長江流域水庫生態調度成效與建議

陳敏

摘要：長江流域控制性水庫生態調度工作近年來穩步推進，始終堅持“生態優先、綠色發展”理念，統籌做好防洪、生態、供水、航運、發電等多目標任務。2011年以來，長江防總連續7年組織開展三峽水庫促進“四大家魚”自然繁殖的生態調度試驗，2017年開始實施溪洛渡、向家壩和三峽水庫聯合生態調度試驗、溪洛渡水庫分層取水生態調度試驗。多年生態調度試驗結果表明，生態調度試驗對促進“四大家魚”自然繁殖作用明顯，取得了良好成效。

關鍵詞：水庫；生態調度；四大家魚；繁殖

中圖法分類號：TV697.1 文獻標志碼：A

DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0219

走“生態優先、綠色發展”之路，是國家深入推進長江經濟帶發展的戰略定位。當前和今后相當長一個時期，要把修復長江生態環境擺在壓倒性位置，共抓大保護，不搞大開發。

三峽工程是治理和開發長江的關鍵性骨干工程，具有防洪、發電、航運、供水及生態等綜合功能。“四大家魚”作為適應長江中下游江湖復合生態系統的代表物種，其資源動態是長江流域水生態系統健康狀況的重要表征。1992年，國家環境保護局正式批準的《長江三峽水利樞紐環境影響報告書》指出：“三峽工程將會對‘四大家魚的自然繁殖帶來不利影響”，報告同時提出了保障“四大家魚”繁殖的對策之一，主要是“通過運用水庫調度產生人造洪峰促使四大家魚繁殖”。在工程試驗性蓄水期，開展三峽水庫生態調度試驗，減少對“四大家魚”自然繁殖的影響，是拓展三峽工程綜合效益的需要。

長江防汛抗旱總指揮部、長江水利委員會始終堅持“生態優先、綠色發展”理念，統籌做好防洪、生態、供水、航運、發電等多目標任務，努力實現長江流域水庫群防洪興利綜合效益最大化，為共抓長江大保護構建綠色生態屏障。2011年以來，長江防總連續7年組織開展三峽水庫生態調度試驗，2017年首次實施溪洛渡、向家壩和三峽水庫聯合生態調度和溪洛渡水庫分層取水調度試驗。試驗結果表明，流域水庫生態調度試驗對促進“四大家魚”自然繁殖效果明顯，流域生態保護取得了良好成效。

1 生態調度試驗方案及參數要求

“四大家魚”產卵活動一般伴隨漲水過程進行，江水漲水持續時間越長，魚類產卵持續時間相應延長，且卵苗數量與水溫、江水漲水持續時間及日上漲率等水文條件密切相關。監測及研究成果表明，長江干流“四大家魚”主要自然繁殖時間為5月中旬至6月下旬。根據“四大家魚”卵苗監測結果及統計水文指標，目前“四大家魚”繁殖的水文指標范圍為：水溫穩定在18℃以上（建議持續7天以上），最適水溫范圍為20～24℃；起始流量10000～18000M?/S；流量日上漲率1000～2000M3/S/D；持續漲水天數4天以上。每年開展生態調度試驗實施需考慮統籌水庫防洪、發電、航運等綜合效益，同時開展生態調度效果監測和評價，并在此基礎上不斷優化生態調度方案。

2 生態調度試驗

2.1 三峽水庫

2011—2017年，三峽水庫連續7年共實施了10次針對“四大家魚”自然繁殖的生態調度試驗，三峽水庫近年生態調度試驗具體參數情況見表1。

多年監測表明，宜昌—沙市江段為受生態調度影響最為直接的江段，監利以下江段距離三峽水庫較遠且受洞庭湖入匯影響較大。“四大家魚”產卵場主要分布在葛洲壩下、虎牙灘、枝城、江口等江段，其中以葛洲壩下及虎牙灘至紅花套江段產卵場較為集中，枝城、江口及沙市產卵場較分散，以上“四大家魚”產卵場為生態調度重點關注水域。根據宜都、沙市斷面魚類早期資源監測結果，“四大家魚”自然繁殖對生態調度形成的人造洪峰有明顯的響應。

2.1.1 宜都斷面

根據宜都斷面監測結果，由于2013年生態調度實施期間，宜都江段水溫在18℃以下，“四大家魚”繁殖響應不明顯，其他歷次生態調度四大家魚繁殖效果良好。2011—2017年，“四大家魚”魚卵總徑流量分別為0.58億、1.00億、0.96億、1.80億、6.20億、8.00億和29.90億粒，總量為48.44億粒；生態調度期間的家魚卵徑流量分別為0.25億、0.17億、0.00億、0.47億、5.70億、1.10億和10.80億粒，產卵總量為17.40億粒，占7年產卵總量的38.2%。

2017年第二次生態調度期間，6月4日至9日，三峽水庫生態調度期間，入庫流量、出庫流量及庫水位過程線見圖1。宜昌江段水溫21.3～21.7℃，處于最適宜的“四大家魚”繁殖水溫范圍。根據早期資源調查結果，自6月5日開始，宜昌江段開始出現零星“四大家魚”繁殖，6月6日銀鮈、鰍類等魚類大量繁殖，至6月10日至11日出現“四大家魚”集中繁殖現象，10日產卵高峰期間“四大家魚”卵量占采集總卵量的90%以上，最高“四大家魚”魚卵密度達到1400粒/1000 M?。估算此次生態調度期間宜昌江段漂流性卵魚類產卵總量16億粒，其中“四大家魚”產卵總量10億粒。2017年第二次生態調度期間宜都江段“四大家魚”繁殖狀況見圖2。

2.1.2 沙市斷面

從“四大家魚”繁殖響應時間來看，大部分年份在調度后的1～3天就開始產卵，例如2011年、2012年、2014年、2015年、2017年；2016年在調度后第4天出現產卵；2013年，三峽水庫調度持續加大泄流6天后，沙市斷面才出現卵汛，“四大家魚”繁殖的響應時間較長，可能與調度時水溫偏低有關。2011—2017年，“四大家魚”魚卵總徑流量分別為0.05億、6.1億、1.16億、1.61億、3.26億、5.02億和1.14億，總量為17.22億；生態調度期間的家魚卵徑流量分別為0.01億、4.06億、0.58億、0.54億、1.04億、1.40億和0.72億，產卵總量為7.63億，占7年產卵總量的44.3%，生態調度效果顯著。

2.2 溪洛渡水庫

水溫是產粘沉性卵魚類（“四大家魚”、胭脂魚等）繁殖的一個重要因素。根據前期相關監測和研究成果，產粘沉性卵魚類產卵繁殖的適宜溫度為金沙江下游溫度達到16℃以上。天然情況下，金沙江下游（屏山站）3月中旬水溫可達到16℃，岷江下游（高場站）3月下旬可達到16℃。溪洛渡、向家壩運行后，依據實測數據和模型模擬計算，向家壩水庫下泄水溫到達16℃的時間為4月中下旬，較建庫前推遲了近1個月。因此，在現行調度方式下，3—4月，大部分時段不滿足產粘沉性卵魚類繁殖的適宜水溫條件，但可通過啟閉疊梁門取上中層水的方式，緩解升溫延遲對產粘沉性魚類的不利影響。

溪洛渡水庫生態調度試驗是通過下落疊梁門實現溪洛渡水庫取上中層水，提高出庫水溫，以早日達到產粘沉性卵魚類產卵繁殖所適宜的水溫。溪洛渡水電站在機組取水建筑物進口部位設置有4層（每層90扇，共計360扇）疊梁門，確保電站進水口在不同水位下均能取到上中層水，提高下泄水溫，以滿足魚類繁殖需求。

2017年4月19日，溪洛渡水庫啟動生態調度試驗，確定了溪洛渡分層取水方案。試驗期間，溪洛渡水庫平均入庫流量1860M3/S，平均出庫流量2910M3/S，平均運行水位565.72M。2017年，溪洛渡生態調度試驗計劃操作一層疊梁門（90扇），實際完成啟閉疊梁門82扇，落門率90%。試驗期間，機組全部實現分層取水的時間為3天。

試驗開始后，根據金沙江下游生態調度試驗水溫監測數據，分析溪洛渡大壩壩前與壩下水溫溫差的變化趨勢。在落門階段，隨著落門數量的增加，溪洛渡大壩壩上水溫處于18～19℃之間，并且總體有下降趨勢時，溪洛渡大壩壩下斷面表層水溫卻呈現逐步上升的趨勢，壩前與壩下溫差總體上呈減小趨勢；在提門階段，隨著提門數的增加，壩前與壩下的溫差有增大趨勢。經分析，初步認為溪洛渡的疊梁門取水方式使得溪洛渡大壩下泄水水溫有所提高，運行期間壩下斷面表層水溫與壩上斷面表層水溫差距有所減小。疊梁門運行前后水溫監測數據顯示，疊梁門落門完成后，取水高程由518M抬升至530M，對應機組的流道所取水溫升高約0.4℃，提門完成后對應機組的流道所取水溫降低約0.4℃。但由于疊梁門運行時間較短，代表不足，仍然需要進一步開展試驗研究。

由于向家壩壩下的表層水溫受水庫低溫下泄水的影響，其溫度比天然地表水略低，而水體沿程又受到氣溫、輻射熱、風速等因素的影響，在流動的過程中逐漸復溫。但水溫變化規律較為復雜，溪洛渡水電站疊梁門取水方式對向家壩壩下游水溫影響定量關系，有待進一步開展試驗與監測研究。

2.3 向家壩水庫

向家壩水庫生態調度是在下游江段水溫達到18℃以上，且產漂流性卵魚類親魚性成熟度滿足產卵需求時，通過持續增加水庫出庫流量的方式，人工創造出促進產漂流性卵魚類產卵繁殖的持續漲水過程。

向家壩水庫2017年先后開展兩次生態調度試驗。第1次生態調度時間為5月13日至17日，根據試驗方案，向家壩水庫下泄起漲流量為1700M3/S，為滿足起始下泄流量要求，向家壩水庫出庫流量先減小后增加。生態調度試驗啟動前一日（5月12日）向家壩水庫平均出庫流量為3020M3/S，13日減小至1830M3/S，14日至17日，平均出庫流量分別增加至2100M3/S、2400M3/S、3380M3/S、3760M3/S，流量日均漲幅480M3/S。第2次為向家壩、三峽水庫聯合生態調度試驗。長江防總分別于5月19日和22日下達了2017年5號、6號調度令，明確了聯合生態調度試驗期間三峽水庫、向家壩水庫下泄控制流量。三峽水庫和向家壩水庫從5月21日開始逐步加大下泄流量，以滿足生態調度試驗要求。5月20日至25日，向家壩水庫日均下泄流量分別按2400M3/S、2700M3/S、3000M3/S、4000M3/S、4000M3/S、4500M3/S控制。由于向家壩水庫可調節水量有限，溪洛渡水庫也同步加大下泄流量，控制向家壩水庫水位下降速率。

根據監測斷面的監測數據，監測斷面魚類產卵量呈現波動變化關系，宜賓斷面監測期間共出現4次較為明顯的洪峰過程，形成了3次卵苗高峰，卵苗高峰時間主要集中在5月16日至19日、5月21日至24日和6月3日至8日，較洪峰過程有一定的延遲，卵苗高峰期間累計產卵量為8.78×106，占卵總徑流量的74.41%。江津斷面監測期間共出現4次較為明顯的洪峰過程，形成了4次產卵高峰，產卵高峰與洪峰時間有一定重合，卵苗高峰期間累計產卵量為3.83×108，占卵苗總徑流量的62.89%。宜賓江段日均產卵量相對較高時間段是在5月中旬，江津日均產卵量相對較高時間段是在6月上旬。從卵苗高峰時間和產卵量來看，無論是卵苗高峰出現時間還是產卵行為大量發生時間均表現為宜賓江段早于江津江段。

3 調度成效

三峽水庫連續7年生態調度試驗表明，“四大家魚”對人工調度形成的洪峰過程有積極的響應，三峽水庫生態調度對“四大家魚”自然繁殖具有良好的促進作用，生態調度效果顯著。自2011年首次實施生態調度試驗以來，宜都斷面監測期間的“四大家魚”產卵量總體呈上升趨勢。2011—2017年，生態調度試驗期間，宜都監測斷面產卵總量為17.40億粒，占7年產卵總量的38.2%；沙市監測斷面產卵總量為7.63億粒，占7年產卵總量的44.3%。其中，2017年宜都斷面監測到“四大家魚”產卵總量10.8億粒，為歷年最高。

溪洛渡水庫2017年分層取水試驗監測結果表明，溪洛渡水庫疊梁門取水方式對下游水溫具有一定的調控作用，溪洛渡疊梁門運行對壩前水溫結構及下泄水溫過程存在一定的影響。分層取水在一定程度上減緩了下泄低溫水，但由于系首次開展試驗，其影響定量分析還有待進一步開展試驗研究。

向家壩水庫2017年生態調度試驗結果表明，向家壩水庫兩次生態調度試驗均對漂流性魚類產卵起到促進作用。宜賓江段監測結果表明，壩下魚類產卵受調度刺激明顯，生態調度期間出現了魚類產卵高峰；江津江段監測表明長江上游干流魚類產卵量在兩次調度結束時或結束后3天內出現高峰。兩次生態調度試驗期間，宜賓斷面監測魚卵總量0.05億粒，江津斷面監測魚卵總量1.06億粒。

4 建議

雖然長江流域水庫生態調度積累了一些經驗，取得了一定成效，但研究基礎還很薄弱，長江流域控制性水庫群生態調度目前尚處于初步階段。除針對“四大家魚”自然繁殖外，對于其他重要物種、重要生態功能區、濕地保護和水環境修復等方面的調度指標、可行性研究均處于起步階段，對流域層面的水庫群水生態調度關鍵技術及水庫群調度運行對水生態環境的影響等方面研究也還有待進一步加強；雖然開展了水庫泥沙減淤調度、補水調度和壓咸調度、遏制漢江下游水華應急調度和溪洛渡分層取水生態調度試驗，但取得的經驗十分有限。為此，建議盡快開展以下工作：一是，研究長江水庫群調度對水文情勢變化與生態系統變化之間的相互關系及其對水生態環境的影響，進一步優化生態調度關鍵性指標，指導流域水庫群聯合生態調度試驗。二是，繼續開展水庫群聯合調度條件下“滯溫”和“滯冷”效應研究，通過河道原型觀測和模擬計算，研究水庫群不同調度時期低溫水或高溫水下泄對水庫下游河道特征環境因子的影響途徑和影響程度。三是，圍繞滿足長江中下游適宜生態流量、維護兩湖濕地生態安全、提升中游重要魚類典型產卵場適宜性、促進重要魚類仔稚魚生長存活、保障重要魚類仔幼魚洄游過程、保障魚類關鍵生活史完成及其棲息地功能發揮等多目標需求，開展上游水庫群聯合生態調度研究，深化三峽、溪洛渡、向家壩等控制性水庫生態調度方案，繼續開展促進四大家魚自然繁殖調度試驗，適時開展針對其他魚類自然繁殖和水生態改善的生態調度試驗工作。