基于河流生態需水均衡的水庫生態調度

沈建萍

摘 要：在水利建設中，水庫生態調度要結合河流生態需求的水庫調度方式和水庫常規調度，同時統籌考慮生態環境、防洪和興利等因素，從而保持河流生態需水均衡。

關鍵詞：河流生態需水均衡 水庫生態調度 調控

中圖分類號：TV6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-01

由于某些地區存在著只關注經濟的發展，而忽視了傳統水庫建設中的生態環境問題，破壞了下游河道的生態條件，造成的不良后果非常嚴重。所以，應將改善水庫調度、整頓下游生態環境作為人與河流和諧發展的重要內容。

1 河流生態需水平衡

1.1 河流生態需水原理

生態需水主要研究的是水文學、生態學、環境學、氣候學等的交叉領域，屬于一個新興學科，隨著研究的不斷的深入，發展速度越來越快。

1.2 生態需水遵循的原則

自然生態和人類環境需水應遵循平衡發展的原則，主要分為以下四個部分：其一水熱平衡，從物理學角度上來看主要是指保持能量與水分的平衡以及地表能量和水分的平衡；其二，水鹽平衡，水鹽不平衡造成內陸鹽漬化，而排水量不足容易導致鹽分不斷積累，形成鹽土；其三，水沙平衡：在山區，水從上游留到下游的過程中，帶有大量泥沙，到了平原地帶，由于平原的平緩坡度，從而引起了水中泥沙的停滯、沉淀、淤積，影響了河道的泄洪能力，水災自然在所難免；其四，區域水量供需平衡，這主要取決于水資源的條件，而農業和工業的用水平衡直接影響水量的供需平衡，其中農業資源中又包括水土平衡。綜上可得，計算生態需水需建立在以上四大平衡原則的基礎上。

2 水庫生態調度的理論基礎和基本

原則

2.1 生態調度的理論基礎

（1）洪水脈沖。該理論認為，江河進入濕地的水文會有動態影響洪水沖擊濕地的生物和物理的功能，如植物種子的傳播和發芽、幼苗生長及營養物質的循環、分解和沉淀。河流中的水生物也隨水流進入平原覓食和產卵。恢復濕地或洪泛區時，既要考慮洪水的影響，又要適當利用洪水的作用，以加快生態系統的恢復和維持功能。

（2）不連續體。為了解釋大壩對河流生態系統結構和功能的影響，基于水庫阻隔水流的作用，提出了河流不連續體概念。定義變量“不連續體距離”、“參數強度”，以預測生物物理反應。

（3）生態需水理論。人類社會不斷進步對生態系統產生巨大影響，河流生態問題得到國內外廣泛關注及重視，在取得重大理論進展的同事，計算方法也日趨成熟。我國生態需水理論的成果也在水資源規劃、配置和評價中得到廣泛的應用。現階段，我國河道內生態及流量或河流納污能力的設計流量多采用近十年最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量。

（4）大壩生態調度實踐。近幾年，世界各國都非常重視下游河道生態環境，從而改變大壩調度修復河流自然徑流的方法，不斷改善自然徑流。在規劃、設計和管理大壩的過程中，應注意建立大壩適應性管理，通過改變大壩調度的水文模式。經過不斷地實踐，人們提出環境需水量法來進行大壩生態調度，從而減少大壩對水流特征造成的影響。我國對黃河流域、長江流域、太湖流域的治理也充分體現了大壩生態調度的

理論。

2.2 水庫生態調度的主要原則

（1）水庫生態調度的前提是滿足人類的基本需求。人類為維持生計、保護自身安全才回去修建水庫，因此，水庫生態調度應首先滿足人類的基本需求。

（2）水庫生態調度的基礎是河流生態需水。這是水庫生態調度的重要依據，水庫應根據下游需水量控制其泄水量。

（3）生活、生態、生產用水共享。社會經濟發展需水應與生態需水相協調，在生態系統需水限制區間內，應合理確定生態用水比例。

（4）最終目標是實現河流健康。水庫調度，要滿足人類社會經濟發展的需水量，同時保證河流的可持續發展，最終達到河流健康，人與河流和諧相處的目標。

3 目前常見的生庫生態調度方式

3.1 改善水質

可以通過控制水庫富營養化、調節泄水溫度、改善河道水質、抵御河口咸潮等方法改善水質。加大水庫水體的流速可以是水中難以形成富營養化，可通過降低壩前水位、增大下泄流量來加大流速；現有水溫模型模擬的溫度分層現象可以幫助認識低溫水區，從而設置相應的分層引水口，將低溫水引至其他區域，防止低溫水下泄而影響農業灌溉和下游河道魚類的產卵。控制咸潮應從上游徑流的調節入手。

3.2 保護生態系統

長久以來，人類的活動是造成環境破壞的主要原因。利用水庫調度保護生態系統主要是為了保護生物多樣性、魚類繁殖、下游濕地和地下水。水利發電站對河道流量的影響顯著，河道枯水期會導致河道干涸、生物種群減少。人工的防汛工程在保護人們財產安全的同時也阻滯了洪水對濕地的補給作用，水庫的預先泄洪恢復了濕地和水庫的聯合調度能力，從而加強了濕地和洪水間的聯系。

3.3 泥沙調控

多沙河流中，通過泥沙的調控，防止水庫及河道的淤積。水庫改變了河流天然的年徑流分配及泥沙的時空分布，降低了汛期洪峰，增大了枯水季流量，下游河道經過流水的沖刷，河勢將發生一定程度的改變。

3.4 防止病蟲害

主要指防止血吸蟲和防治蚊子生長。干濕交替的環境中多產釘螺，而釘螺是血吸蟲的中間宿主，通過控制洪水，防止大流量漫灘，可以大量減少釘螺的數量，有效防止血吸蟲病。

4 結語

我國水庫生態調度的研究還處在起步階段，多數為理論成果，還未在實踐中得到廣泛的應用。研究報道中至今還未出現因改善水庫調度方式而增大珍稀動植物生存率的報道。但是，不可否認，水庫生態調度今后必將成為我國水庫調度的重點。

參考文獻

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