèi)的水文水情等產(chǎn)生變化，導(dǎo)致魚類等生物的生存繁衍產(chǎn)生影響。保護(hù)生物資源，就是要改變水庫下游河道內(nèi)常年流水量固定不變的態(tài)勢，根據(jù)水生生物的繁衍習(xí)性，結(jié)合水庫的水文水情變化，調(diào)整大壩的泄水模式。按照天然水量變化趨勢，人工“模擬洪水”，為河道生物的繁衍、生長創(chuàng)造適宜的水文生態(tài)環(huán)境。

4.3重點(diǎn)考慮泥沙淤積

泥沙淤積將直接降低水庫有效蓄水總量，同時(shí)引起上游河床抬高等問題。通過采用“排渾蓄清”、調(diào)整運(yùn)行水位等方法，可有效減少入庫泥沙含量，降低水庫泥沙淤積。水庫大壩建成后，由于水位線升高，上游回水面積加大，導(dǎo)致水庫上游來水流速減緩，從而使得河道水流挾沙能力降低，水庫大壩內(nèi)即發(fā)生泥沙淤積的現(xiàn)象。泥沙淤積不僅影響大壩工程壽命和運(yùn)行安全，同時(shí)還引起流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境問題。生態(tài)調(diào)度可采用“排渾蓄清”、調(diào)整水庫泄水流量等方式，通過調(diào)整大壩放水的含沙量和流量過程，降低下游河道沖刷強(qiáng)度，降低對下游河道的不利影響。泥沙淤積主要考慮水庫下游河道對泥沙的淤積要求，保證下游河道的輸沙流量，河道不發(fā)生萎縮、斷流狀況。

4.4重點(diǎn)考慮下游濕地保護(hù)需要

濕地生態(tài)系統(tǒng)不論作為植物、動(dòng)物的棲居地，還是作為獨(dú)特的水生態(tài)系統(tǒng)，都具有重大的科學(xué)價(jià)值和生態(tài)意義。生態(tài)調(diào)度應(yīng)根據(jù)流域內(nèi)濕地的特點(diǎn)，通過季節(jié)性調(diào)整下游河道排水總量及含沙量等措施，減小水庫對濕地的影響。濕地作為世界上三大生態(tài)系統(tǒng)之一，覆蓋全球面積6%的濕地生態(tài)系統(tǒng)，為地球上20%以上的生物資源提供生存環(huán)境，具有不可替代的決定性影響。水庫對濕地造成影響的根本原因是水庫改變了河道天然的水、沙比例，改變了天然濕地水沙補(bǔ)給規(guī)律。因此，水庫調(diào)度應(yīng)根據(jù)水庫下游濕地的特點(diǎn)，通過對水庫泄水總量以及水中含沙量的季節(jié)性調(diào)整等措施，將水庫對濕地的影響降到最低。

5生態(tài)調(diào)度實(shí)例

三峽大壩建成正常蓄水后，對長江上游的洪水起到了很好的攔蓄作用，但卻給長江荊江段四大家魚的產(chǎn)卵和繁衍造成了巨大的影響。繁衍季節(jié)，四大家魚會在洪水的上漲過程中產(chǎn)卵，在洪水下降過程停止產(chǎn)卵，由于三峽大壩的截蓄洪水，四大家魚無法出現(xiàn)產(chǎn)卵繁衍行為。后三峽水庫實(shí)施生態(tài)調(diào)度，充分考慮四大家魚的繁衍習(xí)性，結(jié)合三峽水庫水文水情變化，合理調(diào)節(jié)水庫排水總量和時(shí)間，人為制造洪水過程，提供四大家魚產(chǎn)卵繁衍的適宜生態(tài)條件。三峽工程通過“模擬洪水”有效彌補(bǔ)了對四大家魚產(chǎn)卵繁衍造成的不利影響。

水華事件在漢江中下游枯水時(shí)節(jié)頻繁爆發(fā)，但隨著近年丹江口水庫不斷增強(qiáng)的蓄水調(diào)節(jié)能力，以及引江濟(jì)漢工程的聯(lián)合調(diào)度，漢江下游枯水時(shí)節(jié)的河道水流量增加，有效緩解了漢江中下游水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，很好地控制了水華的爆發(fā)。

以上兩個(gè)實(shí)例表明，開展生態(tài)調(diào)度，可有效降低水庫對下游生態(tài)和庫區(qū)水環(huán)境造成的負(fù)面影響，并逐步恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境。

6結(jié)語

水庫調(diào)度是關(guān)系到水庫全流域，尤其是大壩下游水生態(tài)系統(tǒng)的重大關(guān)鍵因素。本文從水庫下游水生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的理念出發(fā)，提出在水庫調(diào)度和運(yùn)行管理過程中應(yīng)采取的生態(tài)調(diào)度對策，提出相應(yīng)的水生態(tài)調(diào)度措施。

生態(tài)調(diào)度必須站在水庫整體高度，在保持水庫經(jīng)濟(jì)、社會效益的同時(shí)，提高水庫生態(tài)效益，充分考慮流域內(nèi)水生態(tài)健康持續(xù)發(fā)展的用水總量，保障水生態(tài)及環(huán)境的安全健康，降低或消除水庫對水生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響，從而保護(hù)水生態(tài)和人與自然的和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡其華.充分考慮河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)因素完善水庫調(diào)度方式[J].中國水利,2006(2).

[2]柯福恩,危起偉,羅俊德.三峽工程對長江漁業(yè)資源的影響與補(bǔ)救措施[J].淡水漁業(yè)，1994(1).

[3]董哲仁.水利工程對生態(tài)系統(tǒng)的脅迫[J]. 水利水電技術(shù),2003.

[4]董哲仁.筑壩河流的生態(tài)補(bǔ)償[J].中國工程科學(xué),2006(1).

[5]徐楊，常福宣，陳進(jìn)，等.水庫生態(tài)調(diào)度研究綜述[J].長江科學(xué)院院報(bào),2008(6).

中圖分類號：TV697.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1005-4774(2015)04-0065-03

Reservoir regulation mode based on water ecologically sustainable
development

YANG Meng1, XU Shangjie1, LIN Sen2

(1.ShandongHydraulicResearchInstitute,Jinan250013,China;

2.JuanchengRuralTapWaterServiceCenter,Juancheng274600,China)

Abstract：Reservoir traditional regulation mode is mainly based on efficiency and flood control regulation. Ecological regulation methods and measures that should be adopted in reservoir regulation control are proposed from the perspective of guaranteeing reservoir downstream ecological system sustainable development. Practice shows that reservoir features of flexibly adjusting water flow can be utilized for recovering or improving damaged water ecosystem, which is beneficial for maintaining safe and healthy development of water ecosystem. It is expected that the reservoir ecological regulation example can provide reference for other reservoirs implementing water ecological sustainable development.

Key words：water ecology; sustainable development; reservoir regulation