遼寧省渾河干流基本生態(tài)需水研究初探

陳艷麗

(遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 000000)

河湖基本生態(tài)需水是河湖生態(tài)環(huán)境需水要求的下限，是維持河湖給定的生態(tài)環(huán)境保護目標所對應的生態(tài)環(huán)境功能不喪失的重要表征指標，生態(tài)基流則是其年內需水過程的最小值，是用于維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能的河道內最小流量。

河湖生態(tài)環(huán)境保護目標是指需要維系的河湖生態(tài)環(huán)境功能，一般包括維持河湖形態(tài)、生物棲息地、自凈、輸沙、景觀、河口防潮壓咸及其他生態(tài)環(huán)境功能等。河流基本生態(tài)功能主要為防止河道斷流、避免河流水生生物群落遭受到無法恢復的破壞以及維持水體自凈、保護水域使用功能。

目前國內外河道生態(tài)需水的計算方法大致可以分為六類，①歷史流量法；②水力定額法；③棲息地定額法；④整體分析法；⑤最枯月流量保證率法；⑥多年平均徑流量法。至今已有多名學者采用各種方法對渾河流域生態(tài)需水進行計算，但北方河流具有冰封期較長，年內徑流分布極不均衡等特點，因此其生態(tài)需水的計算也應根據(jù)其特點進行特殊分析研究。

1 渾河概況

1.1 流域概況

渾河發(fā)源于遼寧省撫順市清原縣彎甸子鄉(xiāng)境內的長白山支脈滾馬嶺，自東向西流經撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口等5個地區(qū)，與太子河匯流成大遼河，經營口注入渤海，流域面積11481km2，主要支流有蘇子河、社河、東洲河、蒲河等。渾河流域跨東經112°20′～120°15′，北緯41°00′～42°15′，流域南部與太子河流域相鄰，北面與遼河干流、清河、柴河、泛河流域接壤，東部以龍崗山脈與鴨綠江流域及松花江流域分界。流域水系與水文測站分布見圖1。

1.2 徑流

渾河干流現(xiàn)有水文站6處，分別為干流北口前、大伙房、沈陽、撫順、黃臘坨、邢家窩棚，主要水文站52年平均天然徑流成果見表1。

表1 渾河干流主要站年徑流成果表(1956—2007系列)

大伙房站多年平均天然年徑流量15.48億m3，年徑流深284.7mm。大伙房水庫最大年徑流量41.43億m3(1995年)，最小年徑流量6.23億m3(1989年)，最大與最小年徑流比值為6.65。52年間出現(xiàn)了3個較大枯水段，分別為1975—1984年、1987—1994年、1996—2004年。

從多年平均徑流量年內分配看，各站徑流的年內分配極不均勻，7、8兩月進入主汛期，來水量占全年來水量的50%以上，占比較大，12月—次年2月進入枯水期，來水量不足全年來水量的5%，占比較少。

圖1 渾河流域水系與水文測站分布圖

1.3 閘壩現(xiàn)狀

大伙房水庫下游撫順及沈陽城區(qū)段建有水閘及橡膠壩共20余處。閘壩工程的主要功能為城市景觀、灌溉引水閘等。

1.4 水生生態(tài)

(1)魚類

渾河干流常見魚類10科39種，主要是鯉科魚類，有27種，占總數(shù)的73.0%，其次鰍科和鯰科各2種，分別占5.4%，其余七腮鰻科、鮠科、鰻鱺科、鱧科、合鰓科和鮨科各1種，分別占2.7%。受渾河開發(fā)利用程度較高及水質污染的影響，下游河段魚類分布很少或幾乎消失。經調查，渾河干流無珍稀保護魚類分布。僅在渾河中上游干流的河灘、水草等區(qū)域，分布有產粘性卵魚等土著魚類產卵場。

(2)重要濕地

渾河遼陽段濕地于2012年被列入遼寧省重要濕地(第一批)。渾河為遼陽市與沈陽市界河，渾河遼陽段濕地位于兩市之間，渾河遼陽段濕地總面積3421.80hm2，其中濕地資源面積3287.58hm2，占重要濕地面積的96.08%；濕地斑塊數(shù)量4個。分屬河流濕地類的永久性河流、洪泛平原2個濕地型。

濕地野生動物種類有66種，其中鳥綱16種、兩棲綱7種、魚綱43種。鳥綱以雁形目為主，常見鳥類有赤麻鴨、斑嘴鴨、蒼鷺、夜鷺等。濕地野生植物主要分布有259種，隸屬58科155屬，優(yōu)勢種有水蔥、狼尾草、早熟禾等。

2 歷次審批的生態(tài)流量

大伙房水庫建于20世紀50年代，建設年代較早，原設計中沒有下游河道生態(tài)和環(huán)境供水任務。

在2006年批復的《大伙房水庫輸水(二期)工程初步設計報告》中，考慮壩下河段不斷流，并維持一定的水環(huán)境自凈能力，參照GB 3839—83《制定地方水污染物排放標準的技術原則與方法》的相關要求，確定渾河撫順、沈陽兩市環(huán)境流量按大伙房水庫天然最枯月(2月份)90%保證率平均流量1.38m3/s考慮，由大伙房水庫供給1430萬m3，環(huán)境放流時間為11月中旬—次年3月上旬共120天。

3 本次基本生態(tài)水量下泄方案

根據(jù)近期全國水利廳局長會議《關于加強江河湖泊生態(tài)水量保障工作的指導意見》的文件，生態(tài)流量制定相關要求如下。

落實涉水工程生態(tài)水量保障措施。對建設年代較早且無生態(tài)流量泄放要求的涉水工程，要分期分批合理核定生態(tài)流量下泄要求，逐步推進生態(tài)化改造。

因河施策保障河湖生態(tài)水量。對東北地區(qū)，重點通過種植結構調整、水資源合理調配、水庫閘壩聯(lián)合調度等措施，保障農業(yè)用水高峰期等關鍵期河流生態(tài)流量和重要濕地生態(tài)用水要求。

確定渾河干流各斷面基本生態(tài)水量下泄方案如下：

(1)11月—次年2月冰封期生態(tài)流量

渾河屬于北方河流，冬季河流冰封期長達4個月，大伙房水庫壩下河流斷面寬約470m，若水庫冬季放流，水流在寬闊河槽內短時間內即結冰，河道無法形成下泄水流。另外大伙房下游城市段利用攔河閘壩形成的冰面設置多處滑冰娛樂場地，不能形成全河過水通道，且水庫放流還存在安全隱患，水庫放流達不到預期生態(tài)效果。因此，確定大伙房水庫冬季11—2月份冰封期間，不再考慮下泄生態(tài)流量。

(2)5—6月，考慮魚類生境需水，按多年平均流量的10%計

目前，渾河魚類主要以鯉科和鰍科等土著魚類為主，未發(fā)現(xiàn)重要水生態(tài)保護目標。上述魚類在東北地區(qū)的產卵期多為5—6月，產卵期一般持續(xù)2個月左右，產卵敏感期水量宜適當加大，以滿足魚類產卵生境所需水量。

參照環(huán)境保護部《水電水利建設項目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設施環(huán)境影響評價技術指南》(試行)中推薦的Tennant法，河道中保護魚類等需維持的流量狀況?？紤]渾河干流水資源開發(fā)利用程度較高、水資源供需矛盾較突出、且水庫建成年代久等因素，為避免對水庫原有用水戶造成較大影響，本次魚類生態(tài)敏感期(5—6月)需水按多年平均流量的10%計。

(3)汛期下泄生態(tài)水量按多年平均徑流量的10%計算

7月、8月為汛期，下游各支流來水較多，由于沒有特殊生態(tài)需水任務要求，水庫下泄生態(tài)水量按多年平均徑流量的10%計。

(4)其它月份

其余月份，考慮到流域控制性蓄水工程承擔的供水任務及水資源狀況，為保障河道下游生態(tài)基流，生態(tài)流量按最枯月90%保證率計。

目前在渾河干流分布的生態(tài)保護目標為渾河遼陽段濕地，該濕地為河流型濕地，本方案已考慮了河流基本生態(tài)及水質自凈需水，上游來水可基本滿足該濕地生態(tài)用水的水量要求，不再重復計列。

渾河干流各月生態(tài)需水量見表2。

表2 渾河干流主要斷面生態(tài)需水量表

4 生態(tài)用水調度方案

(1)大伙房水庫供水任務重，增加生態(tài)供水任務需依靠增加外調水解決

大伙房水庫承擔著中部城市群城市生活與工業(yè)、下游水田灌溉供水任務，供水保證率要求高，供水壓力大。大伙房水庫原設計中沒有下游河道生態(tài)和環(huán)境供水任務，在批復的大伙房水庫輸水工程設計中，考慮壩下河段不斷流，并維持一定的水環(huán)境自凈能力，確定渾河撫順、沈陽兩市環(huán)境流量按大伙房水庫天然最枯月90%保證率平均流量1.38m3/s考慮，由大伙房水庫供給0.14億m3，環(huán)境放流時間為11月中旬—3月上旬共120天。在此基礎上增加生態(tài)供水任務，需依靠增加外調水解決。

(2)結冰期不考慮下游生態(tài)供水，非結冰期通過水庫集中短時段放流的形式提供生態(tài)水量

結合大伙房水庫實際運行經驗，長時段不間斷小流量放流對下游生態(tài)環(huán)境改善功能有限。并且考慮到渾河結冰期長，大伙房水庫壩下僅2km就有章黨河匯入，7.3km有東洲河匯入，兩條河在冬季都有一定流量，考慮渾河實際情況，冰封期不需要下泄生態(tài)水量。若水庫冬季放流，水流在冰面上短時間內即結冰，且冰層下水流空間狹小，攔河閘壩導致無完整全河過水通道，水流流動性差，水庫放流達不到預期效果。因此在結冰期不考慮下游的生態(tài)供水，生態(tài)水量在渾河冰面融化的3、4月份和結冰前的9、10月份集中提供。

(3)大伙房水庫改變了渾河水文過程并提供了一定的生態(tài)水量

大伙房水庫建庫后，由于水庫可以進行調蓄，枯水期放流增加，豐水期放流減少；年低流量脈沖次數(shù)增加，持續(xù)時間減少，高流量脈沖次數(shù)減少，持續(xù)時間略有增加，總體水文過程較建庫前趨于平穩(wěn)。

(4)大伙房水庫壩下至渾河閘區(qū)間，由于梯級閘壩擋水，連續(xù)水面已經形成，水體自凈能力較閘壩建設前明顯增強。推薦方案下只考慮大伙房水庫控制斷面生態(tài)用水，下游沈陽、邢家窩棚斷面除個別月份保證率低，生態(tài)用水基本可以得到滿足。

5 結論及建議

綜上，大伙房水庫建于50年代，當時設計中未考慮生態(tài)流量，現(xiàn)通過聯(lián)合調度，基本滿足農業(yè)用水高峰期等關鍵期河流生態(tài)流量和重要濕地生態(tài)用水要求，下一步將結合全國生態(tài)流量試點成果，分期合理核定生態(tài)流量下泄要求。