遼寧省渾河干流基本生態(tài)需水研究初探

陳艷麗

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 000000)

河湖基本生態(tài)需水是河湖生態(tài)環(huán)境需水要求的下限，是維持河湖給定的生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境功能不喪失的重要表征指標(biāo)，生態(tài)基流則是其年內(nèi)需水過(guò)程的最小值，是用于維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能的河道內(nèi)最小流量。

河湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)是指需要維系的河湖生態(tài)環(huán)境功能，一般包括維持河湖形態(tài)、生物棲息地、自凈、輸沙、景觀、河口防潮壓咸及其他生態(tài)環(huán)境功能等。河流基本生態(tài)功能主要為防止河道斷流、避免河流水生生物群落遭受到無(wú)法恢復(fù)的破壞以及維持水體自凈、保護(hù)水域使用功能。

目前國(guó)內(nèi)外河道生態(tài)需水的計(jì)算方法大致可以分為六類，①歷史流量法；②水力定額法；③棲息地定額法；④整體分析法；⑤最枯月流量保證率法；⑥多年平均徑流量法。至今已有多名學(xué)者采用各種方法對(duì)渾河流域生態(tài)需水進(jìn)行計(jì)算，但北方河流具有冰封期較長(zhǎng)，年內(nèi)徑流分布極不均衡等特點(diǎn)，因此其生態(tài)需水的計(jì)算也應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行特殊分析研究。

1 渾河概況

1.1 流域概況

渾河發(fā)源于遼寧省撫順市清原縣彎甸子鄉(xiāng)境內(nèi)的長(zhǎng)白山支脈滾馬嶺，自東向西流經(jīng)撫順、沈陽(yáng)、遼陽(yáng)、鞍山、營(yíng)口等5個(gè)地區(qū)，與太子河匯流成大遼河，經(jīng)營(yíng)口注入渤海，流域面積11481km2，主要支流有蘇子河、社河、東洲河、蒲河等。渾河流域跨東經(jīng)112°20′～120°15′，北緯41°00′～42°15′，流域南部與太子河流域相鄰，北面與遼河干流、清河、柴河、泛河流域接壤，東部以龍崗山脈與鴨綠江流域及松花江流域分界。流域水系與水文測(cè)站分布見(jiàn)圖1。

1.2 徑流

渾河干流現(xiàn)有水文站6處，分別為干流北口前、大伙房、沈陽(yáng)、撫順、黃臘坨、邢家窩棚，主要水文站52年平均天然徑流成果見(jiàn)表1。

表1 渾河干流主要站年徑流成果表(1956—2007系列)

大伙房站多年平均天然年徑流量15.48億m3，年徑流深284.7mm。大伙房水庫(kù)最大年徑流量41.43億m3(1995年)，最小年徑流量6.23億m3(1989年)，最大與最小年徑流比值為6.65。52年間出現(xiàn)了3個(gè)較大枯水段，分別為1975—1984年、1987—1994年、1996—2004年。

從多年平均徑流量年內(nèi)分配看，各站徑流的年內(nèi)分配極不均勻，7、8兩月進(jìn)入主汛期，來(lái)水量占全年來(lái)水量的50%以上，占比較大，12月—次年2月進(jìn)入枯水期，來(lái)水量不足全年來(lái)水量的5%，占比較少。

圖1 渾河流域水系與水文測(cè)站分布圖

1.3 閘壩現(xiàn)狀

大伙房水庫(kù)下游撫順及沈陽(yáng)城區(qū)段建有水閘及橡膠壩共20余處。閘壩工程的主要功能為城市景觀、灌溉引水閘等。

1.4 水生生態(tài)

(1)魚(yú)類

渾河干流常見(jiàn)魚(yú)類10科39種，主要是鯉科魚(yú)類，有27種，占總數(shù)的73.0%，其次鰍科和鯰科各2種，分別占5.4%，其余七腮鰻科、鮠科、鰻鱺科、鱧科、合鰓科和鮨科各1種，分別占2.7%。受渾河開(kāi)發(fā)利用程度較高及水質(zhì)污染的影響，下游河段魚(yú)類分布很少或幾乎消失。經(jīng)調(diào)查，渾河干流無(wú)珍稀保護(hù)魚(yú)類分布。僅在渾河中上游干流的河灘、水草等區(qū)域，分布有產(chǎn)粘性卵魚(yú)等土著魚(yú)類產(chǎn)卵場(chǎng)。

(2)重要濕地

渾河遼陽(yáng)段濕地于2012年被列入遼寧省重要濕地(第一批)。渾河為遼陽(yáng)市與沈陽(yáng)市界河，渾河遼陽(yáng)段濕地位于兩市之間，渾河遼陽(yáng)段濕地總面積3421.80hm2，其中濕地資源面積3287.58hm2，占重要濕地面積的96.08%；濕地斑塊數(shù)量4個(gè)。分屬河流濕地類的永久性河流、洪泛平原2個(gè)濕地型。

濕地野生動(dòng)物種類有66種，其中鳥(niǎo)綱16種、兩棲綱7種、魚(yú)綱43種。鳥(niǎo)綱以雁形目為主，常見(jiàn)鳥(niǎo)類有赤麻鴨、斑嘴鴨、蒼鷺、夜鷺等。濕地野生植物主要分布有259種，隸屬58科155屬，優(yōu)勢(shì)種有水蔥、狼尾草、早熟禾等。

2 歷次審批的生態(tài)流量

大伙房水庫(kù)建于20世紀(jì)50年代，建設(shè)年代較早，原設(shè)計(jì)中沒(méi)有下游河道生態(tài)和環(huán)境供水任務(wù)。

在2006年批復(fù)的《大伙房水庫(kù)輸水(二期)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中，考慮壩下河段不斷流，并維持一定的水環(huán)境自凈能力，參照GB 3839—83《制定地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)原則與方法》的相關(guān)要求，確定渾河撫順、沈陽(yáng)兩市環(huán)境流量按大伙房水庫(kù)天然最枯月(2月份)90%保證率平均流量1.38m3/s考慮，由大伙房水庫(kù)供給1430萬(wàn)m3，環(huán)境放流時(shí)間為11月中旬—次年3月上旬共120天。

3 本次基本生態(tài)水量下泄方案

根據(jù)近期全國(guó)水利廳局長(zhǎng)會(huì)議《關(guān)于加強(qiáng)江河湖泊生態(tài)水量保障工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》的文件，生態(tài)流量制定相關(guān)要求如下。

落實(shí)涉水工程生態(tài)水量保障措施。對(duì)建設(shè)年代較早且無(wú)生態(tài)流量泄放要求的涉水工程，要分期分批合理核定生態(tài)流量下泄要求，逐步推進(jìn)生態(tài)化改造。

因河施策保障河湖生態(tài)水量。對(duì)東北地區(qū)，重點(diǎn)通過(guò)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、水資源合理調(diào)配、水庫(kù)閘壩聯(lián)合調(diào)度等措施，保障農(nóng)業(yè)用水高峰期等關(guān)鍵期河流生態(tài)流量和重要濕地生態(tài)用水要求。

確定渾河干流各斷面基本生態(tài)水量下泄方案如下：

(1)11月—次年2月冰封期生態(tài)流量

渾河屬于北方河流，冬季河流冰封期長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，大伙房水庫(kù)壩下河流斷面寬約470m，若水庫(kù)冬季放流，水流在寬闊河槽內(nèi)短時(shí)間內(nèi)即結(jié)冰，河道無(wú)法形成下泄水流。另外大伙房下游城市段利用攔河閘壩形成的冰面設(shè)置多處滑冰娛樂(lè)場(chǎng)地，不能形成全河過(guò)水通道，且水庫(kù)放流還存在安全隱患，水庫(kù)放流達(dá)不到預(yù)期生態(tài)效果。因此，確定大伙房水庫(kù)冬季11—2月份冰封期間，不再考慮下泄生態(tài)流量。

(2)5—6月，考慮魚(yú)類生境需水，按多年平均流量的10%計(jì)

目前，渾河魚(yú)類主要以鯉科和鰍科等土著魚(yú)類為主，未發(fā)現(xiàn)重要水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)。上述魚(yú)類在東北地區(qū)的產(chǎn)卵期多為5—6月，產(chǎn)卵期一般持續(xù)2個(gè)月左右，產(chǎn)卵敏感期水量宜適當(dāng)加大，以滿足魚(yú)類產(chǎn)卵生境所需水量。

參照環(huán)境保護(hù)部《水電水利建設(shè)項(xiàng)目河道生態(tài)用水、低溫水和過(guò)魚(yú)設(shè)施環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)指南》(試行)中推薦的Tennant法，河道中保護(hù)魚(yú)類等需維持的流量狀況。考慮渾河干流水資源開(kāi)發(fā)利用程度較高、水資源供需矛盾較突出、且水庫(kù)建成年代久等因素，為避免對(duì)水庫(kù)原有用水戶造成較大影響，本次魚(yú)類生態(tài)敏感期(5—6月)需水按多年平均流量的10%計(jì)。

(3)汛期下泄生態(tài)水量按多年平均徑流量的10%計(jì)算

7月、8月為汛期，下游各支流來(lái)水較多，由于沒(méi)有特殊生態(tài)需水任務(wù)要求，水庫(kù)下泄生態(tài)水量按多年平均徑流量的10%計(jì)。

(4)其它月份

其余月份，考慮到流域控制性蓄水工程承擔(dān)的供水任務(wù)及水資源狀況，為保障河道下游生態(tài)基流，生態(tài)流量按最枯月90%保證率計(jì)。

目前在渾河干流分布的生態(tài)保護(hù)目標(biāo)為渾河遼陽(yáng)段濕地，該濕地為河流型濕地，本方案已考慮了河流基本生態(tài)及水質(zhì)自凈需水，上游來(lái)水可基本滿足該濕地生態(tài)用水的水量要求，不再重復(fù)計(jì)列。

渾河干流各月生態(tài)需水量見(jiàn)表2。

表2 渾河干流主要斷面生態(tài)需水量表

4 生態(tài)用水調(diào)度方案

(1)大伙房水庫(kù)供水任務(wù)重，增加生態(tài)供水任務(wù)需依靠增加外調(diào)水解決

大伙房水庫(kù)承擔(dān)著中部城市群城市生活與工業(yè)、下游水田灌溉供水任務(wù)，供水保證率要求高，供水壓力大。大伙房水庫(kù)原設(shè)計(jì)中沒(méi)有下游河道生態(tài)和環(huán)境供水任務(wù)，在批復(fù)的大伙房水庫(kù)輸水工程設(shè)計(jì)中，考慮壩下河段不斷流，并維持一定的水環(huán)境自凈能力，確定渾河撫順、沈陽(yáng)兩市環(huán)境流量按大伙房水庫(kù)天然最枯月90%保證率平均流量1.38m3/s考慮，由大伙房水庫(kù)供給0.14億m3，環(huán)境放流時(shí)間為11月中旬—3月上旬共120天。在此基礎(chǔ)上增加生態(tài)供水任務(wù)，需依靠增加外調(diào)水解決。

(2)結(jié)冰期不考慮下游生態(tài)供水，非結(jié)冰期通過(guò)水庫(kù)集中短時(shí)段放流的形式提供生態(tài)水量

結(jié)合大伙房水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)時(shí)段不間斷小流量放流對(duì)下游生態(tài)環(huán)境改善功能有限。并且考慮到渾河結(jié)冰期長(zhǎng)，大伙房水庫(kù)壩下僅2km就有章黨河匯入，7.3km有東洲河匯入，兩條河在冬季都有一定流量，考慮渾河實(shí)際情況，冰封期不需要下泄生態(tài)水量。若水庫(kù)冬季放流，水流在冰面上短時(shí)間內(nèi)即結(jié)冰，且冰層下水流空間狹小，攔河閘壩導(dǎo)致無(wú)完整全河過(guò)水通道，水流流動(dòng)性差，水庫(kù)放流達(dá)不到預(yù)期效果。因此在結(jié)冰期不考慮下游的生態(tài)供水，生態(tài)水量在渾河冰面融化的3、4月份和結(jié)冰前的9、10月份集中提供。

(3)大伙房水庫(kù)改變了渾河水文過(guò)程并提供了一定的生態(tài)水量

大伙房水庫(kù)建庫(kù)后，由于水庫(kù)可以進(jìn)行調(diào)蓄，枯水期放流增加，豐水期放流減少；年低流量脈沖次數(shù)增加，持續(xù)時(shí)間減少，高流量脈沖次數(shù)減少，持續(xù)時(shí)間略有增加，總體水文過(guò)程較建庫(kù)前趨于平穩(wěn)。

(4)大伙房水庫(kù)壩下至渾河閘區(qū)間，由于梯級(jí)閘壩擋水，連續(xù)水面已經(jīng)形成，水體自凈能力較閘壩建設(shè)前明顯增強(qiáng)。推薦方案下只考慮大伙房水庫(kù)控制斷面生態(tài)用水，下游沈陽(yáng)、邢家窩棚斷面除個(gè)別月份保證率低，生態(tài)用水基本可以得到滿足。

5 結(jié)論及建議

綜上，大伙房水庫(kù)建于50年代，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)中未考慮生態(tài)流量，現(xiàn)通過(guò)聯(lián)合調(diào)度，基本滿足農(nóng)業(yè)用水高峰期等關(guān)鍵期河流生態(tài)流量和重要濕地生態(tài)用水要求，下一步將結(jié)合全國(guó)生態(tài)流量試點(diǎn)成果，分期合理核定生態(tài)流量下泄要求。