城市河湖生態(tài)流量計(jì)算與保障研究
——以廣州市越秀區(qū)為例

程 濤, 邱 靜, 羅志發(fā), 鐘偉強(qiáng), 劉 達(dá), 龔 潔

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院, 廣州 510635; 2.廣東工業(yè)大學(xué) 環(huán)境生態(tài)工程研究院, 廣州 510006; 3.河口水利技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，廣州 510635; 4.廣東省水安全科技協(xié)同創(chuàng)新中心, 廣州 510635;5.廣州市越秀區(qū)建設(shè)和水務(wù)局, 廣州 510080)

1 概述

河湖生態(tài)流量是指為了維系河流、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，需要保留在河湖內(nèi)符合水質(zhì)要求的流量(水量、水位)及其過程[1]。劇烈的人類活動(dòng)嚴(yán)重?cái)D占了生態(tài)環(huán)境用水量，為保障生態(tài)環(huán)境基本用水需求，維護(hù)生態(tài)環(huán)境健康穩(wěn)定，必須保障河湖水系基本生態(tài)流量，開展河湖生態(tài)流量確定和保障具有重大意義[2]。

越秀區(qū)是廣州市中心城區(qū)，隨著流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)及城市的快速發(fā)展，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水存在不同程度擠占河道內(nèi)生態(tài)用水、工業(yè)及城鎮(zhèn)排污造成河道水污染嚴(yán)重等影響河流水生態(tài)環(huán)境的問題。通過一系列河涌整治工程，如截污工程、凈水工程、調(diào)水工程等，區(qū)域內(nèi)河涌湖泊一改往日臟、臭、黑的水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了水清、水活的目標(biāo)。但在補(bǔ)水工程非工作時(shí)段，或河道截污情況下，可能會(huì)出現(xiàn)河流斷流的情況發(fā)生。為保障越秀區(qū)河流生態(tài)流量，維護(hù)河流水系健康，保護(hù)水生態(tài)環(huán)境安全，開展越秀區(qū)生態(tài)流量計(jì)算和保障研究具有重要意義。

以往的河湖生態(tài)流量相關(guān)研究主要針對(duì)較大的江河湖泊進(jìn)行生態(tài)流量計(jì)算和保障分析，針對(duì)城市區(qū)域河湖生態(tài)流量的研究相對(duì)較少，不利于城市河湖生態(tài)流量保障的實(shí)際工作[3-5]。本文通過梳理越秀區(qū)河湖水系現(xiàn)狀和主要水生態(tài)環(huán)境問題，提出生態(tài)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)，進(jìn)一步計(jì)算主要河湖生態(tài)流量保障目標(biāo)，并提出針對(duì)性的生態(tài)流量保障的方案策略，以期為越秀區(qū)河湖生態(tài)保護(hù)提供科學(xué)指導(dǎo)。

2河湖水系現(xiàn)狀

2.1 基本情況

越秀區(qū)地處南亞熱帶，屬南亞熱帶典型的季風(fēng)海洋氣候，海洋性氣候特別顯著，年降水量為1 229.6～2 491.3 mm，年內(nèi)降雨量分布十分不均，雨季(4—9月)降水量占全年的85%左右。

越秀區(qū)有東濠涌、新河浦涌、沙河涌、水均崗支涌、景泰涌等5條一類河涌(明涌)，總長(zhǎng)為 11.26 km；境內(nèi)無水庫(kù)等蓄水工程，有東山湖、流花湖、麓湖3個(gè)人工湖，水面面積為0.81 km2。本文主要以沙河涌、景泰涌以及流花湖和越秀公園內(nèi)的北秀湖、南秀湖和東秀湖為研究對(duì)象(如圖1所示)。

圖1 越秀區(qū)河湖水系示意

2.2 生態(tài)流量保障現(xiàn)狀及存在問題分析

2河4湖所在的越秀區(qū)，人口密集程度高，生活污水排放量大，在進(jìn)行清污分流后，無雨時(shí)段進(jìn)入河涌湖泊的水量非常小，水域的基本生態(tài)水量很難得到保證。越秀區(qū)2河4湖水系各生態(tài)流量控制斷面的保障目標(biāo)分析如下。

1) 滿足最小生態(tài)用水需求。沙河涌和景泰涌在枯水期的上游來水量小，沿河截污后會(huì)導(dǎo)致部分河段出現(xiàn)斷流的情況，為維持河流不干涸、河道流暢、生物蟄伏等基本生態(tài)功能需要保障生態(tài)基流；4湖目前均具有景觀用途，上游來水量少，水的置換周期長(zhǎng)，容易形成藻類大量繁殖、水體發(fā)臭等水質(zhì)問題，為保障湖泊水質(zhì)健康和景觀需求需要保障基本生態(tài)水位。

2) 需要保持河涌的自然屬性。越秀區(qū)作為中心城區(qū)，隨著人類活動(dòng)影響的加劇，河涌湖泊的水情發(fā)生了很大變化，河流的季節(jié)特征變得不明顯，導(dǎo)致河涌正常功能紊亂，湖泊的自然生態(tài)功能退化，為保障河涌正常的豐枯變化、季節(jié)脈動(dòng)和湖泊自然生態(tài)功能，應(yīng)重視枯水期河涌湖泊生態(tài)調(diào)度，保障枯水期河涌湖泊生態(tài)安全。

3) 2河4湖目前為景觀用途，在越秀區(qū)范圍內(nèi)無重要生物保護(hù)區(qū)，以保障河道生態(tài)基流和湖泊基本生態(tài)水位為目標(biāo)。

綜上分析，生態(tài)流量保障目標(biāo)設(shè)定為河涌湖泊基本功能的保護(hù)，即保證河涌不干涸、不斷流，保持河道形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保障河涌的生態(tài)功能；保障湖泊基本生態(tài)水位和景觀水位，因此以生態(tài)基流和基本生態(tài)水位為控制指標(biāo)。

3 河湖生態(tài)流量計(jì)算

3.1 生態(tài)流量控制斷面

依據(jù)《水利部關(guān)于做好河湖生態(tài)流量確定和保障工作的指導(dǎo)意見》要求，沙河涌和景泰涌生態(tài)流量控制斷面選取原則如下：利用已有水利工程斷面，便于對(duì)控制斷面生態(tài)流量的調(diào)度及后期生態(tài)流量的監(jiān)控，無水利工程斷面的，考慮在行政區(qū)交界處或河流匯入點(diǎn)上游設(shè)置控制斷面，用于生態(tài)流量監(jiān)控。

流花湖、北秀湖、南秀湖和東秀湖控制斷面均選取排水閘(出口水閘)作為控制斷面，按照湖泊景觀和生態(tài)要求，進(jìn)行生態(tài)水位監(jiān)控。根據(jù)生態(tài)流量(水位)控制斷面的選取原則，結(jié)合2河4湖的實(shí)際狀況，確定其生態(tài)流量(水位)控制斷面(見表1、表2和圖2)。

表1 沙河涌生態(tài)流量斷面

表2 景泰涌生態(tài)流量斷面

圖2 越秀區(qū)2河4湖生態(tài)流量控制斷面示意

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1) 氣象水文數(shù)據(jù)

由于本研究涉及的2河4湖均未設(shè)置流量水文站，河涌無流量資料，湖泊無水位監(jiān)測(cè)，因此2條河涌流量資料通過區(qū)域降雨資料估算得來，本研究搜集到2河附近的廣州氣象站具有1965—2016年的逐月降雨量數(shù)據(jù)(如圖3所示)。

圖3 廣州氣象站1965—2016年逐月降雨數(shù)據(jù)(缺2002年)

4湖的水位有關(guān)資料主要根據(jù)湖泊管理方有關(guān)管理記錄獲取，其中，流花湖湖面總面積約為 0.33 km2，流域面積為4.51 km2，湖底高程約為4.0 m，平均水深為1.57 m，正常蓄水位為5.6～5.8 m，汛期最低控制水位為5.5 m，枯水期最低控制水位為5.8 m，水量主要受降雨補(bǔ)給并受與流花湖相連的駟馬涌排水渠涵閘控制和調(diào)節(jié)。根據(jù)《廣州市越秀區(qū)水系規(guī)劃(2012—2020年)》，流花湖水位—面積曲線如圖4所示。

圖4 流花湖水位—面積關(guān)系示意

2) 數(shù)據(jù)處理

廣州氣象站位于廣東省廣州市天河區(qū)天河村，可用廣州氣象站歷年降雨資料計(jì)算河涌的歷年月徑流水位過程，徑流估算公式如下：

Qm=10-3C×H×A

(1)

式中：

Qm——降雨產(chǎn)生的徑流量，m3/a；

C——集雨區(qū)的徑流系數(shù)；

H——集雨區(qū)的降雨量，mm；

A——集雨區(qū)面積，m2。

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]規(guī)定，給排水設(shè)計(jì)中雨水設(shè)計(jì)徑流系數(shù)可按表3取值(本規(guī)范適用于新建、擴(kuò)建和改建的城鎮(zhèn)、工業(yè)區(qū)和居住區(qū)的永久性的室外排水工程設(shè)計(jì))。根據(jù)2條河涌所在區(qū)域的下墊面分布情況，沙河涌上游具有較多的不透水面，而景泰涌范圍內(nèi)幾乎為密集建筑區(qū)，因此，選取徑流系數(shù)指標(biāo)如下：沙河涌取0.8，景泰涌取0.85。

表3 不同區(qū)域徑流系數(shù)

3.3 生態(tài)流量計(jì)算方法

根據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》(SL/272—2014)，河流生態(tài)流量的計(jì)算方法主要包括歷史流量法、水力學(xué)法、生境模擬法等，湖泊生態(tài)水位的計(jì)算方法主要包括湖泊形態(tài)法、水量平衡法、棲息地法、換水周期法[1]。對(duì)比分析不同方法計(jì)算生態(tài)流量的差異、研究區(qū)實(shí)際情況和數(shù)據(jù)掌握的情況，本研究選擇歷史流量法計(jì)算河流各斷面的生態(tài)流量，采用湖泊形態(tài)法計(jì)算湖泊的生態(tài)水位，并結(jié)合河湖實(shí)際情況確定生態(tài)流量(水位)。

3.3.1河流生態(tài)流量計(jì)算方法

生態(tài)流量的計(jì)算需要用到流域徑流資料，本文采用降雨量反演的徑流資料計(jì)算生態(tài)流量。計(jì)算方法選用水文學(xué)法，水文學(xué)方法又稱快速評(píng)價(jià)法或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定法，該法以河流歷史水文數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)簡(jiǎn)單的水文指標(biāo)確定河道生態(tài)基流[7-8]。該方法操作簡(jiǎn)單，無需現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)，但未考慮生態(tài)棲息地、水質(zhì)、水溫、季節(jié)變化、水域景觀及河床形狀變化等因素[9-10]。水文學(xué)方法主要有近10 a最枯月平均流量法、Tennant法、Qp法等。

1) 最小月平均實(shí)測(cè)徑流法

最小月平均實(shí)測(cè)徑流法一般以河流最小月平均實(shí)測(cè)徑流量的多年平均值作為河流基本生態(tài)環(huán)境需水量，以維持水生生物的正常生長(zhǎng)，并滿足河流排鹽、排沙、入滲補(bǔ)給與污染物自凈能力等方面的需求。該方法比較適應(yīng)河流具有明顯的季節(jié)性特點(diǎn)地區(qū)，在我國(guó)海灤河、東遼河等的研究中得到廣泛應(yīng)用[11-12]。一般采用河流每年中最小月平均實(shí)測(cè)徑流量的多年平均值作為河流生態(tài)需水量，其計(jì)算公式為：

(2)

式中:

Wb——河流生態(tài)需水量,108m3；

Qij——表示第i年第j個(gè)月的月均流量,m3/s；

T——換算系數(shù)，其值為31.536×106s；

n——統(tǒng)計(jì)年數(shù)。

2) Tennant法

Tennant法，也稱為“Montana法”，以平均年流量的百分比作為推薦流量，在不同的月份采取不同的百分比(見表4)[13-14]。其中，10%的平均流量對(duì)大多數(shù)水生生命體來說，是建議的支撐短期生存棲息地的最小瞬時(shí)流量。此時(shí)，河槽寬度、水深及流速顯著地減少，水生棲息地已經(jīng)退化，河流底質(zhì)或濕周有近一半暴露，支流河道將嚴(yán)重或全部缺水。本研究主要針對(duì)城市河流，主要考慮維持河道基本形態(tài)，因此取年平均徑流量的10%作為生態(tài)流量。

表4 Tennant法對(duì)棲息地質(zhì)量和流量關(guān)系的描述

3)QP法

QP法基于歷史流量資料來構(gòu)建各月流量頻率曲線，將某個(gè)累積頻率相應(yīng)的流量QP作為生態(tài)流量。QP的頻率P可取90%或95%，也可根據(jù)實(shí)際需要作適當(dāng)調(diào)整。Q90為通常采用的水生棲息地的最小流量，被當(dāng)成警告水資源管理者的危險(xiǎn)流量條件的臨界值。根據(jù)計(jì)算所得各月的累積頻率繪制流量頻率曲線。根據(jù)各月流量頻率曲線，以90%來水頻率下的平均流量作為河涌的生態(tài)基流。

本研究以月均流量系列為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先對(duì)河流月均流量分別從大到小排序，計(jì)算月均流量對(duì)應(yīng)累積頻率，計(jì)算公式如下：

(3)

式中:

i=1,2,…,N;

q1、qN——序列中的最大、最小月均流量值；

Q——實(shí)測(cè)月均流量。

3.3.2湖泊生態(tài)水位計(jì)算方法

城市湖泊生態(tài)水位計(jì)算采用湖泊形態(tài)法，通過分析湖泊水面面積變化率與湖泊水位關(guān)系來確定維持湖泊基本形態(tài)需水量對(duì)應(yīng)的最低水位。首先通過實(shí)測(cè)的湖泊水位H和湖泊面積F資料，構(gòu)建湖泊水位H與湖泊水面面積變化率dF/dH的關(guān)系曲線(見圖5)。在湖泊枯水期低水位附近的最大值對(duì)應(yīng)水位為湖泊最低生態(tài)水位。如果湖泊水位和dF/dH關(guān)系無最大值，則不能使用本方法。

圖5 湖泊水位和湖泊面積變化率關(guān)系曲線示意

湖泊最低生態(tài)水位計(jì)算可采用下式計(jì)算：

F=f(H)

(4)

(5)

(Hmin-a)≤H≤(Hmin+b)

(6)

式中：

F——湖面面積，m2；

H——湖泊水位，m；

Hmin——湖泊天然狀態(tài)下的多年最低水位，m；

a、b——和湖泊水位變幅相比較小的一個(gè)正數(shù)，m。

3.4 兩河四湖生態(tài)流量確定

越秀區(qū)作為城市區(qū)域，地表硬化使雨水入滲量極小，降雨難以滲入地下形成地下徑流，進(jìn)而無法在無雨時(shí)段補(bǔ)給河涌湖泊；同時(shí)區(qū)域涉及的京溪污水處理廠補(bǔ)水、3河涌補(bǔ)水和白云山清水補(bǔ)給等工程均不在越秀區(qū)境內(nèi)，河涌湖泊補(bǔ)水的保障難度較大。

因此，本方案將上述各種方法計(jì)算所得河道各生態(tài)斷面生態(tài)基流(最小月平均實(shí)測(cè)徑流法、Tennant法、Q90法)的較小值作為各河道生態(tài)斷面的生態(tài)基流。由于區(qū)域內(nèi)排水系統(tǒng)經(jīng)過清污分流后，無雨季節(jié)幾乎沒有排水進(jìn)入河涌，加之境內(nèi)無補(bǔ)水工程措施，而河涌水面蒸發(fā)和下滲會(huì)消耗水量，故河涌出口斷面的生態(tài)流量取值與上游斷面的生態(tài)流量取值相同，為方便測(cè)量和管理，對(duì)生態(tài)流量值適當(dāng)取整。

河涌出口有生態(tài)水位要求，一般以河道景觀水位為生態(tài)水位；湖泊的生態(tài)水位較難確定，同樣以前述確定的景觀或水閘閘頂水位作為生態(tài)水位。

1) 沙河涌

根據(jù)前述生態(tài)流量的確定方法，沙河涌生態(tài)流量計(jì)算結(jié)果和最終取值見表5。由于沙河涌下游對(duì)景觀水位有要求，因此沙河涌水閘提出生態(tài)水位控制指標(biāo)，生態(tài)水位取景觀水位5.2 m。

表5 沙河涌計(jì)算結(jié)果匯總 m3/s

2) 景泰涌

根據(jù)前述生態(tài)流量的確定方法，景泰涌生態(tài)流量計(jì)算結(jié)果和最終取值見表6，由于景泰涌出口設(shè)置了臨時(shí)氣盾壩防止外江潮水倒灌，根據(jù)《景泰涌應(yīng)急搶險(xiǎn)工程方案設(shè)計(jì)》(2018)，臨時(shí)氣盾壩設(shè)計(jì)蓄水位為7.3 m，因此景泰涌出口氣盾壩(臨時(shí))生態(tài)流量同時(shí)以水位為控制指標(biāo)，生態(tài)水位取氣盾壩設(shè)計(jì)蓄水位7.3 m。

表6 景泰涌計(jì)算結(jié)果匯總 m3/s

3) 流花湖

由于暫未獲取到流花湖歷史水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)前述湖泊生態(tài)水位計(jì)算方法中的湖泊形態(tài)法，利用圖4中的水位—面積曲線，得出斜率最大的點(diǎn)為H=4.6 m的位置。

通過湖泊形態(tài)法計(jì)算的生態(tài)水位偏小，考慮到流花湖常水位在5.6～5.8 m，且流花湖水質(zhì)總體一般，生態(tài)保障的壓力較大，需要較高的水位以保持湖區(qū)水生態(tài)良好，本方案以5.8 m為流花湖生態(tài)水位，該水位是湖泊管理單位為保證湖泊適宜景觀和生態(tài)功能日常保持的水位最小值，在汛期遇強(qiáng)降雨天氣，可提前騰空至5.5 m汛限水位，可操作性較好。

4) 越秀公園3湖

北秀湖、南秀湖和東秀湖分別位于越秀公園內(nèi)的西北、西南和東南角，湖內(nèi)多年來一直存在落葉、投喂食物和匯水面積小而使水體更新慢等問題，水環(huán)境質(zhì)量保障存在風(fēng)險(xiǎn)。由于未獲取到3湖的水位—面積曲線信息，本次將3湖的多年平均水位作為生態(tài)水位，即北秀湖生態(tài)水位為11.8 m，南秀湖生態(tài)水位為7.8 m，東秀湖生態(tài)水位為6.3 m。

4 生態(tài)流量保障策略

針對(duì)越秀區(qū)2河4湖水系，分析流域所有可調(diào)水的水利工程的基本現(xiàn)狀，根據(jù)流域防洪、生態(tài)流量、景觀等多方面的需求，以保障生態(tài)流量為目標(biāo)，編制流域水量調(diào)度方案。遵循因地制宜、統(tǒng)籌兼顧和生態(tài)保障的原則，開展生態(tài)流量調(diào)度。

考慮到越秀公園3湖的生態(tài)環(huán)境已形成較為獨(dú)立的系統(tǒng)，且管理方已采取了物理、生物、化學(xué)等方法進(jìn)行水環(huán)境改善，僅對(duì)2河1湖提出生態(tài)流量保障的方案。

4.1 沙河涌調(diào)度方案

1) 調(diào)度目標(biāo)

保障廣州大道中斷面生態(tài)流量0.10 m3/s、上游河道不斷流不干涸；保障出口水閘斷面生態(tài)流量0.10 m3/s，且生態(tài)水位滿足5.2 m。

2) 調(diào)度工程

根據(jù)《廣州市越秀區(qū)沙河涌(越秀段)“一河一策”實(shí)施方案(2017—2020年)》，位于沙河涌上游白云區(qū)境內(nèi)的京溪污水處理廠實(shí)際補(bǔ)水量約為1.0 m3/s，排放至沙河涌左支流，直接作為沙河涌景觀補(bǔ)水?！吧澈佑康?條河涌聯(lián)合補(bǔ)水工程”從東圃大橋附近的珠江前航道取水，通過修建兩級(jí)提升泵站，利用輸水管道，3涌補(bǔ)水工程可給沙河涌出口以上10 km處提供補(bǔ)水流量：正常為4.2 m3/s、應(yīng)急為8.4 m3/s，現(xiàn)運(yùn)行考慮上游京溪凈水廠尾水，實(shí)際補(bǔ)水流量為 2.1 m3/s，每天從8:00—20:00補(bǔ)水12 h。

3) 調(diào)度方案

根據(jù)《廣州市中心城區(qū)重點(diǎn)河涌預(yù)騰空預(yù)案》(2017)[13]，當(dāng)接收到預(yù)騰空啟動(dòng)的指令時(shí)，市河涌管理中心停止沙河涌補(bǔ)水。預(yù)騰空應(yīng)急響應(yīng)結(jié)束后，恢復(fù)正常補(bǔ)水流量4.2 m3/s，連續(xù)向下游河涌補(bǔ)水。具體操作指引見表7所示。

現(xiàn)階段調(diào)度方案：京溪污水處理廠補(bǔ)水工程可 24 h 給沙河涌上游補(bǔ)充凈化水，補(bǔ)水量為1.0 m3/s；3河涌補(bǔ)水工程每天8：00～20：00進(jìn)行12 h的調(diào)水、補(bǔ)水、凈水循環(huán)，通過泵站從珠江前航道抽取潮水經(jīng)二次提升后向沙河涌進(jìn)行補(bǔ)給，補(bǔ)水量為2.1 m3/s。

下階段調(diào)度方案：現(xiàn)階段補(bǔ)水基本能夠滿足沙河涌生態(tài)流量要求，但補(bǔ)水點(diǎn)與生態(tài)流量斷面之間的區(qū)間有排水匯入，可能會(huì)增加沙河涌污染負(fù)荷，應(yīng)考慮增加京溪污水處理廠補(bǔ)水能力或延長(zhǎng)3河涌補(bǔ)水工程補(bǔ)水點(diǎn)位置；延長(zhǎng)3河涌補(bǔ)水時(shí)間，調(diào)整為6:00～22:00進(jìn)行16 h補(bǔ)水，補(bǔ)水量按照2.1 m3/s，20:00～次日6:00進(jìn)行8 h補(bǔ)水，補(bǔ)水量適當(dāng)減少為0.5 m3/s。建議在涌口水閘設(shè)置泵站(或利用已有泵站)，沙河涌出口水位根據(jù)閘內(nèi)和閘外水位情況調(diào)度，閘內(nèi)水位低于5.2 m且低于閘外水位時(shí)，開啟閘門引入珠江水至5.2 m以上；閘內(nèi)水位低于5.2m且高于閘外水位時(shí)，設(shè)置泵站提水，抽取珠江水至閘內(nèi)。

表7 3涌補(bǔ)水操作指引(應(yīng)急響應(yīng)生效期間)

4.2 景泰涌調(diào)度方案

1) 調(diào)度目標(biāo)

保障三元里大道斷面生態(tài)流量0.02 m3/s；涌口氣盾壩(臨時(shí))斷面0.02 m3/s，生態(tài)水位為7.3 m。

2) 調(diào)度工程

景泰涌暫無固定的補(bǔ)水工程，目前主要是將白云山清水、礦泉泳場(chǎng)置換的泳池水作為補(bǔ)給水源引入沙河涌。

3) 調(diào)度方案

現(xiàn)階段補(bǔ)水方案：根據(jù)“廣州白云發(fā)布”公眾號(hào)2018年的信息，2018年白云山清水每日供水量為3 000 m3，流量約為0.035 m3/s；三元里礦泉游泳場(chǎng)4個(gè)游泳場(chǎng)(館)池水量約為4 000 m3，根據(jù)《游泳場(chǎng)所衛(wèi)生規(guī)范》并詢問游泳場(chǎng)管理方，游泳場(chǎng)每周更換1～2次池水，計(jì)算得到補(bǔ)水當(dāng)天的補(bǔ)水流量約為0.046 m3/s，可每周間斷性地對(duì)河涌水體進(jìn)行沖洗更換。白云山清水由沙河涌源頭補(bǔ)水，三元里礦泉游泳場(chǎng)置換水由三元里大道斷面處補(bǔ)水。

下階段補(bǔ)水方案：增加新的補(bǔ)水水源，協(xié)調(diào)游泳場(chǎng)補(bǔ)水時(shí)間，保障沙河涌24 h補(bǔ)水，提高生態(tài)流量保障率。

4.3 流花湖調(diào)度方案

流花湖調(diào)度目標(biāo)為保障5.8 m的景觀水位，增強(qiáng)水體自凈能力。利用流花湖2、3號(hào)排水閘和補(bǔ)水泵站，通過水閘的調(diào)度和補(bǔ)水泵站補(bǔ)水可維持水域一定的景觀水位。

根據(jù)《廣州市中心城區(qū)重點(diǎn)河涌預(yù)騰空預(yù)案》(2017)，流花湖出湖閘正常情況時(shí)關(guān)閉，非汛期湖內(nèi)水位保持在5.8 m，汛期湖內(nèi)水位保持在5.6 m，高于5.6 m即通過排水中心協(xié)調(diào)打開彩虹橋37截污閘降低流花湖水位。

流花湖上游駟馬涌可為流花湖補(bǔ)給一定的水量，但考慮其水質(zhì)較差，可在完成駟馬涌清污分流且水質(zhì)優(yōu)于流花湖后，將其作為流花湖的補(bǔ)水水源。汛期時(shí)，按照汛期調(diào)度規(guī)則，流花湖內(nèi)水位保持在5.5 m，超過的部分通過排水閘排除。

越秀區(qū)河涌生態(tài)流量補(bǔ)水點(diǎn)位置如圖6所示。

圖6 越秀區(qū)河涌生態(tài)流量補(bǔ)水點(diǎn)位置示意

4.4 保障措施

為了保障河流控制斷面生態(tài)流量，維護(hù)河道水生態(tài)環(huán)境，可考慮實(shí)施以下工程和非工程措施。

1) 工程措施

① 加強(qiáng)補(bǔ)水泵站的隔音措施，減少泵站工作對(duì)居民生活造成的影響，以便凈水廠及二級(jí)泵站夜間正常運(yùn)行，保障沙河涌上游河道的生態(tài)流量。

② 增加景泰涌水源補(bǔ)充渠道，協(xié)調(diào)三元里礦泉游泳場(chǎng)池水置換時(shí)間，保障沙河涌生態(tài)流量和水質(zhì)。

③ 流花湖是越秀區(qū)最大的景觀人工湖，通過駟馬涌補(bǔ)水，受駟馬涌來水水質(zhì)不確定性影響，還應(yīng)增加新的補(bǔ)水來源，提高流花湖生態(tài)水位保障水平。

④ 越秀公園3湖的匯水面積較小，應(yīng)考慮增加新的補(bǔ)水水源，提高公園景觀和生態(tài)水位保障水平。

2) 非工程措施

① 完善管理體制與機(jī)制，提升管理能力

按照流域統(tǒng)一管理與行政區(qū)域管理相結(jié)合的原則，進(jìn)一步建立并完善計(jì)劃用水制度、水量分配監(jiān)控制度及監(jiān)督考核評(píng)估制度。完善計(jì)劃用水制度，嚴(yán)格重要用水戶用水計(jì)劃申報(bào)與審批制度；建立完善水量分配相關(guān)的水資源監(jiān)控制度，加強(qiáng)控制斷面、重要取用水戶監(jiān)控，完善監(jiān)控體系運(yùn)行、維護(hù)管理辦法、預(yù)警方案和監(jiān)控措施、管理單位和監(jiān)測(cè)對(duì)象權(quán)責(zé)等；制定監(jiān)督考核評(píng)估制度，明確水量分配監(jiān)督內(nèi)容和方法、考核目標(biāo)和原則、考核對(duì)象、考核流程和方法等。

② 建立水量年度分配計(jì)劃

根據(jù)水量分配方案、用水定額以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，制定年度用水計(jì)劃，對(duì)本行政區(qū)域內(nèi)的年度用水實(shí)行總量控制。越秀區(qū)水行政主管部門根據(jù)批準(zhǔn)的水量分配方案和年度預(yù)測(cè)來水量以及用水需求，結(jié)合工程運(yùn)行情況，制定年度水量調(diào)度計(jì)劃，確定用水時(shí)段和用水量，實(shí)施年度總量控制和水量統(tǒng)一調(diào)度。當(dāng)出現(xiàn)旱情緊急情況或者其他突發(fā)公共事件時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照經(jīng)批準(zhǔn)的旱情緊急情況下的水量調(diào)度預(yù)案或者突發(fā)公共事件應(yīng)急處置預(yù)案進(jìn)行調(diào)度或處置。

③ 加強(qiáng)水資源統(tǒng)一調(diào)度

生態(tài)流量的保障離不開流域水資源統(tǒng)一調(diào)度，市水務(wù)局負(fù)責(zé)市級(jí)層面水資源統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)施廣州市用水總量控制與區(qū)界斷面出境水量監(jiān)督管理，越秀區(qū)應(yīng)當(dāng)積極配合。在此基礎(chǔ)上，執(zhí)行保障生態(tài)流量的水量調(diào)度方案，保障制定的生態(tài)流量。

④ 加強(qiáng)水資源管理能力建設(shè)

要加快建設(shè)水資源監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)施，建立監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并落實(shí)計(jì)量設(shè)施以及監(jiān)控措施。建立主要控制斷面流量、水質(zhì)目標(biāo)要求責(zé)任制，確?？刂茢嗝嫦滦沽髁?。本次方案選定的各生態(tài)流量控制斷面，監(jiān)測(cè)結(jié)果須報(bào)廣州市水務(wù)局，并由市水務(wù)局匯總備用。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究以城市河湖生態(tài)流量分析和保障為研究目標(biāo)，通過調(diào)查分析越秀區(qū)2河4湖的水利工程設(shè)施及其調(diào)度運(yùn)行現(xiàn)狀，結(jié)合補(bǔ)水工程的補(bǔ)水?dāng)嗝?，劃定了河涌湖泊的生態(tài)流量(水位)控制斷面，選用廣州氣象站歷年降雨資料計(jì)算沙河涌和景泰涌月均徑流過程。采用最小月平均實(shí)測(cè)徑流法、Tennant法、Q90法等計(jì)算各控制斷面的生態(tài)流量；生態(tài)水位的確定受限于基礎(chǔ)資料缺乏，主要基于湖泊地形信息，考慮河湖景觀、防汛和常水位等因素綜合取得。河涌生態(tài)流量計(jì)算的3種方法結(jié)果較為接近，取計(jì)算結(jié)果中較小值作為控制斷面的生態(tài)流量，涌口水閘斷面以景觀水位為控制指標(biāo)，并根據(jù)區(qū)域內(nèi)及流域上下游情況，制定了沙河涌、景泰涌和流花湖的生態(tài)流量保障方案，提出了針對(duì)性的工程和非工程保障措施。本研究可為高度城市化區(qū)域的河湖生態(tài)流量保障提供參考。需要說明的是，本文僅為科學(xué)研究成果，相關(guān)生態(tài)流量的確定與保障仍需有關(guān)部門根據(jù)實(shí)際情況開展進(jìn)一步工作。