徐州市順堤河生態(tài)水位確定分析

任中杰，司英凡，蔡文生，司曉燊

（1.江蘇省水文水資源勘測(cè)局徐州分局,江蘇 徐州 221000；2.徐州市水務(wù)局,江蘇 徐州 221000）

河湖生態(tài)水位是為了維系河流、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)的基本功能,需要保留在河湖內(nèi)符合水質(zhì)要求的水位（流量）及其過程。河湖生態(tài)水位確定,是河湖水資源開發(fā)利用、節(jié)約、保護(hù)與配置、調(diào)度管理的重要基礎(chǔ)性工作。保障河湖生態(tài)水位,事關(guān)河湖健康,事關(guān)生態(tài)文明建設(shè),事關(guān)高質(zhì)量發(fā)展。根據(jù)水利部《2020 年重點(diǎn)河湖生態(tài)流量保障目標(biāo)確定工作安排》中“定斷面、定目標(biāo)、定保證率、定管理措施、定預(yù)警等級(jí)、定監(jiān)測(cè)手段、定監(jiān)管責(zé)任”的要求,2022 年3 月,徐州市水務(wù)局確定了全市河流生態(tài)水位確定及保障實(shí)施方案工作計(jì)劃,并分解落實(shí)。其中順堤河為跨縣重要河道,由徐州市水務(wù)局組織實(shí)施。結(jié)合流域已有成果,通過科學(xué)分析確定順堤河生態(tài)水位目標(biāo),有利于推動(dòng)全市生態(tài)流量（水位）確定工作的進(jìn)一步開展,推動(dòng)徐州市水生態(tài)文明建設(shè)。

1 河道基本情況

順堤河位于江蘇省徐州市沛縣和銅山區(qū),是湖西地區(qū)的主要引排骨干河道之一,屬淮河流域沂沭泗水系南四湖水系。順堤河依湖西大堤西側(cè)自北向南流向,從山東省魚臺(tái)縣后姚樓村起,流經(jīng)徐州沛縣、銅山區(qū),于銅山區(qū)柳新鎮(zhèn)藺家壩村處匯入京杭運(yùn)河,依次與大沙河、楊屯河、沿河、鹿口河、五段河、鄭集河等河或平交或立交。河道全長(zhǎng)82 km,其中,銅山區(qū)境內(nèi)19 km,沛縣境內(nèi)63 km（含插花地）。

1.1 地形地貌

順堤河處于黃淮平原的中部,境內(nèi)無山,地形單一,全流域?qū)冱S泛沖積平原,地面由西南向東北稍傾,地面高程從42.7 m～32.8 m,坡降1/3000～1/5000?？偟牡匦?、地勢(shì)特點(diǎn)俗稱“百里平川地,十里高三尺”。

1.2 氣候

順堤河位于南四湖地區(qū),屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),具有大陸氣候特點(diǎn),四季分明,春季氣候干燥、多風(fēng)；夏季受西太平洋副熱帶暖溫氣流影響,雨量集中,氣候炎熱；秋季燥熱少雨；冬季受蒙古高壓影響,西伯利亞冷氣流南侵,天氣寒冷干燥?？諝鉂穸?、溫度、風(fēng)力、降水、蒸發(fā)等隨季節(jié)變化大。區(qū)域多年平均氣溫13.5℃,7 月份平均氣溫最高,一般為25℃～26℃,1 月份平均氣溫最低,一般為1℃～2℃。無霜期200 d～215 d,多年平均日照時(shí)數(shù)2530 h。

1.3 涉水工程

順堤河涉水工程主要包括：大沙河地涵,楊屯河地涵,大屯閘,李集地涵,韓壩閘站,鹿口河地涵,五段閘站,七段閘,八段閘,岱海閘,鄭集地涵,沿湖地涵。

1.4 生態(tài)敏感區(qū)

生態(tài)敏感區(qū)包括自然保護(hù)區(qū)、濕地公園、河流生態(tài)廊道、水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)等。本次選取的生態(tài)敏感區(qū)主要是受水量、流量影響較大的自然保護(hù)區(qū)、濕地公園、水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)。根據(jù)敏感區(qū)分布狀況、順堤河水資源條件及開發(fā)利用狀況、基本生態(tài)特點(diǎn)及生態(tài)保護(hù)需求等,梳理順堤河的生態(tài)敏感區(qū)及生態(tài)保護(hù)要求,確定順堤河生態(tài)敏感區(qū)為大運(yùn)河生態(tài)敏感區(qū)。

2 生態(tài)水位確定

2.1 控制斷面選取

控制斷面的確定,應(yīng)與相關(guān)水利規(guī)劃、相關(guān)生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、水量分配方案確定的斷面相銜接,宜選擇有水文監(jiān)測(cè)資料的斷面。順堤河在銅山區(qū)和沛縣縣界處建有七段閘并設(shè)有水位站,通過遙測(cè)監(jiān)測(cè)水位、雨量數(shù)據(jù),可保證生態(tài)水位確定的合理性和連續(xù)性,因此選取七段閘水位站作為生態(tài)水位控制斷面。因?yàn)殚l下水面與不牢河控制斷面解臺(tái)閘上屬同一級(jí)水面且已確定,不牢河解臺(tái)閘上生態(tài)水位為30.10 m。本文僅對(duì)七段閘以上生態(tài)水位進(jìn)行分析確定。

2.2 生態(tài)水位確定方法

（1）天然水位資料法

運(yùn)用天然水位資料法,結(jié)合近年來現(xiàn)有資料,選取七段閘上水文站月平均水位進(jìn)行排頻,分別計(jì)算50%、75%、90%、95%四個(gè)值進(jìn)行比較。

（2）最枯月平均水位法

缺乏長(zhǎng)系列水文資料時(shí),采用近幾年最枯月平均水位,即近幾年中的最小值,作為基本生態(tài)環(huán)境需水量的最小值。

（3）生物空間最小需求法

此方法是通過河道內(nèi)各類生物對(duì)生存空間的需求來確定最低生態(tài)水位。水位是和生物生存空間一一對(duì)應(yīng)的,因此,用河道水位作為河道生物生存空間的指標(biāo)。湖泊植物、魚類等為維持各自群落不嚴(yán)重衰退均需要一個(gè)最低生態(tài)水位。取這些最低生態(tài)水位的最大值,即為湖泊最低生態(tài)水位。

一般情況下,魚類是水生態(tài)系統(tǒng)中的頂級(jí)群落,是大多數(shù)情況下的漁獲對(duì)象。作為頂級(jí)群落,魚類對(duì)其它類群的存在和豐度有著重要作用。魚類對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)具有特殊作用,加之魚類對(duì)低水位最為敏感,故將魚類作為指示物。即魚類所需最低生態(tài)水位可作為河道最低生態(tài)水位。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和相關(guān)資料,順堤河水生植物主要為野生菱角等,魚蝦類主要為鯉魚、鯽魚、鰱鳙、青蝦等。

2.3 生態(tài)水位計(jì)算

1）天然水位資料法需有節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)系列（≥30 年）的資料為基礎(chǔ),七段閘水位無30 年長(zhǎng)系列水位數(shù)據(jù),故本文不采用此方法確定生態(tài)水位。

2）最枯月平均水位法

表1 七段閘閘上水位月水位平均成果表（廢黃河高程）

取七段閘閘上2018 年1 月以來月平均水位的最低值,為31.45 m（2022 年2 月）。

3）順堤河水生植物主要為野生菱角等,魚類主要為鯉魚、鯽魚、鰱鳙、青蝦等,根據(jù)規(guī)范中魚類水力生境參數(shù),魚類所需水深的最低標(biāo)準(zhǔn)為魚類體長(zhǎng)的2～3 倍。根據(jù)實(shí)測(cè)資料,順堤河內(nèi)各魚種最大體長(zhǎng)不超過0.5 m,以3 倍計(jì)算,即1.5 m。因此,生物空間最小需求法得到順堤河生態(tài)水位為31.20 m。

綜上考慮,擬確定順堤河七段閘閘上生態(tài)水位為31.20 m。

2.4 生態(tài)水位目標(biāo)可達(dá)性分析

通過歷史水位資料,對(duì)已確定的最低生態(tài)水位日滿足程度進(jìn)行分析評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果顯示滿足率均比較高,詳情見圖1。根據(jù)順堤河河道調(diào)查資料,七段閘閘上生物的生存高度在1.00 m～1.50 m 的河段占比為100%,大于1.50 的河段占比為77.7%。

圖1 順堤河七段閘上日平均水位滿足情況

3 生態(tài)水位監(jiān)測(cè)與預(yù)警

3.1 生態(tài)水位監(jiān)測(cè)

以七段閘水位站為監(jiān)測(cè)對(duì)象,斷面水位為每五分鐘自動(dòng)監(jiān)測(cè)一次,每月旬初人工校核。各水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)主要通過GPRS、CDMA和水利專網(wǎng)等通信方式將信息報(bào)送各管理單位。七段閘水位站水情測(cè)報(bào)嚴(yán)格執(zhí)行《水情信息編碼標(biāo)準(zhǔn)》（SL 330-2011）,按要求開展生態(tài)水位控制斷面水位監(jiān)測(cè),根據(jù)每年下達(dá)的監(jiān)測(cè)任務(wù)書的要求進(jìn)行,監(jiān)測(cè)信息自動(dòng)報(bào)送；并通過水情信息交換系統(tǒng)報(bào)送江蘇省水文水資源勘測(cè)局,實(shí)現(xiàn)信息共享。

3.2 生態(tài)水位預(yù)警

根據(jù)規(guī)范,將順堤河生態(tài)水位預(yù)警分為三個(gè)等級(jí),即藍(lán)色預(yù)警、橙色預(yù)警和紅色預(yù)警。考核斷面按照生態(tài)水位的固定增加值,分別設(shè)置預(yù)警水位閾值。生態(tài)水位+水深×10%對(duì)應(yīng)藍(lán)色預(yù)警,連續(xù)3 日日平均水位低于生態(tài)水位對(duì)應(yīng)橙色預(yù)警,連續(xù)7 日日平均水位低于生態(tài)水位對(duì)應(yīng)紅色預(yù)警,預(yù)警時(shí)長(zhǎng)與斷面流量報(bào)送時(shí)長(zhǎng)一致。不同預(yù)警等級(jí)的水位控制指標(biāo)見表2。

表2 考核斷面預(yù)警水位指標(biāo)

3.2.1 預(yù)警發(fā)布

徐州市水務(wù)局負(fù)責(zé)發(fā)布順堤河生態(tài)水位的預(yù)警。

當(dāng)七段閘上水位連續(xù)3 日低于或等于31.48 m 時(shí),且預(yù)報(bào)水位將繼續(xù)下降時(shí),發(fā)布藍(lán)色預(yù)警；當(dāng)七段上水位連續(xù)3日低于或等于31.20 m 時(shí),且預(yù)報(bào)水位將繼續(xù)下降時(shí),發(fā)布橙色預(yù)警；當(dāng)七段閘上水位連續(xù)7 日低于或等于31.20 m 時(shí),發(fā)布紅色預(yù)警。

3.2.2 預(yù)警響應(yīng)

當(dāng)水位連續(xù)3 日日平均水位低于31.48 m 出現(xiàn)藍(lán)色預(yù)警時(shí),徐州市水務(wù)局發(fā)布預(yù)警信息并通知沛縣水務(wù)局,密切關(guān)注七段閘上水位變化情況以及下泄水量情況,對(duì)泄排水量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,密切關(guān)注水位變化情況。

當(dāng)水位連續(xù)3 日日平均水位低于31.20 m 出現(xiàn)橙色預(yù)警時(shí),徐州市水務(wù)局發(fā)布預(yù)警信息并通知沛縣水務(wù)局,啟動(dòng)生態(tài)補(bǔ)水應(yīng)急調(diào)度,停止向七段閘下游泄水量,保障斷面水位不再繼續(xù)減少。

當(dāng)橙色預(yù)警觸發(fā)后,水位連續(xù)7 日日平均水位低于31.20 m 出現(xiàn)紅色預(yù)警時(shí),徐州市水務(wù)局發(fā)布預(yù)警信息并通知沛縣水務(wù)局,啟動(dòng)生態(tài)應(yīng)急調(diào)度。根據(jù)蓄水工程蓄水量及降雨預(yù)測(cè)情況,采取應(yīng)急措施增加補(bǔ)水規(guī)模,調(diào)度五段閘站、韓壩閘站翻引水補(bǔ)給順堤河,確保紅色預(yù)警盡快解除,斷面水位盡快回升至31.20 m 以上。

3.2.3 預(yù)警解除

徐州市水務(wù)局負(fù)責(zé)順堤河生態(tài)水位的預(yù)警解除。結(jié)合流域、區(qū)域雨水情況綜合研判,預(yù)警由高級(jí)向低級(jí)解除或直接解除。紅色預(yù)警觸發(fā)后,當(dāng)七段閘水位站水位連續(xù)7 日高于31.20 m,降級(jí)為橙色預(yù)警；橙色預(yù)警觸發(fā)后,當(dāng)七段閘水位站水位連續(xù)3 日高于31.20 m,且預(yù)報(bào)將繼續(xù)抬升時(shí),降級(jí)為藍(lán)色預(yù)警；藍(lán)色預(yù)警觸發(fā)后,當(dāng)七段閘水位站水位連續(xù)3 日高于31.48 m,藍(lán)色預(yù)警解除。

4 生態(tài)水位調(diào)度

將順堤河七段閘閘上生態(tài)水位31.20 m 作為調(diào)度的最低控制水位進(jìn)行調(diào)度管理。

正常來水情況下,七段閘上游沿河地涵常開,五段閘站、韓壩閘站閉閘,由七段閘控制下泄流量。七段閘下游與不牢河連通,水位由解臺(tái)站控制。

當(dāng)遇枯水期或特枯水年、連續(xù)枯水年順堤河入河水量不能滿足最低生態(tài)水位要求時(shí),應(yīng)適時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急補(bǔ)水,采取應(yīng)急措施增加補(bǔ)水規(guī)模,通過五段閘站、韓壩閘站提水入順堤河,停止七段閘下泄水,保障順堤河生態(tài)水位要求。

徐州市水務(wù)局根據(jù)實(shí)時(shí)水情、雨情、旱情、墑情、水庫(kù)蓄水量以及取用水等情況,對(duì)已下達(dá)的月水量調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整,必要時(shí)下達(dá)實(shí)時(shí)調(diào)度指令,優(yōu)化骨干水利工程調(diào)度,管控取水,確保順堤河生態(tài)水位達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)論

合理確定生態(tài)水位對(duì)重要河道保護(hù)及魚類等水生生物生境維持等方面具有重要作用。綜合考慮區(qū)域水資源情勢(shì)、水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布和生態(tài)保護(hù)對(duì)象用水需求,合理確定生態(tài)水位代表站,以控制斷面作為生態(tài)水位保障考核指標(biāo)。七段閘上生態(tài)水位保障目標(biāo)為31.2 m,且生態(tài)水位目標(biāo)可達(dá)性較高。正常來水情況下,按照順堤河年度水量調(diào)度計(jì)劃等確定的分配用水指標(biāo)進(jìn)行管控,加強(qiáng)代表水位站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),按照區(qū)域用水總量控制指標(biāo)管控河道外用水。當(dāng)遇特枯水年、連續(xù)枯水年時(shí),根據(jù)流域上游來水、外調(diào)水情況,考慮順堤河的最低生態(tài)水位要求,采取臨時(shí)限制河道外用水的應(yīng)急措施,保障順堤河生態(tài)水位達(dá)標(biāo)。