易貢湖綜合治理與保護生態(tài)水位和生態(tài)流量初步分析

朱成明 汪昌樹 朱曉萌 王士勇

摘 要：受泥石流及滑坡體影響，易貢湖生態(tài)環(huán)境遭受嚴重破壞，湖區(qū)經濟發(fā)展受到影響。通過對易貢湖生態(tài)水位和近自然生態(tài)流量下泄過程分析，從湖泊資源保護、維持河湖生境多樣性、改善湖區(qū)生態(tài)環(huán)境角度，提出了在易貢湖湖口建設閘壩，恢復易貢湖生態(tài)水位，利用生態(tài)閘向下游下泄近自然生態(tài)流量的綜合治理生態(tài)保護方案，最大程度減輕對下游減水河段的生態(tài)影響。

關鍵詞：生態(tài)水位；生態(tài)流量；易貢湖

中圖分類號：X171.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 易貢湖綜合治理與保護工程概況

易貢湖位于西藏自治區(qū)林芝地區(qū)波密縣境內、易貢藏布干流下游段，下距G318交通咽喉通麥大橋約25 km。

為預防易貢湖湖口下游左岸扎木弄溝存在的2.75億m3松散堆積物和潛在不穩(wěn)定楔形巖體[1]，在遭遇強降雨、超量冰雪融水、雪崩以及地震等誘發(fā)因素時，產生特大規(guī)模崩塌滑坡再次堵塞易貢藏布，嚴重威脅湖區(qū)、易貢藏布、帕隆藏布和雅魯藏布江下游河段兩岸人民生命財產和基礎設施安全，以及下游河段即將建設的梯級電站和藏南地區(qū)國防通道安全，在易貢湖湖口下游左岸山體內布置2條直徑為10.0 m的泄洪洞，利用泄洪洞宣泄洪水，達到防災減災目的[2]；在易貢湖湖口建設生態(tài)閘壩，并按“近自然”節(jié)律下泄生態(tài)流量，最大程度減輕對下游減水河段的生態(tài)影響；在保障易貢湖湖口壩址“近自然”生態(tài)流量泄放需求下，充分利用泄洪洞引水發(fā)電，在泄洪洞末端布置發(fā)電引水洞，引水洞全長20.72 km（包括泄洪洞14.2 km），在通麥大橋上游約400 m處布置地下廠房，電站裝機48 MW，合理開發(fā)利用該河段水能資源。同時，帶動湖區(qū)周邊基礎設施投入，改善當地交通和對外交通狀況，為當地旅游發(fā)展創(chuàng)造條件，鞏固提升湖區(qū)精準扶貧和脫貧成果，助推湖區(qū)鄉(xiāng)村振興，促進當地經濟社會高質量發(fā)展。

2 易貢湖演變趨勢

大約1900年藏歷7月，易貢藏布左岸扎木弄溝發(fā)生大型泥石流堵塞易貢藏布形成易貢堰塞湖。經過100 a的演變，易貢湖湖中云霧游蕩、雪山倒影，湖灘平原水鳥飛翔，湖周果林茂密、茶園垅垅，形成了獨特的高原湖泊生態(tài)結構和生態(tài)景觀[3]。2000年4月，易貢湖左岸扎木弄溝再次發(fā)生特大型泥石流堵塞易貢湖口，湖水位急劇暴漲，6月11日易貢湖滑坡堆積體潰決，滑坡堆積體潰決后造成湖口河道下切，湖區(qū)水位急劇下降，湖區(qū)水面大量萎縮，枯季湖底裸露，湖區(qū)土地沙化嚴重，豐水期為湖相，枯水期為河相，濕地系統(tǒng)退化，水生生物環(huán)境遭到破壞，高原湖泊正在逐漸走向消亡，致使湖區(qū)旅游發(fā)展受困，經濟發(fā)展受限[4-5]。

2.1 易貢湖潰決前后水面面積比較

易貢湖潰決前后水面面積統(tǒng)計見表1?？芍啾葷Q之前水面面積，潰決之后，易貢湖豐水期平均水面面積由22.35 km2減少為15.41 km2，減少了31.05%；枯水期平均水面面積由13.41 km2減少為7.10 km2，減少了47.05%；湖泊形態(tài)從豐水期和枯水期均為湖相，變?yōu)樨S水期是湖相、枯水期是河相。

2.2 易貢湖潰決后水面面積變化

2000年易貢湖潰決后相近流量下不同年份水面面積對比見表2?？芍?，2000年之后，易貢湖仍存在繼續(xù)萎縮趨勢，獨具特色的高原湖泊仍在逐漸萎縮。

3 易貢湖生態(tài)水位擬定[6]

3.1 易貢湖保護目標

按照尊重近自然節(jié)律原則，恢復易貢湖2000年以前歷史天然水位，保護藏東南珍貴湖泊資源，維持易貢藏布河湖生境多樣性，同時治理湖區(qū)土地沙化，改善湖區(qū)生態(tài)環(huán)境。

3.2 遙感影像-數值模擬反演法

由于易貢湖地區(qū)位置偏遠，針對易貢湖歷史調查數據較少，未有資料記載易貢湖2000年之前的水位情況。本研究采取對易貢湖地區(qū)遙感影像解譯與數字模擬相結合的方法，獲得易貢湖歷史水位。

3.2.1 遙感影像解譯

通過下載Lansat4-5TM衛(wèi)星數據，獲得1986年6月至易貢湖潰決前2000年5月遙感衛(wèi)星圖片，剔除云量較大、難以識別的衛(wèi)星圖片，遙感解譯得到54個時期的水面面積。

3.2.2 數值模擬反演水面面積

數值模擬反演采用MIKE21模型，該模型基于3項不可壓縮和Revnolds值均布的Navier-Stokes方程，并服從于Boussinesq假定和靜水壓力假定。連續(xù)性方程為：

式中：t為時間；h為水深；u、v分別為x、y方向上的速度分量；S為源項。

計算中，上游邊界采用流量邊界，以遙感影像所處時期當月月均流量代替當時流量，下游邊界采用水位邊界試算。通過調整下游水位，進行試算，直至所得結果與遙感影像水面面積最接近，水面形態(tài)最相似，此時水位被視為當時歷史水位。

數值模擬得到的反演1986年6月至2000年5月間54個時期易貢湖水面面積與遙感解譯得到的54個時期相對應水面面積見表3。

3.2.3 成果對比分析

以1996年7月、1992年7月、1999年7月為汛期代表月，水位分別為2 210.5、2 210.5、2 210 m；以1990年5月、1991年5月、1993年5月為汛期-非汛期過渡階段代表月，水位分別為2 208.1、2 208.6、2 208.5 m；以1987年3月、1992年11月、1996年4月為非汛期代表月，水位均為2 208 m。

根據遙感影像解譯以及數值模擬計算成果，確定易貢湖生態(tài)低水位為2 208 m（非汛期11月至次年4月），生態(tài)高水位為2 210.0 m（汛期5—10月）。

3.3 易貢湖生態(tài)水位確定

結合易貢湖歷史水位過程、自然水文節(jié)律以及魚類棲息地保護要求，水庫水位實行動態(tài)控制：7—9月按2 210 m控制運行；10月初水位緩慢下降，10月底下降至2 208 m；11月至次年5月按2 208 m控制運行；6月初壩前水位從2 208 m均勻緩慢提升，6月底升至2 210 m。工程擬定的易貢湖動態(tài)水位控制過程處于易貢湖湖區(qū)歷史水位范圍（見圖1），維持了湖區(qū)“近自然”的水文節(jié)律。

4 近自然生態(tài)流量下泄過程

易貢湖湖口至易貢藏布河口河段長約25 km，天然落差190 m，河道比降7.6‰，水能資源蘊藏量極為豐富，具備引水式或混合式水資源開發(fā)條件。易貢湖綜合治理與保護工程運行后，壩址至廠房之間形成21.3 km減水河段。為維護河流基本生態(tài)需求，壩址必須下泄一定的生態(tài)流量，以滿足下游河段內魚類及其生境需求。目前，常用的河流生態(tài)需水量計算方法大致可以分為三類：水文學法、水力學法和生境模擬法。

依據易貢湖綜合治理與保護工程壩址1967—1969年、1978—2018年長系列月平均流量資料和壩下河段大斷面測量資料，同時考慮魚類生態(tài)敏感期的產卵要求和維持河道天然水文過程需求，綜合確定易貢湖壩址近自然生態(tài)需水要求。各算法計算結果采用包絡線法取最大值，得出易貢壩址近自然下泄流量過程（見表4）。

5 結合發(fā)電效益時的下泄生態(tài)流量

5.1 最小下泄流量按壩址多年平均流量10%考慮

易貢湖控制流域面積為13 056 km2，多年平均流量為441 m3/s，最小下泄流量按壩址多年平均流量10%考慮，多余來水引水至廠房發(fā)電。電站可裝機為

1 020 MW，年利用小時數為3 960，多年平均發(fā)電量為40.4億kW·h。

5.2 按近自然生態(tài)流量下泄生態(tài)流量

為滿足下游河道維持河道基本功能和生態(tài)環(huán)境用水要求，最大程度減輕對下游減水河段生態(tài)影響，下泄“近自然”生態(tài)流量，其余來水用于引水發(fā)電。電站裝機為480 MW，年利用小時數為3 525（單獨運行），多年平均發(fā)電量為16.92億kW·h。

6 結 論

2000年易貢湖潰決對湖區(qū)及下游經濟、國防安全和生態(tài)均造成了重大損失，湖區(qū)生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞。從湖泊資源保護、維持河湖生境多樣性、改善湖區(qū)生態(tài)環(huán)境的角度出發(fā)，提出在易貢湖湖口下游左岸山體內布置2條直徑10.0 m的泄洪洞，利用泄洪洞宣泄洪水，達到防災減災目的。采用遙感影像解譯和數值模擬相結合方法確定易貢湖生態(tài)水位，考慮易貢湖自然水文節(jié)律以及魚類棲息地保護要求，實行水庫水位動態(tài)控制，按近自然節(jié)律下泄生態(tài)流量。同時充分利用泄洪洞引水發(fā)電。易貢湖綜合治理與保護工程實施后，可保障G318、扎墨公路等基礎設施安全，保障帕隆藏布、雅魯藏布江下游水電梯級有序開展，重現易貢湖及周邊景觀旅游價值，推動湖區(qū)經濟穩(wěn)定高質量綠色發(fā)展。

參考文獻：

[1] 陳寧生，孫云志.扎木弄溝滑坡泥石流專題研究報告[R].成都：中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所，2016.

[2] 朱成明，張彩霞.西藏扎木弄溝地質災害治理初步探討[J].人民長江，2015（18）：26-28.

[3] 木軌，楊勇，李宏.易貢湖的消亡與重生[J].西藏人文地理，2005（3）：12-19，4.

[4] 張文敬，楊生成.百年滄桑易貢湖[J]. 大自然探索，2001（3）：76-78.

[5] 王保生，范相德，劉偉，等.西藏自治區(qū)波密縣易貢巨型山體崩塌滑坡調查研究報告[M].拉薩：西藏自治區(qū)國土資源廳，2003.

[6] SL/T 712—2021，河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2021.

Ecological Water Level and Ecological Discharge in Integrated Management and Protection of Yigong Lake

ZHU Chengming1，WANG Changshu1，ZHU Xiaomeng2 ，WANG Shiyong1

（1.Changjiang Institute of Survey，Planning，Design and Research Corporation，Wuhan 430010，China；2. Sun Yat-sen University，Zhuhai 519082，China）

Abstact：Affected by debris flow and landslide，the ecological environment of Yigong Lake has been seriously damaged，and the economic development of the lake has been influenced. Based on the analysis of the ecological water level and near-natural ecological discharge process of Yigong Lake，we propose to construct a lock dam at the mouth of Yigong Lake aiming to restore the ecological water level，protect lake resources，preserve the diversity of river and lake habitats，and improve the ecological environment of the lake area. Additionally，we present a comprehensive management and ecological protection program by utilizing ecological gates for the discharge of near-natural ecological flow to minimize the ecological impact on the downstream water reduction section of the river.

Key words：ecological water level；ecological flow；Yigong Lake

收稿日期：2023-11-29

作者簡介：朱成明，男，高級工程師，主要從事水利規(guī)劃設計工作。E-mail：zxmwhhn@126.com