福建省域河流生態(tài)流量監(jiān)管與控制目標(biāo)核定

李 揚(yáng)，孫 翀，劉涵希

(1.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120； 2.福建省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，福建 福州 350001)

福建省位于我國東部沿海地區(qū)，陸地面積12.4萬km2，東隔臺灣海峽與臺灣地區(qū)相望，是我國南方地區(qū)重要的生態(tài)屏障，境內(nèi)多山，河谷和盆地串珠狀分布其間，山地丘陵約占全省土地總面積83%，居我國東南沿海各省之首，具有“八山一水一分田”的顯著特點(diǎn)，素有“東南山國”之稱。

2016年8月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于設(shè)立統(tǒng)一規(guī)范的國家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)的意見》及《國家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)(福建)實(shí)施方案》，將福建省納入全國首批生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)，要求先行先試，探索生態(tài)文明建設(shè)新模式，培育加快綠色發(fā)展新動能，開辟實(shí)現(xiàn)綠色惠民新路徑。在全省范圍內(nèi)強(qiáng)化河流生態(tài)流量監(jiān)管，合理選定控制斷面，核定斷面生態(tài)流量，是落實(shí)生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)涉水生態(tài)空間管控要求的直接抓手，是合理控制用水規(guī)模與調(diào)節(jié)水文節(jié)律的重要手段，是維護(hù)河湖水系生態(tài)安全的有力保障[1-4]。

福建省近年來圍繞生態(tài)流量監(jiān)管開展了一系列有關(guān)控制斷面選取與生態(tài)流量核定工作。在2012年編制完成的福建大水網(wǎng)規(guī)劃中，將莒口、棉花灘水庫等4處生態(tài)流量控制斷面作為規(guī)劃水資源配置的邊界條件，4處斷面均僅考慮全年期一致的生態(tài)基流控制目標(biāo)。在2014年完成的福建省水資源保護(hù)規(guī)劃中，在全省選定23處控制斷面，并提出了全年期一致的生態(tài)流量控制目標(biāo)。福建省在水電站的生態(tài)流量監(jiān)管方面也開展了大量的工作，2012年原福建省環(huán)境保護(hù)廳出臺了《福建省水電站下泄流量在線監(jiān)控運(yùn)行考核辦法》，對117座各類電站提出全年期一致的生態(tài)流量控制目標(biāo)，近年來又不斷擴(kuò)大監(jiān)管范圍。然而現(xiàn)有監(jiān)管工作中普遍存在的問題，一是監(jiān)管控制斷面缺乏合理分類，斷面的代表性與分布密度難以實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)管與重點(diǎn)監(jiān)管的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；二是斷面控制目標(biāo)設(shè)置相對簡單，全部是采用全年期一致的單一控制目標(biāo)，水電站監(jiān)管對象雖多，但幾乎全部采取多年平均流量的10%作為生態(tài)流量控制目標(biāo)，不能滿足國家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)對生態(tài)用水保障的示范性要求。

生態(tài)流量控制斷面的選取、分類與分水期控制目標(biāo)的核定，是生態(tài)流量監(jiān)管的主要工作內(nèi)容。在福建省內(nèi)核定的控制目標(biāo)則是國家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)生態(tài)流量監(jiān)管的重要依據(jù)。本文根據(jù)落實(shí)最嚴(yán)格生態(tài)環(huán)境保護(hù)的有關(guān)要求，核定生態(tài)流量控制斷面及其控制目標(biāo)。

1 福建河流基本特征

福建省屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，雨量充沛，多臺風(fēng)，全省范圍內(nèi)多年平均降水量1 000～2 200 mm，降水量時(shí)空分配不均，年內(nèi)年際變化大，空間上內(nèi)陸山區(qū)降水量高于沿海。福建省水系發(fā)育，河網(wǎng)密度大。境內(nèi)河流總長約1.3萬km，河網(wǎng)密度超過 0.1 km/km2。受斷裂構(gòu)造的控制，全省主要河流多與山脈走向垂直，支流與山脈平行，形成典型的外流區(qū)單向性的格狀水系；河流屬山區(qū)性河流，多峽谷險(xiǎn)灘，河床比降大，加上境內(nèi)降水量大，徑流量相當(dāng)豐富[5-6]。

福建省河流除閩江、賽江部分支流發(fā)源于浙江省，龍巖汀江流入廣東省，龍巖及南平部分河流流入長江、錢塘江外，其余均發(fā)源于福建省，獨(dú)流入海。流域面積在50 km2以上的河流共有683條，其中流域面積在500 km2以上的一級河流有閩江、九龍江、汀江、晉江、賽江、敖江、霍童溪、木蘭溪、詔安東溪、漳江、萩蘆溪、龍江等12條，流域面積在5 000 km2以上的重要河流有閩江、九龍江、汀江、晉江和賽江等 5條。從水資源分區(qū)來看，全省7個(gè)劃入水資源二級的區(qū)分為4個(gè)流域片區(qū)：閩江片區(qū)、閩南諸河片區(qū)、閩東諸河片區(qū)、韓江流域片區(qū)，另有錢塘江、鄱陽湖和臺澎金馬諸河占比很小，三者合計(jì)僅占總面積的1.1%。

閩江為福建省最大河流，發(fā)源于武夷山脈上游，主要支流有富屯溪、建溪、沙溪，南平以下納尤溪、古田溪、大樟溪等支流，最后流經(jīng)福州馬尾入海，全長515 km，多年平均徑流量為575.78億m3，流域面積60 992 km2，占全省面積的48.3%。

閩南諸河片包括龍江、晉江、木蘭溪、九龍江及其他獨(dú)流入海的較小河流，約占全省總面積的28.8%。閩東諸河片包括賽江、霍童溪、敖江及其他獨(dú)流入海較小河流，約占全省總面積的12.0%。韓江流域片包括汀江干支流及中山河，約占全省總面積的9.8%。

福建省河流具有“流域完整，源短流急，水量充沛，阻隔重重”的基本特征。由于地形特點(diǎn)，福建省界與閩江等河流流域邊界高度重合，閩江流域98.2%的流域面積位于福建省內(nèi)，九龍江、晉江等河流全流域均位于福建省內(nèi)；賽江、汀江為省界河流，位于福建省內(nèi)的流域范圍上下游銜接連續(xù)完整。由于東南丘陵區(qū)沿海分布的地貌特征，河流流域面積較小，流程短、比降大，福建省是全國小水電建設(shè)密度最高的省份之一，全省共有6 600余座水電站，密布于大小河流干支流之上，生境阻隔問題突出。

2 生態(tài)流量控制斷面選取

生態(tài)流量控制斷面通常需要具備3個(gè)主要特征：① 具有長系列水文資料，或具備通過水文比擬推導(dǎo)的條件；② 上游有控制性樞紐工程；③ 有監(jiān)控手段，不論是上游緊鄰的工程還是本斷面，應(yīng)具備流量監(jiān)測能力。

2.1 控制斷面選取原則

a. 落實(shí)生態(tài)空間管控要求。所選生態(tài)流量控制斷面可以全面覆蓋納入水生態(tài)紅線管控范圍的水域，通過斷面流量(水量)管控以保障紅線區(qū)域生態(tài)要求。紅線區(qū)域的生態(tài)流量控制目標(biāo)普遍高于一般管控水域空間的目標(biāo)。

b. 統(tǒng)籌覆蓋全面與突出重點(diǎn)。全面覆蓋福建省八大水系以及流域面積500 km2以上的獨(dú)流入海河流，閩江、九龍江全面覆蓋主要支流，對于水生態(tài)環(huán)境敏感、水資源開發(fā)程度高的重點(diǎn)區(qū)域適當(dāng)加密斷面布控。

c. 體現(xiàn)有效管理與高效監(jiān)控。優(yōu)先利用現(xiàn)有水文站、重要控制節(jié)點(diǎn)水庫或水電站以及規(guī)劃大型水庫作為生態(tài)流量控制斷面，這類斷面選取的代表性好，并有較長系列水文資料，可以充分利用現(xiàn)有水文資料分析制定生態(tài)流量，并且具備未來實(shí)行監(jiān)管的基礎(chǔ)條件。

2.2 控制斷面分類與核定

考慮到福建省河流的基本特征，閩江、晉江、九龍江等完整較大流域需設(shè)置覆蓋上中下游及干支流的控制斷面，因而需要具有普遍代表意義的生態(tài)流量控制斷面和入海水量控制斷面。對于眾多流域面積較小、河長較短的獨(dú)流入海河流，可將生態(tài)流量與入海水量控制斷面合并成為雙控?cái)嗝?。由于小水電站眾多，部分電站直接關(guān)系到敏感生境保護(hù)，因而需要設(shè)置生態(tài)敏感區(qū)控制斷面。本文將福建省生態(tài)流量控制斷面分為生態(tài)敏感區(qū)控制斷面、一般生態(tài)流量控制斷面、入海水量控制斷面和入海水量與生態(tài)流量雙控?cái)嗝?個(gè)類別。

a. 生態(tài)敏感區(qū)控制斷面。對于河道內(nèi)分布重要敏感生境且已建電站存在阻隔影響的河段，優(yōu)先設(shè)置生態(tài)敏感區(qū)控制斷面。研究梳理了河道敏感水生生境分布情況，水生生態(tài)調(diào)查表明，已劃定水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)的河段具有明確的生境保護(hù)需求，因而選取位于3處國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)河道范圍內(nèi)的4處水電站作為生態(tài)敏感區(qū)控制斷面。在建溪細(xì)鱗斜頜鲴國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)選取建溪蘆上水電站和南浦溪回龍水電站作為控制斷面(保護(hù)區(qū)跨越干支流，各選取一個(gè)代表電站斷面)，在南浦溪半刺厚唇魚國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)選取南浦溪太平橋水電站作為控制斷面，在羅口溪黃尾鲴國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)選取位于閩江支流沙溪羅口溪的關(guān)公凹水電站作為控制斷面。

b. 一般生態(tài)流量控制斷面。選取了31處具有普遍生態(tài)保護(hù)意義的斷面為一般生態(tài)流量控制斷面。其中在霍口水庫、白瀨水庫、長泰枋洋等設(shè)置斷面，主要考慮監(jiān)管新建大型水庫，以減少對河流生境的擾動；在安砂、萬安、棉花灘等水庫壩下設(shè)置斷面，主要考慮監(jiān)管未來控制合理的供水規(guī)模；在七里街、沙縣、漳平等設(shè)置斷面，主要考慮維護(hù)河流廊道基本生態(tài)功能；在浦南、鄭店、水口水庫等設(shè)置斷面，主要考慮綜合監(jiān)管流域河流廊道生態(tài)功能維護(hù)與流域開發(fā)規(guī)?？刂?。從流域分布來看，閩江流域13處控制斷面全面覆蓋干流與主要支流；在第二大河九龍江流域設(shè)置7處控制斷面，覆蓋九龍江北溪、西溪干支流；在汀江及其他獨(dú)流入海河流設(shè)置11處控制斷面。

c. 入海水量控制斷面?？紤]河流徑流量大、河口區(qū)生態(tài)保護(hù)需求迫切，以及斷面本身位于河口區(qū)感潮段利于監(jiān)控，且斷面上游均有生態(tài)流量控制斷面，無須此斷面再控制流量的情況，選取入海水量的控制斷面——賽江下白石斷面、閩江竹歧斷面、木蘭溪寧海大橋斷面、九龍江北溪橋閘斷面。

d. 入海水量與生態(tài)流量雙控?cái)嗝?。對于流域面積相對較小，河口區(qū)紅樹林[7]等生態(tài)保護(hù)目標(biāo)明確，且河流無其他生態(tài)流量控制斷面，或雖有斷面但仍需強(qiáng)化下泄流量保障的情況，設(shè)置入海水量與生態(tài)流量雙控?cái)嗝妗敉笾雄鄶嗝?、敖江塘坂斷面、詔安東溪詔安斷面、漳州鹿溪橋閘斷面、漳江峰頭水庫壩下斷面。

2.3 斷面選取合理性分析

2.3.1控制目標(biāo)

選定的控制斷面全面覆蓋了各類涉水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)要求。對山區(qū)河段具有重要保護(hù)價(jià)值的魚類棲息生境，均在位于其上游的電站設(shè)置控制斷面。對河口區(qū)域濕地、紅樹林等敏感生境，設(shè)置控制斷面保障生態(tài)用水，如賽江下白石斷面和霍童溪洋中坂斷面等。對現(xiàn)狀重要水源地及規(guī)劃未來承擔(dān)重要供水任務(wù)且引水規(guī)模相對較大的水源點(diǎn)，包括大樟溪莒口閘、晉江東溪山美水庫等重要水源地，以及棉花灘水庫、萬安水庫、白沙水庫等潛在具備大規(guī)模供水能力的水源點(diǎn)，從控制引水規(guī)模、保障水生態(tài)安全的角度，設(shè)置一系列控制斷面。

2.3.2斷面密度

從布設(shè)斷面的區(qū)域密度進(jìn)行考量，在全國宏觀層面，如全國水資源綜合規(guī)劃、全國水資源保護(hù)規(guī)劃，直至近期在編的全國重要河湖生態(tài)流量保障方案等，生態(tài)流量控制斷面密度均小于0.2處/萬km2。在省級或流域級的中觀層面，相關(guān)規(guī)劃或方案中劃定的控制斷面一般不多于1處/萬km2。

在生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，近期有關(guān)流域和區(qū)域規(guī)劃在劃定生態(tài)流量控制斷面方面有不斷加密的趨勢。本研究福建控制斷面密度為 3.55處/萬km2；在海南水網(wǎng)規(guī)劃中，斷面密度為3.67處/萬km2。各類斷面密度如表1所示。查閱有關(guān)資料，與近期開展的國內(nèi)外有關(guān)工作相對照[8-11]，本文生態(tài)流量控制斷面布設(shè)密度較大。

表1 生態(tài)流量控制斷面密度對比Table 1 Density contrast of ecological flow control section

3 生態(tài)流量控制目標(biāo)核定

3.1 生態(tài)流量計(jì)算方法選取

根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究成果[12-20]，目前生態(tài)流量計(jì)算分析方法超過200種，總體上可以分為水文學(xué)法、水力學(xué)法、生境模擬法和綜合分析法4類。水文學(xué)法利用歷史流量資料，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定生態(tài)目標(biāo)以推求生態(tài)流量，主要包括Tennant法、7Q10法、流量歷時(shí)曲線法等。水力學(xué)法根據(jù)河流斷面形態(tài)，建立河流流量與魚類棲息地指示因子間的關(guān)系，進(jìn)而推求生態(tài)流量，包括濕周法、R2-CROSS法等。生境模擬法根據(jù)指示物種對維持棲息生境的水力條件進(jìn)行分析，以確定生態(tài)流量，包括有效寬度法等。綜合分析法從區(qū)域生態(tài)環(huán)境總體保護(hù)需求出發(fā)，集合各學(xué)科專家小組意見，綜合確定生態(tài)流量，包括DRIFT法等。

有關(guān)敏感保護(hù)魚類及河口區(qū)紅樹林需水過程及河道斷面地形條件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，故難以采用水力學(xué)法、生境模擬法和綜合分析法推求生態(tài)流量。本研究收集到永泰、浦南等12個(gè)水文站1959—2015年的逐日徑流資料，采用水文學(xué)法，結(jié)合各斷面敏感生態(tài)保護(hù)需求，計(jì)算分析確定生態(tài)流量。

3.2 斷面生態(tài)流量核定

3.2.1生態(tài)敏感區(qū)控制斷面

選定的4處控制斷面下游均為國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)，根據(jù)保護(hù)對象產(chǎn)卵繁育等生態(tài)需求，每年4—6月作為敏感期按照各斷面多年平均流量的40%作為生態(tài)流量，其他月份按多年平均流量20%泄放生態(tài)流量。4處控制斷面均有一定周期的水文資料，本研究將具有長系列數(shù)據(jù)資料的鄰近水文站作為參證站，對水電站徑流資料做了復(fù)核檢驗(yàn)。

3.2.2一般生態(tài)流量控制斷面

對選定的具有普遍生態(tài)保護(hù)意義的31處控制斷面，根據(jù)水文資料和有關(guān)規(guī)劃或建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評報(bào)告等確定斷面汛期生態(tài)流量與非汛期生態(tài)流量。對比Tennant法計(jì)算的多年平均流量的10%(無特定敏感保護(hù)目標(biāo)或水庫電站調(diào)節(jié)能力較低的情況)或20%(有敏感保護(hù)目標(biāo))，采用流量歷時(shí)曲線法計(jì)算90%保障率的最枯月均流量，并根據(jù)已有批復(fù)的流域規(guī)劃、水資源保護(hù)規(guī)劃或工程項(xiàng)目環(huán)評報(bào)告所確定的非汛期生態(tài)流量值，取其中最大值作為斷面非汛期生態(tài)流量。對比已批復(fù)的汛期生態(tài)流量與Tennant法計(jì)算的多年平均流量的30%(無特定敏感保護(hù)目標(biāo)或水庫電站調(diào)節(jié)能力較低的情況)或40%(有敏感保護(hù)目標(biāo))，取其較大值作為汛期生態(tài)流量。

在31個(gè)斷面中，列入流域規(guī)劃或水資源保護(hù)規(guī)劃的斷面共9處，具有建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評批復(fù)依據(jù)的有2處。對應(yīng)上述計(jì)算規(guī)則，非汛期生態(tài)流量取多年平均流量10%的斷面有東溪水庫、古田四級電站、茜洋溪口、東張水庫、漳平、上杭、永定、中山河省界等8處；按照流量歷時(shí)曲線法90%保障率最枯月均流量核定的斷面包括永泰、東游電站、七里街、洋口、池潭水庫、安砂水庫、街面水庫、水東水庫、山美水庫、萬安水庫、白沙水庫、龍門、鄭店、長泰枋洋、棉花灘水庫等15處，核定流量約為多年平均流量的12%～18%；取多年平均流量20%的斷面1處，為水口水庫，其余7處斷面生態(tài)流量沿用已批復(fù)的規(guī)劃或項(xiàng)目環(huán)評成果，均高于多年平均流量的10%。關(guān)于汛期生態(tài)流量，由于已批復(fù)的規(guī)劃或項(xiàng)目環(huán)評成果均小于或等于多年平均流量的30%，因而經(jīng)計(jì)算核定后，除水口水庫按照多年平均流量40%泄放生態(tài)流量以外，其余30處斷面均以多年平均流量的30%作為汛期生態(tài)流量。

3.2.3入海水量控制斷面

考慮河口區(qū)域生態(tài)敏感程度，對改善三都澳灣區(qū)水動力條件具有決定作用的賽江下白石斷面，按照多年平均徑流量的75%作為年入海水量控制目標(biāo)，其余3處斷面按照多年平均徑流量的60%作為年入海水量控制目標(biāo)。對于90%來水頻率以上的枯水年則不考慮入?？偹靠刂颇繕?biāo)。

3.2.4入海水量與生態(tài)流量雙控?cái)嗝?/p>

對于雙控?cái)嗝?，普遍具有較高的生態(tài)保護(hù)目標(biāo)需求，詔安斷面、鹿溪橋閘斷面非汛期和汛期分別按照多年平均流量的20%和40%設(shè)定生態(tài)流量目標(biāo)，其余斷面均按照非汛期90%保障率最枯月均流量法和汛期多年平均流量的30%設(shè)定生態(tài)流量目標(biāo)。入海水量方面，考慮霍童溪與賽江同樣注入三都澳灣區(qū)，因而洋中坂斷面也按照多年平均徑流量的75%作為年入海水量控制目標(biāo)，其余4處斷面按照多年平均徑流量的60%作為年入海水量控制目標(biāo)。

3.3 生態(tài)流量核定成果合理性檢驗(yàn)

斷面生態(tài)流量控制目標(biāo)能否作為實(shí)際監(jiān)管的依據(jù)還需做進(jìn)一步檢驗(yàn)，合理的檢驗(yàn)步驟一是看成果是否與區(qū)域水資源配置規(guī)劃格局相協(xié)調(diào)，二是看成果是否與斷面上游控制性樞紐的調(diào)度能力相匹配。本文提出的生態(tài)流量控制目標(biāo)，已作為國家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)(福建)水利總體規(guī)劃編制內(nèi)容的一部分，2035水平年及2050水平年的水資源配置方案均以此作為邊界條件，調(diào)算結(jié)構(gòu)均可以充分支撐省域經(jīng)濟(jì)社會的協(xié)調(diào)發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)與生態(tài)之間實(shí)現(xiàn)平衡與穩(wěn)定[21]。

關(guān)于控制性樞紐的調(diào)度，霍口、白瀨等新建水庫均按照批復(fù)的生態(tài)流量開展調(diào)度，而對其他已建水庫電站，經(jīng)初步調(diào)算，優(yōu)化調(diào)度后均可完成生態(tài)流量泄放任務(wù)目標(biāo)，對其供水和發(fā)電的損失程度有限，因而合理可行。

4 結(jié) 語

本研究提出了作為生態(tài)流量控制斷面應(yīng)具備的基本特征要求及斷面選取的原則，結(jié)合福建省河流水系特點(diǎn)選取了44處生態(tài)流量控制斷面，并劃分為4個(gè)控制類別，進(jìn)而依據(jù)水文學(xué)法提出了各斷面生態(tài)流量控制目標(biāo)。未來工作中，還要根據(jù)對河口區(qū)紅樹林生態(tài)用水需求，以及對各類保護(hù)魚類棲息生境的生態(tài)需求，綜合采用多種分析方法，復(fù)核完善福建省各控制斷面的生態(tài)用水控制目標(biāo)，并進(jìn)一步研究優(yōu)化生態(tài)流量過程監(jiān)管方式。