水庫生態(tài)調(diào)度研究①

林益江 周柏青

（浙江同濟科技職業(yè)學(xué)院 浙江杭州 311231）

河流中的水量、流速、泥沙含量、氧氣含量、水體營養(yǎng)化程度、水溫等都是影響水生生物生長與繁衍的關(guān)鍵生態(tài)因素。水庫的調(diào)度會造成這些因素發(fā)生大幅度變化，對生態(tài)系統(tǒng)造成負面影響，若長期得不到改善，會導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)惡化，水生生物大量死亡，而水庫生態(tài)調(diào)度可以解決此類問題。

1 涵義

由于離海較近，且受到季風(fēng)性氣候的影響，我國東部地區(qū)與南部地區(qū)的降雨量明顯高于西部地區(qū)與北方地區(qū)。西部地區(qū)與北方地區(qū)人民在日常生活與經(jīng)濟發(fā)展過程中都面臨水資源不足的困境。在鋼鐵冶煉、冶金工程、化學(xué)工業(yè)以及火力發(fā)電等各種工業(yè)生產(chǎn)門類中對水的消耗都非常大，沒有足夠的水資源，很多工業(yè)活動就只能被迫停止，農(nóng)業(yè)與服務(wù)業(yè)也離不開水資源的支持。因此，需要對水資源進行調(diào)度與分配，進而加大對水資源匱乏地區(qū)的支持，水庫在這一過程中發(fā)揮著調(diào)節(jié)與調(diào)度水資源的作用。水庫、大壩等水利設(shè)施在修建與運行過程中，有可能對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，尤其是大型水庫與大壩地修建，若規(guī)劃不合理，就會產(chǎn)生明顯的負面作用，水庫生態(tài)調(diào)度可以改善與解決這種不利情況，有效平衡水資源的開發(fā)利用與河流生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系[1]。

2 影響因素及調(diào)度措施

2.1 生態(tài)水量的影響及調(diào)度措施

修建水庫是為了對水資源進行人為控制，而最典型的控制方式就是通過大壩來管理河流的水流量。河流原本的流量分布在空間與時間方面都已相對固定，其自身的生態(tài)系統(tǒng)也適應(yīng)了這樣的特點。水庫調(diào)度打破了原有的水流秩序，可能造成河流生態(tài)多樣性受到干擾與破壞。對流量分布比較敏感的魚類很容易因為水流量的突然減少而生長緩慢甚至死亡，因為水流量的突然減少會導(dǎo)致河流中的微生物總量大幅度下降，進而導(dǎo)致魚類缺乏食物。另外，水利發(fā)電設(shè)施會在調(diào)峰過程中攔截河流的水流量，進而導(dǎo)致下游的水量迅速減少甚至發(fā)生斷流，魚類死亡風(fēng)險極大升高，其他水生生物均會因此受到干擾。

因此，河流調(diào)度過程中首先要明確河流生態(tài)系統(tǒng)正常運行需要的最小徑流量，只要能滿足最小值就能保證水生生物的生存。在調(diào)節(jié)水流量時要根據(jù)“保證最小徑流量”的原則控制泄水的過程與方式，河道內(nèi)還可以設(shè)置攔河閘，在一定范圍內(nèi)為水生生物提供生存條件。其次，最好的水文條件是對自然狀態(tài)的模仿。建設(shè)水庫與大壩的一個重要目的是在汛期及時調(diào)節(jié)洪水防止發(fā)生內(nèi)澇[2]。

2.2 泥沙的影響及調(diào)度措施

河流在流動過程中會逐漸從河道兩岸帶走泥土與砂礫，在水流湍急的情況下這些泥沙難以沉淀，進而被水流帶到下游緩慢的區(qū)域，河流流速的下降會造成河道內(nèi)發(fā)生明顯的泥沙沉淀作用，最終堵塞河道。河道內(nèi)的生物棲息地會因為泥沙的快速堆積而逐漸萎縮甚至消失，對河流內(nèi)動植物的生存與繁衍產(chǎn)生很大的干擾。

調(diào)度泥沙時，首先，在汛期水勢大、流速快的洪水中會攜帶大量泥沙，可以通過泄洪的方式將泥沙含量大的水排到河道下游，減少泥沙的沉淀與淤積。汛期結(jié)束后再將泥沙含量小的水蓄積到水庫中，這樣就可以保證泥沙含量維持在較低水平，我國將這種方式稱作“蓄清排渾”。其次，洪水的快速排放還可以分散河道內(nèi)的泥沙與沉淀物，有助于形成良好的河流生物棲息地。最后，在某些大型水利設(shè)施中，水庫按照地勢的不同呈現(xiàn)出階梯型，通?？刹捎寐?lián)合調(diào)度的方式解決泥沙含量問題[3]。

2.3 河流水質(zhì)的影響及調(diào)度措施

水體中的泥沙量、含氧量、營養(yǎng)鹽以及氮濃度等都是影響河流生物生長與繁衍的重要因素，河流流量與流速地變化會引起這些關(guān)鍵因素地變化，進而導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)生變化。若河流流量大幅度減少，其流速也會下降，營養(yǎng)鹽及泥沙等都會因此發(fā)生沉淀，泥沙的沉淀造成河道淤積，營養(yǎng)鹽引起水體富營養(yǎng)化，進而造成水體中的氧氣含量下降，魚類生存受到巨大威脅。水質(zhì)地惡化還會對人類的生活用水產(chǎn)生不利影響，水質(zhì)凈化需要花費很大成本，增加經(jīng)濟負擔(dān)。水質(zhì)調(diào)度主要通過水庫的泄洪改變流量與流速，進而對水體中的關(guān)鍵因子進行調(diào)控，最終達到穩(wěn)定水質(zhì)的目的[4]。

2.4 其他生態(tài)因子的影響及調(diào)度措施

水體的溫度、水流流速以及土壤濕度等是影響河流生物的重要生態(tài)因素。如水體溫度太低會造成生物的生長過程放緩，生物的性成熟也會因此推遲，繁衍速度放慢。高壩水庫在冬季下泄的水體溫度比河道中自然狀態(tài)下的水體溫度高，而夏季正好相反。此類問題的解決措施是改變調(diào)度方式，控制水溫、流速等關(guān)鍵因素，減少因調(diào)度產(chǎn)生的副作用。

3 綜合調(diào)度

3.1 綜合調(diào)度概述

水庫生態(tài)調(diào)度不能只關(guān)注調(diào)度對生態(tài)系統(tǒng)的保護作用，還應(yīng)該兼顧社會經(jīng)濟發(fā)展地需要，綜合調(diào)度可以實現(xiàn)二者的平衡，既能保護生態(tài)又能促進經(jīng)濟。首先，生態(tài)因子的綜合。在河流生態(tài)系統(tǒng)中，各種生態(tài)因子并不是孤立存在的。因此，在綜合調(diào)度中就要將多種生態(tài)因子聯(lián)合起來，從系統(tǒng)層面進行規(guī)劃與考慮，最終實現(xiàn)良好的生態(tài)調(diào)度效果。其次，生態(tài)與非生態(tài)的綜合。生態(tài)調(diào)度還不能忽視其在經(jīng)濟發(fā)展中的作用，應(yīng)該把生態(tài)保護的目標(biāo)與工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活用水進行聯(lián)合。還應(yīng)該結(jié)合魚類的產(chǎn)卵、洄游與水利發(fā)電、防洪蓄洪河流航運等進行綜合調(diào)度。

3.2 機制與體制

（1）補償機制。開發(fā)水力資源促進經(jīng)濟發(fā)展與保護河流生態(tài)之間是一對矛盾體。過于重視經(jīng)濟發(fā)展就會輕視河流生態(tài)的保護，過于重視河流生態(tài)就會阻礙經(jīng)濟效益的提升。在綜合調(diào)度的過程中需要建立一種補償機制，當(dāng)經(jīng)濟發(fā)展危害了河流生態(tài)保護時，就應(yīng)該采取經(jīng)濟上地補償促進相關(guān)問題地治理，幫助河流恢復(fù)良好的生態(tài)水平。

（2）調(diào)度體制。河流綜合調(diào)度涉及到航運、挖沙、捕魚業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、人民生活用水等多個方面。在調(diào)度的過程中需要建立調(diào)度的規(guī)章制度，建立綜合調(diào)度的體制。平衡各方的利益關(guān)系，確保調(diào)度活動可以在最大程度上滿足各方的需求。

4 發(fā)展方向

（1）開發(fā)利用水資源是人類生活與經(jīng)濟發(fā)展的需要，人類活動會改變河流的水文條件，尤其是大型水利工程的修建及其日常調(diào)節(jié)水資源的活動會對河流生態(tài)產(chǎn)生較大影響。從長遠分析，人類水利資源開發(fā)利用活動的頻繁程度越來越高，其影響是不可忽視的。水庫生態(tài)調(diào)度的一個重要方向就是研究人類活動對河流生態(tài)的影響。

（2）受到發(fā)展水平的限制，現(xiàn)階段還不能通過量化的指標(biāo)分析水庫生態(tài)調(diào)度對河流生態(tài)系統(tǒng)改善帶來的經(jīng)濟效益提升，因此，生態(tài)調(diào)度暫時難以引起人們地重視。為了提升人們的重視程度，應(yīng)該開展相關(guān)指標(biāo)的量化研究工作。

（3）很多河流是由高山冰川融化形成的，在全球氣候變暖的大背景下，冰川的融化作用受到了極大影響。以前在研究河流的生態(tài)系統(tǒng)時會把歷史資料當(dāng)成重要的參考依據(jù)，但冰川融化速度地加快導(dǎo)致歷史資料的準(zhǔn)確性極大降低。因此，生態(tài)調(diào)度的新發(fā)展方向是建立在預(yù)報理念之上的。

（4）河流的生態(tài)系統(tǒng)通常都具有各自的特點，不同的流域之間差異較大，生態(tài)資料難以通用。有些河流或流域還沒有建立完整的河道及生態(tài)資料，造成生態(tài)調(diào)度工作難以開展。未來的生態(tài)調(diào)度中還應(yīng)該發(fā)展出通用機制，即使某個地區(qū)缺乏相關(guān)的資料也可以使用通用的方法開展調(diào)度工作。

（5）河流生態(tài)是一個系統(tǒng)，其影響因素眾多，流量、水溫、流速等都是其中的關(guān)鍵因素。未來的重要發(fā)展方向是對各種影響河流發(fā)展的生態(tài)因素的集成化調(diào)度，形成可以統(tǒng)籌整個河流生態(tài)系統(tǒng)的方法。

5 結(jié)語

在開發(fā)利用水利資源的過程中有可能破壞河流生態(tài)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的水庫調(diào)度主要是為了合理分配水資源，促進各地區(qū)、各行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。但這一理念在當(dāng)下是狹隘的，在恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)時需要花費極大的成本，且不一定達到預(yù)期目標(biāo)，因此，水庫生態(tài)調(diào)度是更加科學(xué)的調(diào)度理念與方法。