淺析合肥市南淝河生態(tài)流量匱乏的緣由

邢勇志

(上海市政工程設(shè)計研究總院集團(tuán)第六設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230031)

1 流域基本概況

1.1 流域基本概況

南淝河古稱施水，為長江流域巢湖水系的一級支流，發(fā)源于江淮分水嶺南部，自西北向東南斜穿合肥城區(qū)，于施口注入巢湖，河道全長70 km，流域面積1 464 km2,如圖1所示。南淝河主要支流有8條[1](表1)，其中左岸有四里河、板橋河、史家河、二十埠河、店埠河、長樂河等6條支流，右岸有二里河、關(guān)鎮(zhèn)河2條支流。南淝河流域地處江淮之間，境內(nèi)有低山殘丘、丘陵崗地、低洼平原三種地貌，其中上游為低山殘丘，地形起伏不大，海拔30～60 m；中游為丘陵崗地，地形比較平緩，海拔10～30 m；下游為低洼平原，河道兩岸均為圩田，海拔5～10 m。

圖1 南淝河流域水系圖

表1 南淝河干流及主要支流概況

1.2 上游水庫工程概況

目前，南淝河上游建有大、中、小型水庫[2]共計12座，其中大型水庫2座，中型水庫3座，小型水庫7座，12座水庫總庫容4.68億m3，積水面積598 km2(不重復(fù)計算)，湖面面積54.73 km2，有關(guān)水庫設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 南淝河流域已建水庫基本情況統(tǒng)計表

2 水資源現(xiàn)狀

2.1 降雨量

南淝河流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候，四季分明，氣候溫和，雨量集中，無霜期長。多年平均氣溫15.7℃左右，夏季極端最高氣溫為41℃，冬季極端最低氣溫為-20.6℃；多年平均無霜期為227d。全年盛行風(fēng)向為東北偏東南，多年平均風(fēng)速2.3 m/s，多年平均蒸發(fā)量為835.0 mm[3]。流域多年平均降水量為976.0 mm左右，多年平均汛期(5～9月份)降水量595.0 mm左右，占多年平均降水量的60.5%。根據(jù)南淝河合肥站1968-2018年的實測降雨量資料，域內(nèi)最大年降水量為1 525.0 mm(2010年)，最小年降水量為514.0 mm(1978年)，年降水量豐枯比為3.0，合肥站歷年降雨量柱狀圖如圖2所示。

圖2 南淝河流域合肥雨量站歷年降雨量柱狀圖

2.2 徑流量

南淝河流域無完整的實測流量資料，尤其是董鋪水庫[4]和大房郢水庫建成后，合肥自來水二廠、三廠、電廠、水庫周邊灌溉用水，以及利用滁河干渠向董鋪水庫補水等均沒有完整的統(tǒng)計資料，無法對流量進(jìn)行還原。本次采用徑流系數(shù)法推求南淝河流域天然徑流量，如圖3所示。

圖3 南淝河流域歷年天然徑流量柱狀圖

2.3 生態(tài)流量

河流生態(tài)流量是指維持河流基本結(jié)構(gòu)和功能所需的最小流量，強調(diào)滿足河流最基本的結(jié)構(gòu)功能[5]。辨析河流生態(tài)流量研究的時間尺度對于確定生態(tài)流量閾值具有指導(dǎo)意義，最初生態(tài)流量研究的最小時間單元一般為年，對于某一條特定的河段，其基流在年內(nèi)應(yīng)是單一值，而不是隨時間不斷變化的流量過程。隨著研究的深入，生態(tài)流量研究的最小時間尺度逐漸變?yōu)榧净蛟?，即生態(tài)流量在年內(nèi)也可以為多個值，如Tennant法根據(jù)不同用水期將年內(nèi)生態(tài)流量分為魚類產(chǎn)卵期和一般用水期[6]。由于不同區(qū)域不同類型或功能的水利水電工程在確定生態(tài)流量時差異較大，我國不同區(qū)域的生態(tài)流量顯著差異，確定河流生態(tài)流量時需要根據(jù)不同時期或不同水期分別計算各時段的生態(tài)流量，如我國北方地區(qū)生態(tài)流量計算時一般分汛期與非汛期兩個水期分別確定[7]。

南淝河生態(tài)流量以現(xiàn)狀調(diào)查為基礎(chǔ)，摸清南淝河流域水文特征、水資源現(xiàn)狀、水環(huán)境現(xiàn)狀及水生態(tài)現(xiàn)狀[8]，對現(xiàn)狀中存在的水生態(tài)問題，提出保障生態(tài)流量、提升水體自凈能力、維護(hù)河道可持續(xù)發(fā)展需要的生態(tài)補水的必要性，并結(jié)合Tennant方法等水文學(xué)生態(tài)流量計算方法計算成果的對比分析，確定合理的生態(tài)流量。南淝河流域多年平均徑流量為48 760萬m3，多年平均流量為15.46 m3/s，按照Tennant法，以滿足最小生態(tài)流量要求的基本生態(tài)流量為年平均流量的10%[9]，即南淝河生態(tài)流量為1.55 m3/s。

3 生態(tài)流量匱乏的原因

3.1 建水庫對河道生態(tài)流量的影響

南淝河上游及其支流建有12座大中小型水庫，總庫容4.674 9億m3，積水面積597.92 km2，占南淝河總流域面積約40.8%，其中董鋪、大房郢及眾興水庫是合肥市城市主要供水水源。根據(jù)董鋪水庫、大房郢水庫近20年的壩下的實測流量數(shù)據(jù)，水庫多年平均攔蓄水量占水庫來水量的91.5%，其中水庫攔蓄水量占來水量最大的年份為2013年，攔蓄水量占比為97.7%，水庫攔蓄水量占來水量最小的年份為2002年，攔蓄水量占比為79.7%。

綜上所述，南淝河上游建庫后極大地減少了上游天然徑流量，改變了河道的生態(tài)流量條件[10]。

3.2 城市地面硬化對河道生態(tài)流量的影響

南淝河穿合肥市城區(qū)而過，其中南淝河上游為水庫攔蓄區(qū)，中游為城市已建成區(qū)，下游為規(guī)劃城市建設(shè)區(qū)。由于合肥市城市建設(shè)區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，南淝河流域的開發(fā)強度越來越高，對河道生態(tài)影響也越來越明顯。隨著合肥市城市的發(fā)展，南淝河沿岸城市地面硬化程度越來越高，地面硬化后改變了流域的下墊面情況，由原來的山、水、田、林、湖、草等自然調(diào)蓄體變成了道路、廣場、建筑等硬化地面，硬化后的地面加快了降雨期的匯流速度，使降雨產(chǎn)流由原來的“來得慢，去得慢”變成現(xiàn)在的了“來得快，去得也快”的產(chǎn)流特性，尤其是在非降雨期，缺乏穩(wěn)定的下滲基流，導(dǎo)致無基流補充河道。因此，城市地面硬化后，加劇了流域內(nèi)產(chǎn)流的不均衡性，“豐枯”變化更加顯著，流域本底的滯、滲、蓄、凈等自然功能基本喪失，河道的生態(tài)流量無法保障。