宿遷市河流生態(tài)水位管控目標(biāo)與預(yù)警機(jī)制分析

葉 文，方紅遠(yuǎn)，黃金柏，邱福瓊，樊 浦，程倩倩

（1.江蘇省水文水資源勘測(cè)局宿遷分局，江蘇宿遷 223800；2.揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009）

保障河湖生態(tài)環(huán)境需水是維護(hù)江河湖泊健康、生態(tài)文明建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的客觀要求，而河道生態(tài)水位（流量）的確定是保障河道生態(tài)保護(hù)目標(biāo)、構(gòu)建生態(tài)水位管控策略以及設(shè)計(jì)預(yù)警機(jī)制的基礎(chǔ)。近年來(lái)，我國(guó)河湖生態(tài)環(huán)境需水量保障工作不斷加強(qiáng)，水生態(tài)狀況得到初步改善。但也要看到，受自然稟賦條件限制、不合理開發(fā)利用以及全球氣候變化等影響，部分流域和區(qū)域生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水矛盾仍然突出，河湖生態(tài)流量難以保障，河流斷流、湖泊萎縮、生物多樣性受損、生態(tài)服務(wù)功能下降等問題依然嚴(yán)峻。

本文闡述了宿遷市開展第一批及相關(guān)重要河道生態(tài)水位制定及實(shí)施情況，分析了河道生態(tài)水位管控與預(yù)警機(jī)制方案設(shè)計(jì)等技術(shù)內(nèi)容，以及河道生態(tài)水位管控目標(biāo)保障措施。

1 河流生態(tài)水位制定背景與方法

1.1 制定背景

以往生態(tài)流量保障研究與管理實(shí)踐中，經(jīng)常以“天然優(yōu)先”為管控原則，即保持河流天然的流量過程與水文節(jié)律，認(rèn)為維持河流的天然流量過程及擾動(dòng)模式，是維持河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵因子。但受氣候變化等影響，在特枯水年遇河流天然來(lái)水小于生態(tài)基流指標(biāo)時(shí)，水利工程一般按來(lái)水流量控制下泄，可能出現(xiàn)突破生態(tài)基流底線的情況［1-4］。當(dāng)前我國(guó)河湖生態(tài)保護(hù)以“生態(tài)優(yōu)先”為管控原則，考慮盡量滿足生態(tài)需求，并進(jìn)行有限的干預(yù)修復(fù)，更符合生態(tài)文明建設(shè)要求，也有利于河湖最基本生態(tài)功能的保障和修復(fù)。生態(tài)基流是保障河湖最基本生態(tài)功能的底線要求，所以，應(yīng)把握生態(tài)水量保障管控目標(biāo)以“生態(tài)優(yōu)先”為原則，盡全力保障河道生態(tài)基流，根據(jù)河流水文水資源自然規(guī)律特性和生態(tài)環(huán)境功能，合理確定河流生態(tài)水量管理與保護(hù)目標(biāo)［5］。

因此，科學(xué)合理確定宿遷市域內(nèi)的重要河道的生態(tài)水位目標(biāo)值，對(duì)初步建立起生態(tài)水位（流量）監(jiān)管體系，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的河流水位（流量）運(yùn)行調(diào)度策略與預(yù)警機(jī)制方案，以維護(hù)區(qū)域水環(huán)境良好功能和保障河流生態(tài)健康，具有十分重要的意義。

1.2 制定方法

宿遷平原河網(wǎng)區(qū)河流具有河面平靜，河道內(nèi)流量、流速較小，河流水動(dòng)力普遍較弱等典型特征。由于各地區(qū)河流流域各具特點(diǎn)，匯集水區(qū)情況多樣復(fù)雜，加上研究區(qū)域內(nèi)許多河流的實(shí)時(shí)水文測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，一般都無(wú)法選用傳統(tǒng)的河道生態(tài)流量計(jì)算方法［6］，因此，可運(yùn)用湖泊生態(tài)水位計(jì)算方法以完成相關(guān)計(jì)算工作；同時(shí)考慮轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)河流生態(tài)流量計(jì)算方法中對(duì)流量信息的處理手段，利用區(qū)內(nèi)典型水文站的歷年的水位數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算分析相關(guān)河道的生態(tài)水位閾值。

具體的制定方法原則可采用如下步驟：（1）摸清現(xiàn)狀，掌握研究對(duì)象特點(diǎn)：為確?？茖W(xué)合理制定河道生態(tài)水位，必須對(duì)河流的基本情況進(jìn)行摸排，包括河流的天然形態(tài)、連通情況、河流的社會(huì)服務(wù)功能、人工調(diào)度情況、水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀、水文站點(diǎn)、水生態(tài)現(xiàn)狀等，充分分析河道水流特點(diǎn)及生態(tài)水位現(xiàn)狀特征；（2）選擇控制斷面，確定生態(tài)水位閾值：根據(jù)河道水系連通特點(diǎn)，已有監(jiān)測(cè)斷面的位置分布等，選取具有代表性且便于監(jiān)管的斷面作為生態(tài)監(jiān)測(cè)控制斷面；根據(jù)各河流的水動(dòng)力特點(diǎn)，結(jié)合其社會(huì)服務(wù)功能、水生態(tài)需求等因素合理確定河流生態(tài)水位，并針對(duì)性地制定河道生態(tài)水位控制目標(biāo)（閾值）。

鑒于宿遷市域范圍內(nèi)河道水流特征，并借鑒相關(guān)平原河流生態(tài)水位（流量）分析文獻(xiàn)中有關(guān)計(jì)算方法，本文綜合運(yùn)用90%年最低水位法、最小月平均水位法、改進(jìn)的年內(nèi)展布法、濕周法、水生生物最小生存水深以及適當(dāng)考慮河道水文季節(jié)性變化等技術(shù)方法［7］，合理分析確定各重要河道控制斷面生態(tài)水位閾值。

2 宿遷市重要河道生態(tài)水位

宿遷市水利局制定了古黃河、總六塘河等9 條河道在內(nèi)的全市第一批和重要河道生態(tài)水位（試行），如圖1 所示。要求在思想上，要充分認(rèn)識(shí)到生態(tài)水位是水資源管控和優(yōu)化調(diào)配、河流生態(tài)保護(hù)修復(fù)，以及地區(qū)間涉水事務(wù)協(xié)調(diào)的基本依據(jù)之一；保障河道生態(tài)水位，事關(guān)河道健康、生態(tài)文明建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展；各地要高度重視生態(tài)水位管理工作，加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，落實(shí)工作責(zé)任，做好組織實(shí)施，確保生態(tài)水位目標(biāo)得到落實(shí)和保障。在調(diào)度管理上，各地要把保障生態(tài)水位目標(biāo)作為硬約束，嚴(yán)控河道取水總量，提高用水效率，加強(qiáng)河湖水資源統(tǒng)一調(diào)度，強(qiáng)化水量分配，制定并優(yōu)化重要水利工程調(diào)度方案和調(diào)度計(jì)劃，保障河湖生態(tài)用水需求。在監(jiān)測(cè)考核上，各地要根據(jù)生態(tài)水位管理需要，按照管理權(quán)限，建設(shè)生態(tài)水位控制斷面的監(jiān)測(cè)設(shè)施，對(duì)河道生態(tài)水位保障情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并按要求接入有關(guān)監(jiān)管平臺(tái)，積極推進(jìn)跨行政區(qū)域上下游之間的生態(tài)流量（水位）信息共享機(jī)制，并定期對(duì)實(shí)施情況進(jìn)行考核評(píng)估。

圖1 宿遷市主要河道生態(tài)水位（高程及水位以廢黃河口為基面）

3 河道生態(tài)水位管控預(yù)警機(jī)制

3.1 預(yù)警參數(shù)值設(shè)計(jì)

預(yù)警方案中的參數(shù)值主要包括河道生態(tài)水位閾值（H閾）、實(shí)時(shí)觀測(cè)水位（Ht，采用08 時(shí)至次日08時(shí)的日平均水位）、預(yù)警水位第一階變幅（Δh1）、預(yù)警水位第二階變幅（Δh2）等。根據(jù)宿遷市河道水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其生態(tài)需水特征，以及不同等級(jí)河道水深的范圍，在本地區(qū)河道生態(tài)水位管控預(yù)警方案實(shí)際操作中，預(yù)警水位第一階變幅Δh1一般取值0.1～0.15 m，預(yù)警水位第二階變幅Δh2一般取值0.2～0.3 m。

3.2 預(yù)警發(fā)布

宿遷市水行政主管部門指導(dǎo)全市生態(tài)水位預(yù)警工作，負(fù)責(zé)發(fā)布各重要河流生態(tài)水位的預(yù)警。（1）當(dāng)生態(tài)水位監(jiān)測(cè)控制站實(shí)際水位（Ht）低于啟動(dòng)預(yù)警方案的控制值（H閾）且之差不超過預(yù)警水位第一階變幅（Δh1），經(jīng)綜合分析研判，視情況發(fā)布低警度（或藍(lán)色）預(yù)警；（2）當(dāng)生態(tài)水位監(jiān)測(cè)控制站實(shí)際水位（Ht）低于啟動(dòng)預(yù)警方案的控制值（H閾）且之差不超過預(yù)警水位第二階變幅（Δh2），經(jīng)綜合分析研判，視情況發(fā)布中警度（或橙色）預(yù)警；（3）當(dāng)生態(tài)水位監(jiān)測(cè)控制站實(shí)際水位低于啟動(dòng)預(yù)警方案的控制值且之差超過預(yù)警水位第二階變幅（Δh2）的上限值（一般取0.3 m），經(jīng)綜合分析研判，視情況發(fā)布重警度（或紅色）預(yù)警。

河道生態(tài)水位管控預(yù)警等級(jí)及相應(yīng)判斷標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)警架構(gòu)），如圖2所示。

圖2 河道生態(tài)水位管控預(yù)警架構(gòu)方案

3.3 預(yù)警解除

宿遷市水行政主管部門負(fù)責(zé)各重要河道生態(tài)水位的預(yù)警解除。結(jié)合流域、區(qū)域雨水情綜合研判，預(yù)警由重級(jí)向低級(jí)解除或直接解除。重警度預(yù)警觸發(fā)后，當(dāng)生態(tài)水位監(jiān)測(cè)控制站實(shí)際水位低于啟動(dòng)預(yù)警方案的控制值且之差降至不超過第二階變幅（Δh2）的上限值，降級(jí)為中警度預(yù)警；中警度預(yù)警觸發(fā)后，當(dāng)生態(tài)水位監(jiān)測(cè)控制站實(shí)際水位低于啟動(dòng)預(yù)警方案的控制值且之差降至不超過預(yù)警水位第一階變幅（Δh1），且預(yù)報(bào)水位將繼續(xù)抬升時(shí)，降級(jí)為低警度預(yù)警；低警度預(yù)警觸發(fā)后，當(dāng)生態(tài)水位監(jiān)測(cè)控制站實(shí)際水位低于啟動(dòng)預(yù)警方案的控制值且之差降至不超過0 m，且預(yù)報(bào)水位將繼續(xù)抬升時(shí)，預(yù)警解除。

4 河道生態(tài)水位管控目標(biāo)保障措施

4.1 生態(tài)水位目標(biāo)管理措施

（1）工程調(diào)度原則。充分考慮各河道及其支流與區(qū)域范圍內(nèi)水系結(jié)構(gòu)的水力時(shí)空關(guān)系，以水系連通為基礎(chǔ)，科學(xué)運(yùn)用河道上下游、左右岸的水量調(diào)節(jié)控制運(yùn)用策略。重視閘壩站控制運(yùn)用對(duì)河道生態(tài)水位的調(diào)節(jié)作用，為抵御和減輕閘壩工程造成的水生態(tài)系統(tǒng)退化程度，需要科學(xué)調(diào)度閘壩運(yùn)行，明確閘壩的管理權(quán)責(zé)，加大協(xié)調(diào)與約束力度。

（2）河道內(nèi)用水管控。各縣區(qū)水行政主管部門嚴(yán)格按照生態(tài)水位保障要求，加強(qiáng)河道內(nèi)用水管控。

（3）河道外用水管控。預(yù)測(cè)無(wú)法滿足河道控制斷面生態(tài)水位要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)應(yīng)急調(diào)度方案，嚴(yán)格執(zhí)行水量調(diào)度計(jì)劃或指令，加強(qiáng)取用水管控。干旱期間，在區(qū)域供水量不能完全滿足用水量的情況下，優(yōu)先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，統(tǒng)籌考慮生產(chǎn)用水和生態(tài)用水，加強(qiáng)取用水管控，優(yōu)化用水空間配置和時(shí)間次序，必要時(shí)采取限制用水措施。

（4）應(yīng)急調(diào)度方案。發(fā)布低警度（或藍(lán)色）預(yù)警時(shí)，根據(jù)水情預(yù)報(bào)分析發(fā)展趨勢(shì)，利用區(qū)域河湖水系連通工程及其調(diào)度機(jī)制，進(jìn)行河渠水量互調(diào)互擠，以抬高河道水位；增加沿岸區(qū)域內(nèi)再生水用于河道生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水分配；利用河道上閘壩工程，分段控制地面雨水徑流，以滿足相關(guān)河段的生態(tài)功能和環(huán)境景觀需水要求；充分?jǐn)r蓄灌區(qū)灌溉回歸水，并適當(dāng)限制臨近灌區(qū)的灌溉引水。

發(fā)布中警度（橙色）預(yù)警時(shí)，在恰當(dāng)運(yùn)用上述低級(jí)預(yù)警情景對(duì)策的基礎(chǔ)上，利用區(qū)域河湖水系連通工程及其調(diào)度機(jī)制，從可行水源進(jìn)行生態(tài)引流，以補(bǔ)充河道的生態(tài)環(huán)境用水。

發(fā)布重警度（紅色）預(yù)警時(shí)，應(yīng)由水主管部門會(huì)商政府其他有關(guān)職能部門，共同決策采取特殊狀態(tài)應(yīng)急方案。出現(xiàn)嚴(yán)重或持續(xù)干旱情況、河道干支流主要水利工程運(yùn)行故障、重大水污染事故等緊急情況，可能造成供水和河流生態(tài)環(huán)境危機(jī)時(shí)，宿遷市水利局及授權(quán)機(jī)構(gòu)組織實(shí)施應(yīng)急調(diào)度，向相關(guān)區(qū)域的縣水行政主管部門和灌溉管理單位發(fā)布應(yīng)急調(diào)度指令，必要時(shí)，可以直接向其他主要蓄引提水工程管理單位發(fā)布應(yīng)急調(diào)度指令，并通知其上級(jí)主管部門。出現(xiàn)閘、壩、站運(yùn)行故障、重大水污染事故等緊急情況時(shí)，各相關(guān)單位按照權(quán)限和職責(zé)，及時(shí)采取壓減取水量直至關(guān)閉取水口、實(shí)施應(yīng)急泄流方案、加強(qiáng)水文監(jiān)測(cè)等措施，相關(guān)區(qū)域的市、縣、區(qū)水行政主管部門和蓄引提水工程管理單位，按照應(yīng)急要求，合理安排用水計(jì)劃，確?？刂茢嗝媪髁糠弦?guī)定的控制指標(biāo)。

4.2 生態(tài)水位管理責(zé)任主體及考核要求

4.2.1 相關(guān)責(zé)任主體

相關(guān)縣（區(qū)）人民政府為轄區(qū)內(nèi)河道生態(tài)水位保障工作的保障責(zé)任主體，負(fù)責(zé)河道生態(tài)水位保障工作；相應(yīng)縣（區(qū)）水行政主管部門負(fù)責(zé)管轄范圍內(nèi)相應(yīng)水利工程的運(yùn)用調(diào)度，加強(qiáng)轄區(qū)內(nèi)用水總量控制，嚴(yán)格取用水管控，確保河道生態(tài)水位達(dá)到規(guī)定指標(biāo)要求，并將控制運(yùn)用情況及時(shí)報(bào)送宿遷市水利局。

宿遷市水利局是河道生態(tài)水位保障的監(jiān)管責(zé)任主體，負(fù)責(zé)重要河道生態(tài)水位的監(jiān)管檢查，定期或不定期開展現(xiàn)場(chǎng)檢查，必要時(shí)與相關(guān)縣（區(qū)）水行政主管部門組成聯(lián)合督查組實(shí)施重點(diǎn)督查。發(fā)生生態(tài)水位預(yù)警時(shí)，組織實(shí)施統(tǒng)一調(diào)度，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)市內(nèi)輸配水管理、涉水工程維護(hù)。同時(shí)負(fù)責(zé)跨市調(diào)水申請(qǐng)，協(xié)調(diào)江蘇省水利廳工作部署。

4.2.2 考核辦法

考核指標(biāo)為河流生態(tài)水位的保證程度，評(píng)價(jià)時(shí)長(zhǎng)為日。全年生態(tài)水位的保證程度達(dá)到90%以上，則考核為合格，不滿足則考核為不合格。如遇地震、特殊干旱、突發(fā)事件及其他不可抗力因素，啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，生態(tài)水位目標(biāo)得不到滿足的天數(shù)，可不納入考核評(píng)價(jià)樣本。

生態(tài)水位保障考核工作，由宿遷市水利局按照江蘇省水利廳有關(guān)要求，對(duì)域內(nèi)重要河道生態(tài)水位保障目標(biāo)情況進(jìn)行考核，考核結(jié)果納入最嚴(yán)格水資源管理制度和河長(zhǎng)制考核。宿遷市水利局組織開展生態(tài)水位監(jiān)測(cè)評(píng)估工作。

4.3 河流生態(tài)水位目標(biāo)管控保障措施

（1）加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)。根據(jù)生態(tài)水位保障工作目標(biāo)和任務(wù)，各縣區(qū)人民政府應(yīng)分解落實(shí)相關(guān)河道生態(tài)水位保障工作的主體責(zé)任，并將生態(tài)水位保障情況納入最嚴(yán)格水資源管理制度和河長(zhǎng)制考核。各縣區(qū)水行政主管部門應(yīng)建立健全生態(tài)水位保障責(zé)任制，完善聯(lián)合督查工作機(jī)制，強(qiáng)化考核結(jié)果的分析運(yùn)用。

（2）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控。充分利用現(xiàn)有水文站，結(jié)合水情綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)、水資源管理信息系統(tǒng)等平臺(tái)，完善河道控制斷面的監(jiān)控能力建設(shè)，對(duì)主要進(jìn)出河道、重要水利工程及沿河重要取用水口門推進(jìn)在線監(jiān)測(cè)，全方位提高信息采集、傳輸、存儲(chǔ)能力，逐步實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和預(yù)警信息的實(shí)時(shí)報(bào)送和發(fā)布。

（3）強(qiáng)化監(jiān)督檢查。各縣區(qū)人民政府及水行政主管部門定期或不定期組織開展生態(tài)水位監(jiān)督檢查，組織實(shí)施本轄區(qū)內(nèi)重要河道生態(tài)水位保障考核評(píng)估，考核結(jié)果作為最嚴(yán)格水資源管理制度和河長(zhǎng)制考核的重要依據(jù)，對(duì)生態(tài)水位保障不力的按相關(guān)規(guī)定追究責(zé)任。