長江流域水庫生態(tài)調(diào)度成效與建議

陳敏

摘要：長江流域控制性水庫生態(tài)調(diào)度工作近年來穩(wěn)步推進(jìn)，始終堅持“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”理念，統(tǒng)籌做好防洪、生態(tài)、供水、航運、發(fā)電等多目標(biāo)任務(wù)。2011年以來，長江防總連續(xù)7年組織開展三峽水庫促進(jìn)“四大家魚”自然繁殖的生態(tài)調(diào)度試驗，2017年開始實施溪洛渡、向家壩和三峽水庫聯(lián)合生態(tài)調(diào)度試驗、溪洛渡水庫分層取水生態(tài)調(diào)度試驗。多年生態(tài)調(diào)度試驗結(jié)果表明，生態(tài)調(diào)度試驗對促進(jìn)“四大家魚”自然繁殖作用明顯，取得了良好成效。

關(guān)鍵詞：水庫；生態(tài)調(diào)度；四大家魚；繁殖

中圖法分類號：TV697.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0219

走“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”之路，是國家深入推進(jìn)長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的戰(zhàn)略定位。當(dāng)前和今后相當(dāng)長一個時期，要把修復(fù)長江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，共抓大保護(hù)，不搞大開發(fā)。

三峽工程是治理和開發(fā)長江的關(guān)鍵性骨干工程，具有防洪、發(fā)電、航運、供水及生態(tài)等綜合功能?！八拇蠹音~”作為適應(yīng)長江中下游江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的代表物種，其資源動態(tài)是長江流域水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的重要表征。1992年，國家環(huán)境保護(hù)局正式批準(zhǔn)的《長江三峽水利樞紐環(huán)境影響報告書》指出：“三峽工程將會對‘四大家魚的自然繁殖帶來不利影響”，報告同時提出了保障“四大家魚”繁殖的對策之一，主要是“通過運用水庫調(diào)度產(chǎn)生人造洪峰促使四大家魚繁殖”。在工程試驗性蓄水期，開展三峽水庫生態(tài)調(diào)度試驗，減少對“四大家魚”自然繁殖的影響，是拓展三峽工程綜合效益的需要。

長江防汛抗旱總指揮部、長江水利委員會始終堅持“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”理念，統(tǒng)籌做好防洪、生態(tài)、供水、航運、發(fā)電等多目標(biāo)任務(wù)，努力實現(xiàn)長江流域水庫群防洪興利綜合效益最大化，為共抓長江大保護(hù)構(gòu)建綠色生態(tài)屏障。2011年以來，長江防總連續(xù)7年組織開展三峽水庫生態(tài)調(diào)度試驗，2017年首次實施溪洛渡、向家壩和三峽水庫聯(lián)合生態(tài)調(diào)度和溪洛渡水庫分層取水調(diào)度試驗。試驗結(jié)果表明，流域水庫生態(tài)調(diào)度試驗對促進(jìn)“四大家魚”自然繁殖效果明顯，流域生態(tài)保護(hù)取得了良好成效。

1 生態(tài)調(diào)度試驗方案及參數(shù)要求

“四大家魚”產(chǎn)卵活動一般伴隨漲水過程進(jìn)行，江水漲水持續(xù)時間越長，魚類產(chǎn)卵持續(xù)時間相應(yīng)延長，且卵苗數(shù)量與水溫、江水漲水持續(xù)時間及日上漲率等水文條件密切相關(guān)。監(jiān)測及研究成果表明，長江干流“四大家魚”主要自然繁殖時間為5月中旬至6月下旬。根據(jù)“四大家魚”卵苗監(jiān)測結(jié)果及統(tǒng)計水文指標(biāo)，目前“四大家魚”繁殖的水文指標(biāo)范圍為：水溫穩(wěn)定在18℃以上（建議持續(xù)7天以上），最適水溫范圍為20～24℃；起始流量10000～18000M?/S；流量日上漲率1000～2000M3/S/D；持續(xù)漲水天數(shù)4天以上。每年開展生態(tài)調(diào)度試驗實施需考慮統(tǒng)籌水庫防洪、發(fā)電、航運等綜合效益，同時開展生態(tài)調(diào)度效果監(jiān)測和評價，并在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化生態(tài)調(diào)度方案。

2 生態(tài)調(diào)度試驗

2.1 三峽水庫

2011—2017年，三峽水庫連續(xù)7年共實施了10次針對“四大家魚”自然繁殖的生態(tài)調(diào)度試驗，三峽水庫近年生態(tài)調(diào)度試驗具體參數(shù)情況見表1。

多年監(jiān)測表明，宜昌—沙市江段為受生態(tài)調(diào)度影響最為直接的江段，監(jiān)利以下江段距離三峽水庫較遠(yuǎn)且受洞庭湖入?yún)R影響較大?！八拇蠹音~”產(chǎn)卵場主要分布在葛洲壩下、虎牙灘、枝城、江口等江段，其中以葛洲壩下及虎牙灘至紅花套江段產(chǎn)卵場較為集中，枝城、江口及沙市產(chǎn)卵場較分散，以上“四大家魚”產(chǎn)卵場為生態(tài)調(diào)度重點關(guān)注水域。根據(jù)宜都、沙市斷面魚類早期資源監(jiān)測結(jié)果，“四大家魚”自然繁殖對生態(tài)調(diào)度形成的人造洪峰有明顯的響應(yīng)。

2.1.1 宜都斷面

根據(jù)宜都斷面監(jiān)測結(jié)果，由于2013年生態(tài)調(diào)度實施期間，宜都江段水溫在18℃以下，“四大家魚”繁殖響應(yīng)不明顯，其他歷次生態(tài)調(diào)度四大家魚繁殖效果良好。2011—2017年，“四大家魚”魚卵總徑流量分別為0.58億、1.00億、0.96億、1.80億、6.20億、8.00億和29.90億粒，總量為48.44億粒；生態(tài)調(diào)度期間的家魚卵徑流量分別為0.25億、0.17億、0.00億、0.47億、5.70億、1.10億和10.80億粒，產(chǎn)卵總量為17.40億粒，占7年產(chǎn)卵總量的38.2%。

2017年第二次生態(tài)調(diào)度期間，6月4日至9日，三峽水庫生態(tài)調(diào)度期間，入庫流量、出庫流量及庫水位過程線見圖1。宜昌江段水溫21.3～21.7℃，處于最適宜的“四大家魚”繁殖水溫范圍。根據(jù)早期資源調(diào)查結(jié)果，自6月5日開始，宜昌江段開始出現(xiàn)零星“四大家魚”繁殖，6月6日銀鮈、鰍類等魚類大量繁殖，至6月10日至11日出現(xiàn)“四大家魚”集中繁殖現(xiàn)象，10日產(chǎn)卵高峰期間“四大家魚”卵量占采集總卵量的90%以上，最高“四大家魚”魚卵密度達(dá)到1400粒/1000 M?。估算此次生態(tài)調(diào)度期間宜昌江段漂流性卵魚類產(chǎn)卵總量16億粒，其中“四大家魚”產(chǎn)卵總量10億粒。2017年第二次生態(tài)調(diào)度期間宜都江段“四大家魚”繁殖狀況見圖2。

2.1.2 沙市斷面

從“四大家魚”繁殖響應(yīng)時間來看，大部分年份在調(diào)度后的1～3天就開始產(chǎn)卵，例如2011年、2012年、2014年、2015年、2017年；2016年在調(diào)度后第4天出現(xiàn)產(chǎn)卵；2013年，三峽水庫調(diào)度持續(xù)加大泄流6天后，沙市斷面才出現(xiàn)卵汛，“四大家魚”繁殖的響應(yīng)時間較長，可能與調(diào)度時水溫偏低有關(guān)。2011—2017年，“四大家魚”魚卵總徑流量分別為0.05億、6.1億、1.16億、1.61億、3.26億、5.02億和1.14億，總量為17.22億；生態(tài)調(diào)度期間的家魚卵徑流量分別為0.01億、4.06億、0.58億、0.54億、1.04億、1.40億和0.72億，產(chǎn)卵總量為7.63億，占7年產(chǎn)卵總量的44.3%，生態(tài)調(diào)度效果顯著。

2.2 溪洛渡水庫

水溫是產(chǎn)粘沉性卵魚類（“四大家魚”、胭脂魚等）繁殖的一個重要因素。根據(jù)前期相關(guān)監(jiān)測和研究成果，產(chǎn)粘沉性卵魚類產(chǎn)卵繁殖的適宜溫度為金沙江下游溫度達(dá)到16℃以上。天然情況下，金沙江下游（屏山站）3月中旬水溫可達(dá)到16℃，岷江下游（高場站）3月下旬可達(dá)到16℃。溪洛渡、向家壩運行后，依據(jù)實測數(shù)據(jù)和模型模擬計算，向家壩水庫下泄水溫到達(dá)16℃的時間為4月中下旬，較建庫前推遲了近1個月。因此，在現(xiàn)行調(diào)度方式下，3—4月，大部分時段不滿足產(chǎn)粘沉性卵魚類繁殖的適宜水溫條件，但可通過啟閉疊梁門取上中層水的方式，緩解升溫延遲對產(chǎn)粘沉性魚類的不利影響。

溪洛渡水庫生態(tài)調(diào)度試驗是通過下落疊梁門實現(xiàn)溪洛渡水庫取上中層水，提高出庫水溫，以早日達(dá)到產(chǎn)粘沉性卵魚類產(chǎn)卵繁殖所適宜的水溫。溪洛渡水電站在機(jī)組取水建筑物進(jìn)口部位設(shè)置有4層（每層90扇，共計360扇）疊梁門，確保電站進(jìn)水口在不同水位下均能取到上中層水，提高下泄水溫，以滿足魚類繁殖需求。

2017年4月19日，溪洛渡水庫啟動生態(tài)調(diào)度試驗，確定了溪洛渡分層取水方案。試驗期間，溪洛渡水庫平均入庫流量1860M3/S，平均出庫流量2910M3/S，平均運行水位565.72M。2017年，溪洛渡生態(tài)調(diào)度試驗計劃操作一層疊梁門（90扇），實際完成啟閉疊梁門82扇，落門率90%。試驗期間，機(jī)組全部實現(xiàn)分層取水的時間為3天。

試驗開始后，根據(jù)金沙江下游生態(tài)調(diào)度試驗水溫監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析溪洛渡大壩壩前與壩下水溫溫差的變化趨勢。在落門階段，隨著落門數(shù)量的增加，溪洛渡大壩壩上水溫處于18～19℃之間，并且總體有下降趨勢時，溪洛渡大壩壩下斷面表層水溫卻呈現(xiàn)逐步上升的趨勢，壩前與壩下溫差總體上呈減小趨勢；在提門階段，隨著提門數(shù)的增加，壩前與壩下的溫差有增大趨勢。經(jīng)分析，初步認(rèn)為溪洛渡的疊梁門取水方式使得溪洛渡大壩下泄水水溫有所提高，運行期間壩下斷面表層水溫與壩上斷面表層水溫差距有所減小。疊梁門運行前后水溫監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，疊梁門落門完成后，取水高程由518M抬升至530M，對應(yīng)機(jī)組的流道所取水溫升高約0.4℃，提門完成后對應(yīng)機(jī)組的流道所取水溫降低約0.4℃。但由于疊梁門運行時間較短，代表不足，仍然需要進(jìn)一步開展試驗研究。

由于向家壩壩下的表層水溫受水庫低溫下泄水的影響，其溫度比天然地表水略低，而水體沿程又受到氣溫、輻射熱、風(fēng)速等因素的影響，在流動的過程中逐漸復(fù)溫。但水溫變化規(guī)律較為復(fù)雜，溪洛渡水電站疊梁門取水方式對向家壩壩下游水溫影響定量關(guān)系，有待進(jìn)一步開展試驗與監(jiān)測研究。

2.3 向家壩水庫

向家壩水庫生態(tài)調(diào)度是在下游江段水溫達(dá)到18℃以上，且產(chǎn)漂流性卵魚類親魚性成熟度滿足產(chǎn)卵需求時，通過持續(xù)增加水庫出庫流量的方式，人工創(chuàng)造出促進(jìn)產(chǎn)漂流性卵魚類產(chǎn)卵繁殖的持續(xù)漲水過程。

向家壩水庫2017年先后開展兩次生態(tài)調(diào)度試驗。第1次生態(tài)調(diào)度時間為5月13日至17日，根據(jù)試驗方案，向家壩水庫下泄起漲流量為1700M3/S，為滿足起始下泄流量要求，向家壩水庫出庫流量先減小后增加。生態(tài)調(diào)度試驗啟動前一日（5月12日）向家壩水庫平均出庫流量為3020M3/S，13日減小至1830M3/S，14日至17日，平均出庫流量分別增加至2100M3/S、2400M3/S、3380M3/S、3760M3/S，流量日均漲幅480M3/S。第2次為向家壩、三峽水庫聯(lián)合生態(tài)調(diào)度試驗。長江防總分別于5月19日和22日下達(dá)了2017年5號、6號調(diào)度令，明確了聯(lián)合生態(tài)調(diào)度試驗期間三峽水庫、向家壩水庫下泄控制流量。三峽水庫和向家壩水庫從5月21日開始逐步加大下泄流量，以滿足生態(tài)調(diào)度試驗要求。5月20日至25日，向家壩水庫日均下泄流量分別按2400M3/S、2700M3/S、3000M3/S、4000M3/S、4000M3/S、4500M3/S控制。由于向家壩水庫可調(diào)節(jié)水量有限，溪洛渡水庫也同步加大下泄流量，控制向家壩水庫水位下降速率。

根據(jù)監(jiān)測斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測斷面魚類產(chǎn)卵量呈現(xiàn)波動變化關(guān)系，宜賓斷面監(jiān)測期間共出現(xiàn)4次較為明顯的洪峰過程，形成了3次卵苗高峰，卵苗高峰時間主要集中在5月16日至19日、5月21日至24日和6月3日至8日，較洪峰過程有一定的延遲，卵苗高峰期間累計產(chǎn)卵量為8.78×106，占卵總徑流量的74.41%。江津斷面監(jiān)測期間共出現(xiàn)4次較為明顯的洪峰過程，形成了4次產(chǎn)卵高峰，產(chǎn)卵高峰與洪峰時間有一定重合，卵苗高峰期間累計產(chǎn)卵量為3.83×108，占卵苗總徑流量的62.89%。宜賓江段日均產(chǎn)卵量相對較高時間段是在5月中旬，江津日均產(chǎn)卵量相對較高時間段是在6月上旬。從卵苗高峰時間和產(chǎn)卵量來看，無論是卵苗高峰出現(xiàn)時間還是產(chǎn)卵行為大量發(fā)生時間均表現(xiàn)為宜賓江段早于江津江段。

3 調(diào)度成效

三峽水庫連續(xù)7年生態(tài)調(diào)度試驗表明，“四大家魚”對人工調(diào)度形成的洪峰過程有積極的響應(yīng)，三峽水庫生態(tài)調(diào)度對“四大家魚”自然繁殖具有良好的促進(jìn)作用，生態(tài)調(diào)度效果顯著。自2011年首次實施生態(tài)調(diào)度試驗以來，宜都斷面監(jiān)測期間的“四大家魚”產(chǎn)卵量總體呈上升趨勢。2011—2017年，生態(tài)調(diào)度試驗期間，宜都監(jiān)測斷面產(chǎn)卵總量為17.40億粒，占7年產(chǎn)卵總量的38.2%；沙市監(jiān)測斷面產(chǎn)卵總量為7.63億粒，占7年產(chǎn)卵總量的44.3%。其中，2017年宜都斷面監(jiān)測到“四大家魚”產(chǎn)卵總量10.8億粒，為歷年最高。

溪洛渡水庫2017年分層取水試驗監(jiān)測結(jié)果表明，溪洛渡水庫疊梁門取水方式對下游水溫具有一定的調(diào)控作用，溪洛渡疊梁門運行對壩前水溫結(jié)構(gòu)及下泄水溫過程存在一定的影響。分層取水在一定程度上減緩了下泄低溫水，但由于系首次開展試驗，其影響定量分析還有待進(jìn)一步開展試驗研究。

向家壩水庫2017年生態(tài)調(diào)度試驗結(jié)果表明，向家壩水庫兩次生態(tài)調(diào)度試驗均對漂流性魚類產(chǎn)卵起到促進(jìn)作用。宜賓江段監(jiān)測結(jié)果表明，壩下魚類產(chǎn)卵受調(diào)度刺激明顯，生態(tài)調(diào)度期間出現(xiàn)了魚類產(chǎn)卵高峰；江津江段監(jiān)測表明長江上游干流魚類產(chǎn)卵量在兩次調(diào)度結(jié)束時或結(jié)束后3天內(nèi)出現(xiàn)高峰。兩次生態(tài)調(diào)度試驗期間，宜賓斷面監(jiān)測魚卵總量0.05億粒，江津斷面監(jiān)測魚卵總量1.06億粒。

4 建議

雖然長江流域水庫生態(tài)調(diào)度積累了一些經(jīng)驗，取得了一定成效，但研究基礎(chǔ)還很薄弱，長江流域控制性水庫群生態(tài)調(diào)度目前尚處于初步階段。除針對“四大家魚”自然繁殖外，對于其他重要物種、重要生態(tài)功能區(qū)、濕地保護(hù)和水環(huán)境修復(fù)等方面的調(diào)度指標(biāo)、可行性研究均處于起步階段，對流域?qū)用娴乃畮烊核鷳B(tài)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)及水庫群調(diào)度運行對水生態(tài)環(huán)境的影響等方面研究也還有待進(jìn)一步加強(qiáng)；雖然開展了水庫泥沙減淤調(diào)度、補水調(diào)度和壓咸調(diào)度、遏制漢江下游水華應(yīng)急調(diào)度和溪洛渡分層取水生態(tài)調(diào)度試驗，但取得的經(jīng)驗十分有限。為此，建議盡快開展以下工作：一是，研究長江水庫群調(diào)度對水文情勢變化與生態(tài)系統(tǒng)變化之間的相互關(guān)系及其對水生態(tài)環(huán)境的影響，進(jìn)一步優(yōu)化生態(tài)調(diào)度關(guān)鍵性指標(biāo)，指導(dǎo)流域水庫群聯(lián)合生態(tài)調(diào)度試驗。二是，繼續(xù)開展水庫群聯(lián)合調(diào)度條件下“滯溫”和“滯冷”效應(yīng)研究，通過河道原型觀測和模擬計算，研究水庫群不同調(diào)度時期低溫水或高溫水下泄對水庫下游河道特征環(huán)境因子的影響途徑和影響程度。三是，圍繞滿足長江中下游適宜生態(tài)流量、維護(hù)兩湖濕地生態(tài)安全、提升中游重要魚類典型產(chǎn)卵場適宜性、促進(jìn)重要魚類仔稚魚生長存活、保障重要魚類仔幼魚洄游過程、保障魚類關(guān)鍵生活史完成及其棲息地功能發(fā)揮等多目標(biāo)需求，開展上游水庫群聯(lián)合生態(tài)調(diào)度研究，深化三峽、溪洛渡、向家壩等控制性水庫生態(tài)調(diào)度方案，繼續(xù)開展促進(jìn)四大家魚自然繁殖調(diào)度試驗，適時開展針對其他魚類自然繁殖和水生態(tài)改善的生態(tài)調(diào)度試驗工作。