從岳城水庫調(diào)度運用淺議河道生態(tài)調(diào)度

李增強，尹璞

（1.海河水利委員會漳衛(wèi)南運河管理局，山東德州253009；2.漳衛(wèi)南運河邢衡河務(wù)局，河北邢臺054901）

從岳城水庫調(diào)度運用淺議河道生態(tài)調(diào)度

李增強1，尹璞2

（1.海河水利委員會漳衛(wèi)南運河管理局，山東德州253009；2.漳衛(wèi)南運河邢衡河務(wù)局，河北邢臺054901）

將生態(tài)和防洪、興利調(diào)度統(tǒng)籌考慮，逐步實現(xiàn)水資源管理的轉(zhuǎn)變，將成為今后水庫調(diào)度的主要發(fā)展方向。通過分析岳城水庫調(diào)度運用現(xiàn)狀，探討下游河道生態(tài)需水量問題，在研究岳城水庫死水位以上可調(diào)水量的基礎(chǔ)上，嘗試轉(zhuǎn)變水庫當前調(diào)度運用方式，以逐步實現(xiàn)漳河水量統(tǒng)一調(diào)度和下游河道的水生態(tài)環(huán)境修復(fù)。

生態(tài)調(diào)度；生態(tài)需水量；死水位；水庫

1 引言

岳城水庫位于河北省磁縣與河南省安陽縣交界處，控制流域面積18 100 km2，占漳河山區(qū)面積的99%，是漳河上游一座以防洪為主兼有灌溉、供水、發(fā)電綜合效益的大型水利樞紐?；谏鲜瞿繕?，自1970年岳城水庫建成以來，漳河河道除汛期岳城水庫被動棄水和少數(shù)年份向下游實施應(yīng)急性生態(tài)調(diào)水外，多數(shù)時間常年斷流。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，包括城鄉(xiāng)工農(nóng)業(yè)和生活用水在內(nèi)的水資源需求目前已遠遠超過漳河水資源的承載能力，占用和擠壓了下游生態(tài)環(huán)境需水量，這是導致漳河常年斷流的最根本原因。

建設(shè)生態(tài)文明，實現(xiàn)發(fā)展轉(zhuǎn)變，將防洪、興利和生態(tài)綜合統(tǒng)籌的調(diào)度體系將是今后水資源調(diào)度的主要發(fā)展方向。通過總結(jié)近年岳城水庫實際調(diào)度運用情況，分析當前調(diào)度方式中存在的突出問題，基于生態(tài)調(diào)度理念和發(fā)展方向，嘗試轉(zhuǎn)變岳城水庫現(xiàn)有調(diào)度方式，探討岳城水庫和下游河道水生態(tài)調(diào)度的目標和今后發(fā)展方向。

2 生態(tài)調(diào)度的概念和發(fā)展

提出生態(tài)調(diào)度概念是基于水庫管理運用觀念的轉(zhuǎn)變，這種觀念轉(zhuǎn)變體現(xiàn)在水庫在防洪和興利調(diào)度的同時，將水生態(tài)環(huán)境的修復(fù)目標作為綜合調(diào)度內(nèi)容之一，現(xiàn)階段生態(tài)調(diào)度的主要內(nèi)容有生態(tài)需水調(diào)度、生態(tài)洪水調(diào)度、水質(zhì)調(diào)度、泥沙調(diào)度、生態(tài)因子調(diào)度和綜合調(diào)度。在世界上，許多國家開展了生態(tài)調(diào)度實踐，其中尤以美國和澳大利亞等西方發(fā)達國家水平最高，包括美國的田納西流域生態(tài)調(diào)度、科羅拉多河格倫峽谷大壩的適應(yīng)性管理和澳大利亞墨累—達令河的生態(tài)調(diào)度等[1]。

國內(nèi)從2000年以來，以黃河水量統(tǒng)一調(diào)度、確保黃河不斷流為標志，在黃河、珠江、嫩江、海河、太湖、淮河等流域都陸續(xù)開展了生態(tài)調(diào)度實踐，包括漳衛(wèi)南運河流域在內(nèi)的“引岳濟淀”“引岳入衡（水湖）”和“引岳濟港（南大港）”等生態(tài)補水實踐。這些生態(tài)調(diào)度的主要特點是：調(diào)度的實施主要是應(yīng)對自然災(zāi)害或生態(tài)災(zāi)難的應(yīng)急性調(diào)度，并且主要通過行政手段實施（在珠江、黃河等部分流域內(nèi)也出現(xiàn)了由實驗性、應(yīng)急性的調(diào)度逐步向生產(chǎn)運行的制度化調(diào)度發(fā)展的趨勢）；生態(tài)調(diào)度仍以改善水質(zhì)和河道結(jié)構(gòu)為主要目標；比較重視洪水資源化與生態(tài)調(diào)度的有機結(jié)合；已逐漸認同流域水量統(tǒng)一調(diào)度，需要進一步加強流域綜合管理的理念[1]。

如何將防洪、興利調(diào)度與維護水生態(tài)環(huán)境良性運行的目標相結(jié)合，研究并逐步實施基于生態(tài)需求的水庫調(diào)度運行模式，是今后岳城水庫調(diào)度發(fā)展的方向和面臨的突出問題。

3 岳城水庫調(diào)度運用現(xiàn)狀分析

對1993—2012年岳城水庫實際運用情況研究，并選取主要技術(shù)指標分析。

岳城水庫當前調(diào)度按水利部“水汛〔1992〕70號”文件執(zhí)行，即“主汛期（7月1日—8月10日）汛限水位為134m，起調(diào)水位132m。8月11—20日為過渡期，水位控制最高不超過141m，8月21日—9月30日汛限水位145m”。1993—2012年岳城水庫歷年運用主要技術(shù)指標，見表1。

表1 1993—2012年岳城水庫歷年調(diào)度運用主要技術(shù)指標

通過表1數(shù)據(jù)，作出如下分析：

（1）主汛期后不同控制水位作用。主汛期后水位分級控制體現(xiàn)了國家對岳城水庫后期蓄水作用的認可和重視，除1996年大洪水年份外，其他年份8月11日和9月1日均沒有達到141和145m的相應(yīng)控制水位，故從岳城水庫實際調(diào)度運用看，主汛期后水位分級控制對于提高汛后蓄水量意義不是很大。

（2）主汛期（7月1日—8月10日）汛限水位（134m）的控制作用更為重要。但該水位必須嚴格執(zhí)行，這樣調(diào)度的后果往往是主汛期被動棄水而汛后無水可蓄，在這20年中除1996年外在7—8月棄水年份的9年中共有6年（1994、1997、2001、2002、2006和2008年）。

（3）漳河上下游水量調(diào)配嚴重不均。采用現(xiàn)有調(diào)度方式，近20年中漳河河道全年斷流年份（當年9月到次年6月）共有13年，占比65%，其中1997—2002、2008—2011年岳城水庫遭遇連續(xù)枯水年，漳河更是連年斷流，而岳城水庫以上四大引水渠同期（1997—2002年）年均引水量為4.319×108m3，可見漳河上下游水量調(diào)配嚴重不合理。

（4）年際調(diào)度難度大，多年平均情況對于實際調(diào)度指導意義不強。從多年平均值看，岳城水庫供水量（只考慮邯鄲、安陽兩市，未考慮白洋淀、衡水湖等應(yīng)急生態(tài)補水）近10年均值為1.316×108m3，觀臺徑流量（1.496×108m3）可以滿足需要，而9月1日的水庫平均蓄水量（2.128×108m3）扣除死水位蓄水量（0.387×108m3）和水面蒸發(fā)滲漏量（近似計算每年約0.5×108m3）等后的1.241×108m3水量就可以泄入漳河進行生態(tài)調(diào)度。實際上漳河多年平均下泄量僅為0.85×108m3，一方面說明年際來水量嚴重不均，豐水年份補償了枯水年份水量；另一方面則說明了水庫生態(tài)調(diào)度的難度。

4 下游河道生態(tài)調(diào)度與水庫運用方式轉(zhuǎn)變

目前，圍繞實施漳衛(wèi)南運河生態(tài)調(diào)度最突出的問題就是生態(tài)調(diào)度目標和水源問題。在調(diào)度方案的編制中，首先應(yīng)明確下游需要保護的目標，根據(jù)保護目標對生態(tài)環(huán)境的要求，確定維持下游生態(tài)功能不受到損害的下泄水流量，這一流量稱為河道生態(tài)需水量[2]。由于人為水量調(diào)度，部分水利水電工程在枯水期不能滿足下游河道的生態(tài)需水要求，需要保證下泄最小生態(tài)需水量，即維系和保護河流的最基本生態(tài)功能不受破壞必須在河道內(nèi)保留的最小水量[2]。

4.1 下游生態(tài)需水量

當前包括生態(tài)需水量在內(nèi)的生態(tài)調(diào)度理論還不夠成熟。生態(tài)需水量的計算方法很多，主要與河流生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、河流管理目標、河流生態(tài)系統(tǒng)功能等密切相關(guān)，而確定生態(tài)需水過程應(yīng)該是一個反復(fù)的復(fù)雜過程，需要在較長時間內(nèi)對生態(tài)流量推薦方案不斷加以完善。目前，漳衛(wèi)南運河岳城水庫以下河道的生態(tài)需水量正在研究，中國農(nóng)業(yè)大學的研究結(jié)論是“當以7.13m3/s作為壩下河道的生態(tài)需水量時，在4—9月期間生態(tài)系統(tǒng)可處于接近一般的狀態(tài)，在10月—次年3月期間可使生態(tài)系統(tǒng)達到良好以上的狀態(tài)”[3]。由此確定的年生態(tài)需水量為2.25×108m3。

近期來看，生態(tài)調(diào)度的水源主要依賴岳城水庫以上漳河流域。

4.2 水庫運用方式轉(zhuǎn)變

目前可以嘗試調(diào)整的是非汛期的運用方式。借鑒近年黃河“調(diào)水調(diào)沙”實踐[4]，下面對岳城水庫汛前死水位以上蓄水量運用方式作一探討。

考慮到岳城水庫上游來水量年際變化明顯的實際，如果單純采取年平均計算，那么不能完全反映水庫的實際運用情況，現(xiàn)采用頻率計算分析方法，取頻率50%為平水年份、頻率75%為枯水年份，通過頻率計算可得如下成果：平水年份（典型年2008年）和枯水年份（典型年1997年），扣除岳城水庫供水和蒸發(fā)等，死水位以上可向漳河調(diào)配的水量分別為0.846×108、0.375×108m3。充分挖掘死水位以上水量潛力，預(yù)先制定并實施生態(tài)調(diào)度方案，在確保枯水年份邯鄲和安陽兩市城市用水不遭到破壞的前提下，嘗試在7月1日前將庫水位降至死水位附近，平水年份將可以向漳河調(diào)配水量0.846×108m3，枯水年份可向漳河調(diào)配水量0.375×108m3；再采用頻率計算方式，對觀臺年徑流量（7月—次年6月）計算，供水保證率為90%的岳城水庫來水量為0.304×108m3，比邯鄲、安陽兩市年均城市用水量（0.416×108m3）略少。

按上述確定的生態(tài)流量計算，在平水年份、枯水年份岳城水庫可持續(xù)生態(tài)泄水分別為137、61 d，生態(tài)修復(fù)作用十分明顯。

另外，在水量有保障的前提下，對于維系河道生態(tài)系統(tǒng)的水流流態(tài)也要作出相應(yīng)調(diào)整，如模擬天然河流的高流量脈沖借以塑造河道形態(tài)和促進水生物生存繁衍等[5]，水庫運用方式必須轉(zhuǎn)變才能適應(yīng)這種要求。

5 結(jié)語

綜上所述，立足漳衛(wèi)南運河實際，要實現(xiàn)岳城水庫生態(tài)調(diào)度乃至漳衛(wèi)南運河下游河道（包括河口）的生態(tài)調(diào)度，需要重點研究或解決以下幾個主要問題。

（1）改變工作思路，實現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變。依托漳衛(wèi)南運河管理局實現(xiàn)“三大轉(zhuǎn)變”的工作背景，將生態(tài)調(diào)度和防洪興利統(tǒng)籌考慮，研究漳衛(wèi)南運河水量調(diào)度綜合系統(tǒng)，建立完善的綜合調(diào)度體系，以觀念的轉(zhuǎn)變來促進工作方式的轉(zhuǎn)變。

（2）依托漳衛(wèi)南運河管理局“五大支撐系統(tǒng)”，以岳城水庫生態(tài)調(diào)度研究為切入點，通過生態(tài)調(diào)度理論研究和技術(shù)創(chuàng)新，借助“濕潤漳河”方案的規(guī)劃和實施，實現(xiàn)洪水資源生態(tài)調(diào)度領(lǐng)域內(nèi)的重要技術(shù)突破，并通過洪水資源生態(tài)調(diào)度系統(tǒng)促進水資源監(jiān)測和水資源立體調(diào)配等其他“支撐系統(tǒng)”的研究和發(fā)展?！皾駶櫿暮印鄙鷳B(tài)調(diào)度可能需要解決或面臨的技術(shù)問題主要有岳城水庫生態(tài)調(diào)度模型、漳河枯季徑流預(yù)報、岳城水庫以下漳河河道演變、漳河下游水文站網(wǎng)布置監(jiān)測（含地下水）和漳河河流健康體系水生態(tài)技術(shù)評價等。

（3）組織和制度保證是實現(xiàn)生態(tài)調(diào)度的關(guān)鍵。尋求部委等上級機關(guān)支持，制定出臺合理有效的漳河水量統(tǒng)一調(diào)度管理條例，形成生態(tài)調(diào)度水量保障的長效機制。當前宜將岳城水庫以上水量調(diào)度作為重點，實現(xiàn)漳河流域水資源的統(tǒng)一調(diào)配。正如前文所述，如果在岳城水庫枯水年份從四大引水渠引水量中適當向邯鄲和安陽兩市調(diào)劑，那么岳城水庫就不會發(fā)生供水破壞的風險。

[1]王遠坤.水庫調(diào)度新概念[N].中國水利報，2008-09-18.

[2]楊志峰，崔保山，劉靜玲，等.生態(tài)環(huán)境需水量理論、方法與實踐[M].北京：科學出版社，2003.

[3]中國農(nóng)業(yè)大學.岳城水庫除險加固工程環(huán)境影響報告書[R].北京：中國農(nóng)業(yè)大學，2008.

[4]萬占偉，羅秋實，郭選英.黃河調(diào)水調(diào)沙有關(guān)問題的探討[J].華北水利水電學院學報，2012，（3）.

[5]陳藝偉.面向生態(tài)需求的水庫群洪水資源調(diào)度方式研究[D].南京：南京水利科學研究院，2009.

TV213.4；X522

B

1004-7328（2014）06-0001-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.06.001

2014-08-20

李增強（1976-），男，高級工程師，主要從事防汛抗旱和水量調(diào)度工作。