福建省域河流生態流量監管與控制目標核定

李 揚，孫 翀，劉涵希

(1.水利部水利水電規劃設計總院，北京 100120； 2.福建省水利水電勘測設計研究院，福建 福州 350001)

福建省位于我國東部沿海地區，陸地面積12.4萬km2，東隔臺灣海峽與臺灣地區相望，是我國南方地區重要的生態屏障，境內多山，河谷和盆地串珠狀分布其間，山地丘陵約占全省土地總面積83%，居我國東南沿海各省之首，具有“八山一水一分田”的顯著特點，素有“東南山國”之稱。

2016年8月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯合印發《關于設立統一規范的國家生態文明試驗區的意見》及《國家生態文明試驗區(福建)實施方案》，將福建省納入全國首批生態文明試驗區，要求先行先試，探索生態文明建設新模式，培育加快綠色發展新動能，開辟實現綠色惠民新路徑。在全省范圍內強化河流生態流量監管，合理選定控制斷面，核定斷面生態流量，是落實生態文明試驗區涉水生態空間管控要求的直接抓手，是合理控制用水規模與調節水文節律的重要手段，是維護河湖水系生態安全的有力保障[1-4]。

福建省近年來圍繞生態流量監管開展了一系列有關控制斷面選取與生態流量核定工作。在2012年編制完成的福建大水網規劃中，將莒口、棉花灘水庫等4處生態流量控制斷面作為規劃水資源配置的邊界條件，4處斷面均僅考慮全年期一致的生態基流控制目標。在2014年完成的福建省水資源保護規劃中，在全省選定23處控制斷面，并提出了全年期一致的生態流量控制目標。福建省在水電站的生態流量監管方面也開展了大量的工作，2012年原福建省環境保護廳出臺了《福建省水電站下泄流量在線監控運行考核辦法》，對117座各類電站提出全年期一致的生態流量控制目標，近年來又不斷擴大監管范圍。然而現有監管工作中普遍存在的問題，一是監管控制斷面缺乏合理分類，斷面的代表性與分布密度難以實現全面監管與重點監管的協調統一；二是斷面控制目標設置相對簡單，全部是采用全年期一致的單一控制目標，水電站監管對象雖多，但幾乎全部采取多年平均流量的10%作為生態流量控制目標，不能滿足國家生態文明試驗區對生態用水保障的示范性要求。

生態流量控制斷面的選取、分類與分水期控制目標的核定，是生態流量監管的主要工作內容。在福建省內核定的控制目標則是國家生態文明試驗區生態流量監管的重要依據。本文根據落實最嚴格生態環境保護的有關要求，核定生態流量控制斷面及其控制目標。

1 福建河流基本特征

福建省屬亞熱帶海洋性季風氣候，雨量充沛，多臺風，全省范圍內多年平均降水量1 000～2 200 mm，降水量時空分配不均，年內年際變化大，空間上內陸山區降水量高于沿海。福建省水系發育，河網密度大。境內河流總長約1.3萬km，河網密度超過 0.1 km/km2。受斷裂構造的控制，全省主要河流多與山脈走向垂直，支流與山脈平行，形成典型的外流區單向性的格狀水系；河流屬山區性河流，多峽谷險灘，河床比降大，加上境內降水量大，徑流量相當豐富[5-6]。

福建省河流除閩江、賽江部分支流發源于浙江省，龍巖汀江流入廣東省，龍巖及南平部分河流流入長江、錢塘江外，其余均發源于福建省，獨流入海。流域面積在50 km2以上的河流共有683條，其中流域面積在500 km2以上的一級河流有閩江、九龍江、汀江、晉江、賽江、敖江、霍童溪、木蘭溪、詔安東溪、漳江、萩蘆溪、龍江等12條，流域面積在5 000 km2以上的重要河流有閩江、九龍江、汀江、晉江和賽江等 5條。從水資源分區來看，全省7個劃入水資源二級的區分為4個流域片區：閩江片區、閩南諸河片區、閩東諸河片區、韓江流域片區，另有錢塘江、鄱陽湖和臺澎金馬諸河占比很小，三者合計僅占總面積的1.1%。

閩江為福建省最大河流，發源于武夷山脈上游，主要支流有富屯溪、建溪、沙溪，南平以下納尤溪、古田溪、大樟溪等支流，最后流經福州馬尾入海，全長515 km，多年平均徑流量為575.78億m3，流域面積60 992 km2，占全省面積的48.3%。

閩南諸河片包括龍江、晉江、木蘭溪、九龍江及其他獨流入海的較小河流，約占全省總面積的28.8%。閩東諸河片包括賽江、霍童溪、敖江及其他獨流入海較小河流，約占全省總面積的12.0%。韓江流域片包括汀江干支流及中山河，約占全省總面積的9.8%。

福建省河流具有“流域完整，源短流急，水量充沛，阻隔重重”的基本特征。由于地形特點，福建省界與閩江等河流流域邊界高度重合，閩江流域98.2%的流域面積位于福建省內，九龍江、晉江等河流全流域均位于福建省內；賽江、汀江為省界河流，位于福建省內的流域范圍上下游銜接連續完整。由于東南丘陵區沿海分布的地貌特征，河流流域面積較小，流程短、比降大，福建省是全國小水電建設密度最高的省份之一，全省共有6 600余座水電站，密布于大小河流干支流之上，生境阻隔問題突出。

2 生態流量控制斷面選取

生態流量控制斷面通常需要具備3個主要特征：① 具有長系列水文資料，或具備通過水文比擬推導的條件；② 上游有控制性樞紐工程；③ 有監控手段，不論是上游緊鄰的工程還是本斷面，應具備流量監測能力。

2.1 控制斷面選取原則

a. 落實生態空間管控要求。所選生態流量控制斷面可以全面覆蓋納入水生態紅線管控范圍的水域，通過斷面流量(水量)管控以保障紅線區域生態要求。紅線區域的生態流量控制目標普遍高于一般管控水域空間的目標。

b. 統籌覆蓋全面與突出重點。全面覆蓋福建省八大水系以及流域面積500 km2以上的獨流入海河流，閩江、九龍江全面覆蓋主要支流，對于水生態環境敏感、水資源開發程度高的重點區域適當加密斷面布控。

c. 體現有效管理與高效監控。優先利用現有水文站、重要控制節點水庫或水電站以及規劃大型水庫作為生態流量控制斷面，這類斷面選取的代表性好，并有較長系列水文資料，可以充分利用現有水文資料分析制定生態流量，并且具備未來實行監管的基礎條件。

2.2 控制斷面分類與核定

考慮到福建省河流的基本特征，閩江、晉江、九龍江等完整較大流域需設置覆蓋上中下游及干支流的控制斷面，因而需要具有普遍代表意義的生態流量控制斷面和入海水量控制斷面。對于眾多流域面積較小、河長較短的獨流入海河流，可將生態流量與入海水量控制斷面合并成為雙控斷面。由于小水電站眾多，部分電站直接關系到敏感生境保護，因而需要設置生態敏感區控制斷面。本文將福建省生態流量控制斷面分為生態敏感區控制斷面、一般生態流量控制斷面、入海水量控制斷面和入海水量與生態流量雙控斷面4個類別。

a. 生態敏感區控制斷面。對于河道內分布重要敏感生境且已建電站存在阻隔影響的河段，優先設置生態敏感區控制斷面。研究梳理了河道敏感水生生境分布情況，水生生態調查表明，已劃定水產種質資源保護區的河段具有明確的生境保護需求，因而選取位于3處國家級水產種質資源保護區河道范圍內的4處水電站作為生態敏感區控制斷面。在建溪細鱗斜頜鲴國家級水產種質資源保護區選取建溪蘆上水電站和南浦溪回龍水電站作為控制斷面(保護區跨越干支流，各選取一個代表電站斷面)，在南浦溪半刺厚唇魚國家級水產種質資源保護區選取南浦溪太平橋水電站作為控制斷面，在羅口溪黃尾鲴國家級水產種質資源保護區選取位于閩江支流沙溪羅口溪的關公凹水電站作為控制斷面。

b. 一般生態流量控制斷面。選取了31處具有普遍生態保護意義的斷面為一般生態流量控制斷面。其中在霍口水庫、白瀨水庫、長泰枋洋等設置斷面，主要考慮監管新建大型水庫，以減少對河流生境的擾動；在安砂、萬安、棉花灘等水庫壩下設置斷面，主要考慮監管未來控制合理的供水規模；在七里街、沙縣、漳平等設置斷面，主要考慮維護河流廊道基本生態功能；在浦南、鄭店、水口水庫等設置斷面，主要考慮綜合監管流域河流廊道生態功能維護與流域開發規模控制。從流域分布來看，閩江流域13處控制斷面全面覆蓋干流與主要支流；在第二大河九龍江流域設置7處控制斷面，覆蓋九龍江北溪、西溪干支流；在汀江及其他獨流入海河流設置11處控制斷面。

c. 入海水量控制斷面。考慮河流徑流量大、河口區生態保護需求迫切，以及斷面本身位于河口區感潮段利于監控，且斷面上游均有生態流量控制斷面，無須此斷面再控制流量的情況，選取入海水量的控制斷面——賽江下白石斷面、閩江竹歧斷面、木蘭溪寧海大橋斷面、九龍江北溪橋閘斷面。

d. 入海水量與生態流量雙控斷面。對于流域面積相對較小，河口區紅樹林[7]等生態保護目標明確，且河流無其他生態流量控制斷面，或雖有斷面但仍需強化下泄流量保障的情況，設置入海水量與生態流量雙控斷面——霍童溪洋中坂斷面、敖江塘坂斷面、詔安東溪詔安斷面、漳州鹿溪橋閘斷面、漳江峰頭水庫壩下斷面。

2.3 斷面選取合理性分析

2.3.1控制目標

選定的控制斷面全面覆蓋了各類涉水生態保護目標要求。對山區河段具有重要保護價值的魚類棲息生境，均在位于其上游的電站設置控制斷面。對河口區域濕地、紅樹林等敏感生境，設置控制斷面保障生態用水，如賽江下白石斷面和霍童溪洋中坂斷面等。對現狀重要水源地及規劃未來承擔重要供水任務且引水規模相對較大的水源點，包括大樟溪莒口閘、晉江東溪山美水庫等重要水源地，以及棉花灘水庫、萬安水庫、白沙水庫等潛在具備大規模供水能力的水源點，從控制引水規模、保障水生態安全的角度，設置一系列控制斷面。

2.3.2斷面密度

從布設斷面的區域密度進行考量，在全國宏觀層面，如全國水資源綜合規劃、全國水資源保護規劃，直至近期在編的全國重要河湖生態流量保障方案等，生態流量控制斷面密度均小于0.2處/萬km2。在省級或流域級的中觀層面，相關規劃或方案中劃定的控制斷面一般不多于1處/萬km2。

在生態文明建設的大背景下，近期有關流域和區域規劃在劃定生態流量控制斷面方面有不斷加密的趨勢。本研究福建控制斷面密度為 3.55處/萬km2；在海南水網規劃中，斷面密度為3.67處/萬km2。各類斷面密度如表1所示。查閱有關資料，與近期開展的國內外有關工作相對照[8-11]，本文生態流量控制斷面布設密度較大。

表1 生態流量控制斷面密度對比Table 1 Density contrast of ecological flow control section

3 生態流量控制目標核定

3.1 生態流量計算方法選取

根據國內外相關研究成果[12-20]，目前生態流量計算分析方法超過200種，總體上可以分為水文學法、水力學法、生境模擬法和綜合分析法4類。水文學法利用歷史流量資料，根據經驗設定生態目標以推求生態流量，主要包括Tennant法、7Q10法、流量歷時曲線法等。水力學法根據河流斷面形態，建立河流流量與魚類棲息地指示因子間的關系，進而推求生態流量，包括濕周法、R2-CROSS法等。生境模擬法根據指示物種對維持棲息生境的水力條件進行分析，以確定生態流量，包括有效寬度法等。綜合分析法從區域生態環境總體保護需求出發，集合各學科專家小組意見，綜合確定生態流量，包括DRIFT法等。

有關敏感保護魚類及河口區紅樹林需水過程及河道斷面地形條件的基礎數據缺乏，故難以采用水力學法、生境模擬法和綜合分析法推求生態流量。本研究收集到永泰、浦南等12個水文站1959—2015年的逐日徑流資料，采用水文學法，結合各斷面敏感生態保護需求，計算分析確定生態流量。

3.2 斷面生態流量核定

3.2.1生態敏感區控制斷面

選定的4處控制斷面下游均為國家級水產種質資源保護區，根據保護對象產卵繁育等生態需求，每年4—6月作為敏感期按照各斷面多年平均流量的40%作為生態流量，其他月份按多年平均流量20%泄放生態流量。4處控制斷面均有一定周期的水文資料，本研究將具有長系列數據資料的鄰近水文站作為參證站，對水電站徑流資料做了復核檢驗。

3.2.2一般生態流量控制斷面

對選定的具有普遍生態保護意義的31處控制斷面，根據水文資料和有關規劃或建設項目環評報告等確定斷面汛期生態流量與非汛期生態流量。對比Tennant法計算的多年平均流量的10%(無特定敏感保護目標或水庫電站調節能力較低的情況)或20%(有敏感保護目標)，采用流量歷時曲線法計算90%保障率的最枯月均流量，并根據已有批復的流域規劃、水資源保護規劃或工程項目環評報告所確定的非汛期生態流量值，取其中最大值作為斷面非汛期生態流量。對比已批復的汛期生態流量與Tennant法計算的多年平均流量的30%(無特定敏感保護目標或水庫電站調節能力較低的情況)或40%(有敏感保護目標)，取其較大值作為汛期生態流量。

在31個斷面中，列入流域規劃或水資源保護規劃的斷面共9處，具有建設項目環評批復依據的有2處。對應上述計算規則，非汛期生態流量取多年平均流量10%的斷面有東溪水庫、古田四級電站、茜洋溪口、東張水庫、漳平、上杭、永定、中山河省界等8處；按照流量歷時曲線法90%保障率最枯月均流量核定的斷面包括永泰、東游電站、七里街、洋口、池潭水庫、安砂水庫、街面水庫、水東水庫、山美水庫、萬安水庫、白沙水庫、龍門、鄭店、長泰枋洋、棉花灘水庫等15處，核定流量約為多年平均流量的12%～18%；取多年平均流量20%的斷面1處，為水口水庫，其余7處斷面生態流量沿用已批復的規劃或項目環評成果，均高于多年平均流量的10%。關于汛期生態流量，由于已批復的規劃或項目環評成果均小于或等于多年平均流量的30%，因而經計算核定后，除水口水庫按照多年平均流量40%泄放生態流量以外，其余30處斷面均以多年平均流量的30%作為汛期生態流量。

3.2.3入海水量控制斷面

考慮河口區域生態敏感程度，對改善三都澳灣區水動力條件具有決定作用的賽江下白石斷面，按照多年平均徑流量的75%作為年入海水量控制目標，其余3處斷面按照多年平均徑流量的60%作為年入海水量控制目標。對于90%來水頻率以上的枯水年則不考慮入海總水量控制目標。

3.2.4入海水量與生態流量雙控斷面

對于雙控斷面，普遍具有較高的生態保護目標需求，詔安斷面、鹿溪橋閘斷面非汛期和汛期分別按照多年平均流量的20%和40%設定生態流量目標，其余斷面均按照非汛期90%保障率最枯月均流量法和汛期多年平均流量的30%設定生態流量目標。入海水量方面，考慮霍童溪與賽江同樣注入三都澳灣區，因而洋中坂斷面也按照多年平均徑流量的75%作為年入海水量控制目標，其余4處斷面按照多年平均徑流量的60%作為年入海水量控制目標。

3.3 生態流量核定成果合理性檢驗

斷面生態流量控制目標能否作為實際監管的依據還需做進一步檢驗，合理的檢驗步驟一是看成果是否與區域水資源配置規劃格局相協調，二是看成果是否與斷面上游控制性樞紐的調度能力相匹配。本文提出的生態流量控制目標，已作為國家生態文明試驗區(福建)水利總體規劃編制內容的一部分，2035水平年及2050水平年的水資源配置方案均以此作為邊界條件，調算結構均可以充分支撐省域經濟社會的協調發展，在經濟與生態之間實現平衡與穩定[21]。

關于控制性樞紐的調度，霍口、白瀨等新建水庫均按照批復的生態流量開展調度，而對其他已建水庫電站，經初步調算，優化調度后均可完成生態流量泄放任務目標，對其供水和發電的損失程度有限，因而合理可行。

4 結 語

本研究提出了作為生態流量控制斷面應具備的基本特征要求及斷面選取的原則，結合福建省河流水系特點選取了44處生態流量控制斷面，并劃分為4個控制類別，進而依據水文學法提出了各斷面生態流量控制目標。未來工作中，還要根據對河口區紅樹林生態用水需求，以及對各類保護魚類棲息生境的生態需求，綜合采用多種分析方法，復核完善福建省各控制斷面的生態用水控制目標，并進一步研究優化生態流量過程監管方式。