基于水生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展理念的水庫調(diào)度模式探討

李麗江

(遼寧省大伙房水庫管理局渾河閘管理處，沈陽110115)

1 水庫傳統(tǒng)調(diào)度模式及其弊端

水庫調(diào)度是指在確保水庫大壩安全的前提下，以水庫現(xiàn)狀、管理辦法、工作任務(wù)、水文水情、氣象預(yù)報等為依據(jù)實施有計劃、有針對性的蓄水和放水操作，以此完成對水庫水量的科學調(diào)節(jié)，讓有限的水資源得到最為合理的運用，使水庫在防洪、灌溉、供水、抗旱等方面的作用得到充分發(fā)揮，最終使社會各領(lǐng)域的實際需求得到最大限度的滿足。

在以往的工作中，興利和防洪是水庫調(diào)度最主要也是最常見目的，在實現(xiàn)興利、防洪目標的基礎(chǔ)上，部分水庫還會兼顧航運、旅游、水產(chǎn)品養(yǎng)殖等功能，僅圍繞下游河道水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展目標而進行的水庫調(diào)度比較少見，致使相當一部分大壩下游河道因缺水而出現(xiàn)生態(tài)失衡、環(huán)境惡化等問題?？偟膩碇v，水庫傳統(tǒng)調(diào)度模式的缺陷主要有以下2 個方面:

1)對水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注程度明顯不足。大部分水庫都將主要精力放在水庫社會和經(jīng)濟效益的更好實現(xiàn)方面，基于這一理念，最大程度的蓄水灌溉成為了一種普遍選擇。

受此影響，水庫下游河道的水量常年保持恒定狀態(tài)，原有的豐枯水期變化徹底消失，不僅容易引起下游河道的干枯和石漠化問題，而且還會給河道內(nèi)生物的生長和繁衍帶來嚴重的負面影響，下游水生態(tài)環(huán)境因此遭到巨大破壞。除此之外，水庫的來水截蓄作用還會在相當程度上增加下游河段水體富營養(yǎng)化問題的發(fā)生幾率，進而造成水質(zhì)污染。

2)不同水庫間缺乏統(tǒng)一的調(diào)度管理。在同一流域內(nèi)進行水庫的梯級建設(shè)已經(jīng)成為當前水利事業(yè)的一種常態(tài)，對于水庫調(diào)度管理工作的要求也較以往發(fā)生了巨大的變化。

當時就目前的實際情況來看，部分處于同一流域內(nèi)的水庫尚未實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度管理，仍然按照以往的工作方式獨自進行運行調(diào)度。在新形勢下，這種傳統(tǒng)的調(diào)度方法不僅會造成水資源的不必要浪費，而且還容易引起用水沖突等問題［1－3］。

2 水庫生態(tài)調(diào)度及其原則

從廣義上講，水庫的生態(tài)調(diào)度是指在不影響水庫社會和經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，將生態(tài)效益擺到最高位置，所用調(diào)度辦法應(yīng)在滿足水庫水生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展要求的同時彌補以往產(chǎn)生的負面影響。

從狹義上講，水庫的生態(tài)調(diào)度是指在實現(xiàn)水庫經(jīng)濟效益基礎(chǔ)上兼顧水庫生態(tài)效益的調(diào)度方式。

在政府大力提倡社會經(jīng)濟和自然環(huán)境和諧發(fā)展的時代背景下，水庫調(diào)度部門應(yīng)提高對流域內(nèi)水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展問題的重視程度，通過構(gòu)建高效合理的生態(tài)調(diào)度管理模式使流域內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)處于可持續(xù)發(fā)展的良好狀態(tài)。

為實現(xiàn)這一目標，水庫在構(gòu)建生態(tài)調(diào)度管理模式時應(yīng)堅持以下6 項原則:

1)流域內(nèi)各類生物生存所必需的水量要求應(yīng)得到充分滿足。

2)流域內(nèi)各類生物對水生態(tài)環(huán)境的最低要求應(yīng)得到充分滿足。

3)以“排渾蓄清”原則為依據(jù)，采取切實有效的措施控制水庫淤積。

4)流域內(nèi)各生態(tài)因素的變化幅度應(yīng)與流域處于自然狀態(tài)時相當。

5)以流域自然洪水量為依據(jù)保持相應(yīng)的模擬洪水。

6)流域內(nèi)關(guān)鍵區(qū)域的用水需求必須得到滿足，同時也應(yīng)具備一定的應(yīng)對水資源突發(fā)事件的能力。

3 水庫生態(tài)調(diào)度的方法

水庫傳統(tǒng)調(diào)度方式主要以防洪抗旱作為目的，對下游生態(tài)安全和環(huán)境問題的考慮較少。以往的實踐經(jīng)驗表明，這種做法極易引起如地下水位下降、水質(zhì)惡化、河道石漠化等破壞兩岸居民生存環(huán)境的問題，所以必須在了解問題產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，對生態(tài)調(diào)度的理念和方法進行分析和研究［4］。

1)需水總量調(diào)度，即以保證下游河道生態(tài)需水量為目標的調(diào)度方式，該方法能夠讓水庫下游河道的生態(tài)流量保持在合理水平，對于消除用水矛盾也具有一定的作用。

2)洪水調(diào)度，即通過下游河道的“模擬洪水”為水生物的繁衍提供有利條件，除此之外，該調(diào)度方法對于防止河道淤積或沖刷、平衡河道泥沙含量也具有一定的作用。

3)泥沙調(diào)度，即依據(jù)“排渾蓄清”原則對水庫水位進行合理調(diào)節(jié)，可有效減少水庫淤積問題的出現(xiàn)。

4)水質(zhì)調(diào)度，即以防止如水華、水體富營養(yǎng)化等水質(zhì)惡化問題為目的的水庫調(diào)度，對減輕河道污染具有積極作用［5］。

4 水庫生態(tài)調(diào)度的理念和方法

水庫生態(tài)調(diào)度的基本理念是以人水和諧發(fā)展為宗旨，以滿足水庫流域內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展為目的，統(tǒng)籌防洪、抗旱和水生態(tài)安全，使水庫對所在流域水生態(tài)環(huán)境的負面影響被壓縮在最低限度，同時逐步恢復(fù)水庫流域內(nèi)的水生態(tài)系統(tǒng)。以側(cè)重點為依據(jù)，可將實際工作中的水庫生態(tài)調(diào)度方法劃分為以下4 類:

4.1 重點考慮流域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境的保護

通過適當?shù)恼{(diào)度方法實現(xiàn)生態(tài)用水合理排放，以此避免如水華、水體富營養(yǎng)化等水質(zhì)惡化問題，減少水庫調(diào)度對流域內(nèi)水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的負面影響，為流域水生態(tài)環(huán)境提供充分保護，最終使其處于可持續(xù)發(fā)展的理想狀態(tài)。

其中，“生態(tài)用水合理排放”是指保護流域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境、防止其進一步惡化所對應(yīng)的水生態(tài)系統(tǒng)用水量，根據(jù)效果的不同，可將其劃分為最低生態(tài)用水量、適宜生態(tài)用水量以及最佳生態(tài)用水量三種類型。簡單的講，想要使流域內(nèi)的水生態(tài)環(huán)境得到有效保護，就要讓下游河道內(nèi)水量不低于最低生態(tài)用水量［6］。

4.2 重點考慮流域內(nèi)生態(tài)資源的保護

以水文水情的變化和流域內(nèi)水生生物的繁衍習性為依據(jù)，通過科學合理、切實可行的人為調(diào)節(jié)模擬洪水過程，以此滿足生活在水庫下游河道中的水生動物繁衍需求。

水庫大壩建成并投入運行后，河道在自然狀態(tài)下的水文水情必將發(fā)生巨大改變，由于部分水生生物的生活習性與原有的水文水情存在緊密聯(lián)系，因此這種變化將對其生存和繁衍產(chǎn)生不可忽視的影響。

在這種情況下，想要使流域內(nèi)生物資源得到有效保護，就必須對傳統(tǒng)調(diào)度方式所造成的“下游河道常年流水量處于恒定狀態(tài)”進行改善。為此，調(diào)度人員應(yīng)結(jié)合本地實際情況對大壩的泄水模式進行調(diào)整，通過人工模擬洪水過程的方式使河道原有的水文生態(tài)環(huán)境得到恢復(fù)，進而為河道生物的生存繁衍創(chuàng)造所必需的外部環(huán)境［7－8］。

4.3 重點考慮泥沙淤積

泥沙淤積問題的存在將帶來上游河床抬高、水庫蓄水總量下降的問題，為此，調(diào)度人員應(yīng)依據(jù)“排渾蓄清”原則對水庫的運行水位進行調(diào)整，以此降低入庫泥沙量，避免或消除泥沙淤積問題。

在水庫大壩建成投運后，上游回水面積會因為水位線的升高而不斷擴大，水庫上游來水流速放緩，河道水流的挾沙能力隨之下滑，進而引起水庫大壩內(nèi)泥沙淤積的問題。從以往的實踐經(jīng)驗來看，泥沙淤積一方面會對水庫的經(jīng)濟、安全運行產(chǎn)生負面影響，另一方面也會引起一系列生態(tài)環(huán)境問題。生態(tài)調(diào)度以“排渾蓄清”原則為依據(jù)，通過采取如調(diào)節(jié)水庫泄水流量等針對性措施來調(diào)整大壩放水的含沙量和流量過程，不僅有利于消除水庫的泥沙淤積，同時也可保證下游河道的輸沙流量，對于避免河道萎縮斷流等問題的出現(xiàn)具有積極作用。

4.4 重點考慮下游濕地的保護

濕地生態(tài)系統(tǒng)是一種獨特的水生態(tài)系統(tǒng)，同時也是大量動植物的棲居地，具有重要的科學和生態(tài)價值。在以保護下游濕地為重點的情況下，調(diào)度人員應(yīng)依據(jù)流域內(nèi)濕地的特點對排水總量、含沙量等進行季節(jié)性的調(diào)整，通過人工模擬流域自然狀態(tài)的方式消除水庫調(diào)度對濕地系統(tǒng)的不良影響［9］。

濕地系統(tǒng)雖然僅占全球面積的6%，但卻為全球20%以上的生物資源提供生存環(huán)境，對保持生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定發(fā)揮著不可替代的重要作用。在水庫建成投運后，河道的水沙比例將發(fā)生巨大的變化，進而打破天然濕地原有的水沙補給規(guī)則。為此，水庫調(diào)度應(yīng)以下游濕地的特點為依據(jù)，通過人工模擬的方式還原濕地在自然狀態(tài)下的水沙補給規(guī)則，以此將水庫對濕地的負面影響降到最低。

5 水庫生態(tài)調(diào)度實例分析

在長江荊江段，進入繁衍季節(jié)的四大家魚僅會在洪水上漲時產(chǎn)卵，而三峽大壩對上游洪水的攔蓄作用使下游自然洪水基本消失，荊江段四大家魚因此無法出現(xiàn)產(chǎn)卵繁衍行為。為解決這一問題，三峽水庫在充分了解四大家魚繁衍習性的基礎(chǔ)上，結(jié)合水庫水文水情變化，通過調(diào)節(jié)排水總量和時間的方式人工模擬洪水過程，有效消除了水庫建設(shè)對四大家魚產(chǎn)卵繁衍的負面影響［10］。

在以往的枯水時節(jié)，漢江中下游經(jīng)常出現(xiàn)水華問題，但隨著丹江口水庫蓄水調(diào)節(jié)能力的不斷增強以及引江濟漢工程聯(lián)合調(diào)度的開展，漢江下游枯水時節(jié)的河道水量有效增加，水體富營養(yǎng)化問題也得到了有效解決，水華爆發(fā)的次數(shù)和規(guī)模較以往大幅減少。

通過以上兩個實例我們可以清楚的看到，生態(tài)調(diào)度在消除水庫對下游水生態(tài)環(huán)境負面影響方面具有積極作用，對水生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的逐步恢復(fù)具有重要意義。

6 結(jié) 語

本文從保護水庫下游流域水生態(tài)系統(tǒng)、滿足其可持續(xù)發(fā)展要求的角度出發(fā)，對生態(tài)調(diào)度的重要作用以及水庫調(diào)度和運行管理中所應(yīng)采取的生態(tài)調(diào)度措施進行了分析和討論。文章認為，在新形勢下，水庫調(diào)度部門應(yīng)在重視社會、經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，對生態(tài)效益給予應(yīng)有關(guān)注，通過生態(tài)調(diào)度的方法保證下游流域水生態(tài)環(huán)境的安全和健康，消除或減少水庫對水生態(tài)環(huán)境的負面影響，最終開創(chuàng)人與自然和諧發(fā)展的良好局面。

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