基于樅陽(yáng)閘控制水位的菜子湖濕地保護(hù)調(diào)度試驗(yàn)分析

夏軍曉

（安慶市長(zhǎng)江河道管理局三分局，安徽 安慶 246000）

1 基本思路

辨析菜子湖水位變化過(guò)程與湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)關(guān)系，明確菜子湖水位調(diào)度過(guò)程需控制的關(guān)鍵水文要素。基于對(duì)菜子湖長(zhǎng)系列水位變化過(guò)程的統(tǒng)計(jì)分析，確定關(guān)鍵水文要素值。綜合引江濟(jì)淮工程興利調(diào)度對(duì)菜子湖水位控制的要求，擬定菜子湖水位控制試驗(yàn)方案。

2 菜子湖水位特征及關(guān)鍵水文要素的識(shí)別

采用1960—2015年共55年車富嶺站逐日水位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，菜子湖水位在年內(nèi)變化呈單值分布，具有明顯的高、低水位變化，見(jiàn)圖1。從多年均值來(lái)看，以7月為界，全年可分為2個(gè)水位變化時(shí)期，1月中旬至7月中旬為水位上升階段，7月下旬至年末為水位下降階段。多年平均情況下，最低水位發(fā)生在1月13日，為6.86 m；最高水位發(fā)生在7月26日，為11.07 m。相同日期的最高和最低水位在55年內(nèi)最大差值達(dá)6.68 m。水位變化是影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)的最主要環(huán)境要素之一，湖泊的物理形態(tài)、濕地生物及濕地生境演替直接或間接受水位的控制。眾多研究表明，水位的高低、出現(xiàn)時(shí)間及變化速度等構(gòu)成了水位變化過(guò)程的主要要素，與湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)。菜子湖適應(yīng)性調(diào)度試驗(yàn)水位調(diào)度方案的制訂關(guān)鍵，是確定反映湖泊水位變化過(guò)程的關(guān)鍵水文要素。

越冬候鳥(niǎo)作為菜子湖自然生態(tài)系統(tǒng)的指示生物，其數(shù)量和分布受到水位變化的影響。過(guò)高或過(guò)低的水位可通過(guò)影響植被生長(zhǎng)和鳥(niǎo)類覓食對(duì)鳥(niǎo)類生存造成不利影響；高水位或低水位的持續(xù)時(shí)間對(duì)淺水區(qū)和泥灘地生存的候鳥(niǎo)種群數(shù)量有重要影響；高、低水位的發(fā)生時(shí)間是洲灘地植被構(gòu)成和多樣性的控制因素之一，可進(jìn)一步影響菜子湖魚(yú)類生長(zhǎng)和鳥(niǎo)類棲息生境；而水位上升與下降過(guò)程對(duì)維持濕地植被組成及分布有重要作用。因此，從湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的要求出發(fā)，菜子湖水位調(diào)控需要反映典型的水位變化過(guò)程。考慮到菜子湖水位適應(yīng)性調(diào)度在枯水期進(jìn)行，工程對(duì)水位的影響主要是枯水期水位的抬升，確定菜子湖水位調(diào)控的5個(gè)要素：低水位值、低水位發(fā)生時(shí)間、低水位歷時(shí)、水位上升速率和水位下降速率。

圖1 1960—2015年菜子湖車富嶺站日水位變化

3 關(guān)鍵水文要素指標(biāo)值的確定

3.1 低水位值

考慮到菜子湖冬候鳥(niǎo)覓食的要求，結(jié)合環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)提出的菜子湖水位調(diào)控方案，適應(yīng)性調(diào)度期間，水位抬升幅度總體上按照不超過(guò)多年平均水位60 cm進(jìn)行控制（候鳥(niǎo)越冬期水位抬升至8.10 m方案，按照不超過(guò)多年平均水位90 cm控制）。

3.2 低水位發(fā)生時(shí)間

1960—2015年多年平均情況下，菜子湖最低水位發(fā)生在1月13日。適應(yīng)性調(diào)度期間，最低水位發(fā)生時(shí)間按照1月中旬進(jìn)行控制。

3.3 低水位歷時(shí)

1960—2015年多年平均情況下，1月上旬至2月中旬，菜子湖水位維持在6.86～6.89 m的較低水位上，無(wú)明顯變化。適應(yīng)性調(diào)度期間，在2月中旬前亦維持在較低水位，從2月下旬開(kāi)始逐漸抬升水位。

3.4 水位上升速率和下降速率

菜子湖水位的上升和下降速率年際和年內(nèi)存在一定波動(dòng)，采用水文變異性范圍法（Range of Variability Approach，RAV），取33%和67%分位數(shù)作為水位變化速率控制的上、下限，見(jiàn)表1。

表1 11月至次年3月菜子湖逐旬水位變化速率 m/d

4 初擬調(diào)度方案

4.1 調(diào)度目標(biāo)

通過(guò)開(kāi)展試驗(yàn)性調(diào)度，逐步抬升菜子湖水位，使得菜子湖水位變化過(guò)程控制在生態(tài)系統(tǒng)能承受的范圍之內(nèi)，并逐漸接近引江濟(jì)淮工程興利調(diào)度所需水位。

4.2 調(diào)度原則

依據(jù)關(guān)鍵水文要素分析成果，結(jié)合對(duì)菜子湖長(zhǎng)系列水位監(jiān)測(cè)資料的分析，擬定調(diào)度原則如下：①?gòu)?0月上旬開(kāi)始預(yù)降水位，至11月1日，控制水位在8.50 m；②11月1日開(kāi)始逐步消落水位，至1月中旬達(dá)到年度最低控制水位（年度最低控制水位由適應(yīng)性調(diào)度方案確定，并可結(jié)合該年度來(lái)水情況適當(dāng)調(diào)整）；③1月中旬至2月中旬，控制湖水位維持在年度最低控制水位附近；④2月下旬開(kāi)始，逐步抬升湖水位；⑤4月1日，結(jié)束年度適應(yīng)性調(diào)度，轉(zhuǎn)入正常調(diào)度。

4.3 初擬水位過(guò)程

本工程環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)批復(fù)要求2030、2040年冬候鳥(niǎo)越冬期菜子湖水位按不超過(guò)7.50、8.10 m控制。適應(yīng)性調(diào)度期間，逐步抬高候鳥(niǎo)越冬期菜子湖水位至7.50 m，并視來(lái)水情況相繼實(shí)施8.10 m方案。考慮到菜子湖11月1日的多年平均水位即達(dá)到8.49 m，適應(yīng)性調(diào)度期間11月水位適當(dāng)抬高，不拘泥于不超過(guò)7.50 m或8.10 m控制，但在12月1日前需控制菜子湖水位逐步消落至7.50 m或8.10 m。在滿足關(guān)鍵水文要素指標(biāo)值控制要求的前提下，逐步減小消落期水位下降速率，增大上升期水位抬升速率，抬高各年最低水位，并盡量維持菜子湖原有水文節(jié)律，推求適應(yīng)性調(diào)度期間菜子湖水位過(guò)程。其中，考慮到8.10 m方案的低水位也不宜較歷史情況抬升過(guò)高，該方案從12月1日開(kāi)始，按照時(shí)段適宜消落速率上限控降水位，在1月中旬消落至年最低水位7.77 m，至2月中旬維持在此水位附近。初擬適應(yīng)性調(diào)度水位過(guò)程見(jiàn)表2。

表2 初擬適應(yīng)性調(diào)度水位過(guò)程 m