基于水生態系統可持續發展理念的水庫調度模式探討

李麗江

(遼寧省大伙房水庫管理局渾河閘管理處，沈陽110115)

1 水庫傳統調度模式及其弊端

水庫調度是指在確保水庫大壩安全的前提下，以水庫現狀、管理辦法、工作任務、水文水情、氣象預報等為依據實施有計劃、有針對性的蓄水和放水操作，以此完成對水庫水量的科學調節，讓有限的水資源得到最為合理的運用，使水庫在防洪、灌溉、供水、抗旱等方面的作用得到充分發揮，最終使社會各領域的實際需求得到最大限度的滿足。

在以往的工作中，興利和防洪是水庫調度最主要也是最常見目的，在實現興利、防洪目標的基礎上，部分水庫還會兼顧航運、旅游、水產品養殖等功能，僅圍繞下游河道水生態可持續發展目標而進行的水庫調度比較少見，致使相當一部分大壩下游河道因缺水而出現生態失衡、環境惡化等問題。總的來講，水庫傳統調度模式的缺陷主要有以下2 個方面:

1)對水生態可持續發展的關注程度明顯不足。大部分水庫都將主要精力放在水庫社會和經濟效益的更好實現方面，基于這一理念，最大程度的蓄水灌溉成為了一種普遍選擇。

受此影響，水庫下游河道的水量常年保持恒定狀態，原有的豐枯水期變化徹底消失，不僅容易引起下游河道的干枯和石漠化問題，而且還會給河道內生物的生長和繁衍帶來嚴重的負面影響，下游水生態環境因此遭到巨大破壞。除此之外，水庫的來水截蓄作用還會在相當程度上增加下游河段水體富營養化問題的發生幾率，進而造成水質污染。

2)不同水庫間缺乏統一的調度管理。在同一流域內進行水庫的梯級建設已經成為當前水利事業的一種常態，對于水庫調度管理工作的要求也較以往發生了巨大的變化。

當時就目前的實際情況來看，部分處于同一流域內的水庫尚未實現統一調度管理，仍然按照以往的工作方式獨自進行運行調度。在新形勢下，這種傳統的調度方法不僅會造成水資源的不必要浪費，而且還容易引起用水沖突等問題［1－3］。

2 水庫生態調度及其原則

從廣義上講，水庫的生態調度是指在不影響水庫社會和經濟效益的基礎上，將生態效益擺到最高位置，所用調度辦法應在滿足水庫水生態系統可持續發展要求的同時彌補以往產生的負面影響。

從狹義上講，水庫的生態調度是指在實現水庫經濟效益基礎上兼顧水庫生態效益的調度方式。

在政府大力提倡社會經濟和自然環境和諧發展的時代背景下，水庫調度部門應提高對流域內水生態可持續發展問題的重視程度，通過構建高效合理的生態調度管理模式使流域內水生態系統處于可持續發展的良好狀態。

為實現這一目標，水庫在構建生態調度管理模式時應堅持以下6 項原則:

1)流域內各類生物生存所必需的水量要求應得到充分滿足。

2)流域內各類生物對水生態環境的最低要求應得到充分滿足。

3)以“排渾蓄清”原則為依據，采取切實有效的措施控制水庫淤積。

4)流域內各生態因素的變化幅度應與流域處于自然狀態時相當。

5)以流域自然洪水量為依據保持相應的模擬洪水。

6)流域內關鍵區域的用水需求必須得到滿足，同時也應具備一定的應對水資源突發事件的能力。

3 水庫生態調度的方法

水庫傳統調度方式主要以防洪抗旱作為目的，對下游生態安全和環境問題的考慮較少。以往的實踐經驗表明，這種做法極易引起如地下水位下降、水質惡化、河道石漠化等破壞兩岸居民生存環境的問題，所以必須在了解問題產生原因的基礎上，對生態調度的理念和方法進行分析和研究［4］。

1)需水總量調度，即以保證下游河道生態需水量為目標的調度方式，該方法能夠讓水庫下游河道的生態流量保持在合理水平，對于消除用水矛盾也具有一定的作用。

2)洪水調度，即通過下游河道的“模擬洪水”為水生物的繁衍提供有利條件，除此之外，該調度方法對于防止河道淤積或沖刷、平衡河道泥沙含量也具有一定的作用。

3)泥沙調度，即依據“排渾蓄清”原則對水庫水位進行合理調節，可有效減少水庫淤積問題的出現。

4)水質調度，即以防止如水華、水體富營養化等水質惡化問題為目的的水庫調度，對減輕河道污染具有積極作用［5］。

4 水庫生態調度的理念和方法

水庫生態調度的基本理念是以人水和諧發展為宗旨，以滿足水庫流域內水生態系統可持續發展為目的，統籌防洪、抗旱和水生態安全，使水庫對所在流域水生態環境的負面影響被壓縮在最低限度，同時逐步恢復水庫流域內的水生態系統。以側重點為依據，可將實際工作中的水庫生態調度方法劃分為以下4 類:

4.1 重點考慮流域內水生態環境的保護

通過適當的調度方法實現生態用水合理排放，以此避免如水華、水體富營養化等水質惡化問題，減少水庫調度對流域內水環境、生態環境的負面影響，為流域水生態環境提供充分保護，最終使其處于可持續發展的理想狀態。

其中，“生態用水合理排放”是指保護流域內水生態環境、防止其進一步惡化所對應的水生態系統用水量，根據效果的不同，可將其劃分為最低生態用水量、適宜生態用水量以及最佳生態用水量三種類型。簡單的講，想要使流域內的水生態環境得到有效保護，就要讓下游河道內水量不低于最低生態用水量［6］。

4.2 重點考慮流域內生態資源的保護

以水文水情的變化和流域內水生生物的繁衍習性為依據，通過科學合理、切實可行的人為調節模擬洪水過程，以此滿足生活在水庫下游河道中的水生動物繁衍需求。

水庫大壩建成并投入運行后，河道在自然狀態下的水文水情必將發生巨大改變，由于部分水生生物的生活習性與原有的水文水情存在緊密聯系，因此這種變化將對其生存和繁衍產生不可忽視的影響。

在這種情況下，想要使流域內生物資源得到有效保護，就必須對傳統調度方式所造成的“下游河道常年流水量處于恒定狀態”進行改善。為此，調度人員應結合本地實際情況對大壩的泄水模式進行調整，通過人工模擬洪水過程的方式使河道原有的水文生態環境得到恢復，進而為河道生物的生存繁衍創造所必需的外部環境［7－8］。

4.3 重點考慮泥沙淤積

泥沙淤積問題的存在將帶來上游河床抬高、水庫蓄水總量下降的問題，為此，調度人員應依據“排渾蓄清”原則對水庫的運行水位進行調整，以此降低入庫泥沙量，避免或消除泥沙淤積問題。

在水庫大壩建成投運后，上游回水面積會因為水位線的升高而不斷擴大，水庫上游來水流速放緩，河道水流的挾沙能力隨之下滑，進而引起水庫大壩內泥沙淤積的問題。從以往的實踐經驗來看，泥沙淤積一方面會對水庫的經濟、安全運行產生負面影響，另一方面也會引起一系列生態環境問題。生態調度以“排渾蓄清”原則為依據，通過采取如調節水庫泄水流量等針對性措施來調整大壩放水的含沙量和流量過程，不僅有利于消除水庫的泥沙淤積，同時也可保證下游河道的輸沙流量，對于避免河道萎縮斷流等問題的出現具有積極作用。

4.4 重點考慮下游濕地的保護

濕地生態系統是一種獨特的水生態系統，同時也是大量動植物的棲居地，具有重要的科學和生態價值。在以保護下游濕地為重點的情況下，調度人員應依據流域內濕地的特點對排水總量、含沙量等進行季節性的調整，通過人工模擬流域自然狀態的方式消除水庫調度對濕地系統的不良影響［9］。

濕地系統雖然僅占全球面積的6%，但卻為全球20%以上的生物資源提供生存環境，對保持生態系統的平衡與穩定發揮著不可替代的重要作用。在水庫建成投運后，河道的水沙比例將發生巨大的變化，進而打破天然濕地原有的水沙補給規則。為此，水庫調度應以下游濕地的特點為依據，通過人工模擬的方式還原濕地在自然狀態下的水沙補給規則，以此將水庫對濕地的負面影響降到最低。

5 水庫生態調度實例分析

在長江荊江段，進入繁衍季節的四大家魚僅會在洪水上漲時產卵，而三峽大壩對上游洪水的攔蓄作用使下游自然洪水基本消失，荊江段四大家魚因此無法出現產卵繁衍行為。為解決這一問題，三峽水庫在充分了解四大家魚繁衍習性的基礎上，結合水庫水文水情變化，通過調節排水總量和時間的方式人工模擬洪水過程，有效消除了水庫建設對四大家魚產卵繁衍的負面影響［10］。

在以往的枯水時節，漢江中下游經常出現水華問題，但隨著丹江口水庫蓄水調節能力的不斷增強以及引江濟漢工程聯合調度的開展，漢江下游枯水時節的河道水量有效增加，水體富營養化問題也得到了有效解決，水華爆發的次數和規模較以往大幅減少。

通過以上兩個實例我們可以清楚的看到，生態調度在消除水庫對下游水生態環境負面影響方面具有積極作用，對水生態系統和環境的逐步恢復具有重要意義。

6 結 語

本文從保護水庫下游流域水生態系統、滿足其可持續發展要求的角度出發，對生態調度的重要作用以及水庫調度和運行管理中所應采取的生態調度措施進行了分析和討論。文章認為，在新形勢下，水庫調度部門應在重視社會、經濟效益的基礎上，對生態效益給予應有關注，通過生態調度的方法保證下游流域水生態環境的安全和健康，消除或減少水庫對水生態環境的負面影響，最終開創人與自然和諧發展的良好局面。

［1］王俊娜，董哲仁，等.美國的水庫生態調度實踐［J］.水利水電技術，2011(01):15－20.

［2］陳進，李清清.三峽水庫試驗性運行期生態調度效果評價［J］.長江科學院院報，2015(04):1－6.

［3］龍愛華，楊志峰，等.基于流域水資源合理配置的塔里木河流域生態調度研究［J］.冰川凍土，2013(06):1600－1609.

［4］徐薇，蔡玉鵬，等.大型水庫生態調度實踐及展望［J］.人民長江，2014(15):22－26.

［5］劉銘，魯春霞，等.中國水利工程的生態效應與生態調度研究［J］.資源科學，2011(08):1418－1421.

［6］徐楊，常福宣，陳進，黃薇.水庫生態調度研究綜述［J］.長江科學院院報，2008(06):21－22.

［7］蔡其華.充分考慮河流生態系統保護因素完善水庫調度方式［J］.中國水利，2006(02):101－105.

［8］董哲仁.筑壩河流的生態補償［J］.中國工程科學，2006(01):54－56.

［9］董哲仁.水利工程對生態系統的脅迫［J］.水利水電技術，2003(07):98－99.

［10］柯福恩，危起偉，羅俊德，楊文華.三峽工程對長江漁業資源的影響與補救措施［J］.淡水漁業，1994(01):24－27.