臨淮崗水資源綜合利用工程生態效應分析

李君廷

(安徽省臨淮崗洪水控制工程管理局,安徽 合肥 230088)

1 臨淮崗工程概況

臨淮崗洪水控制工程,也稱臨淮崗水利樞紐工程,是淮河防洪體系中的關鍵性工程,是中國治淮19項骨干工程之一,也是國家“十五”計劃的重點項目。該工程位于淮河干流中游的霍邱縣和潁上縣交界處,距上游淮河源頭約490km,距下游正陽關28km,集水面積42160km2。臨淮崗工程建成后,與上游山谷水庫、中游行蓄洪區、各類堤防及茨淮新河、懷洪新河等共同組成淮河中游多層次綜合性的防洪體系,主要任務是調蓄洪水、削減洪峰,使淮河中游正陽關以下主要防洪保護區防洪標準由不足50年一遇提高到100年一遇,確保淮北大堤和沿淮重要工礦、城市等安全。

臨淮崗工程涉及河南、安徽兩省,主體工程跨安徽省霍邱縣、潁上縣、阜南縣,控制面積4.22萬km2,為Ⅰ等大(1)型工程,正常運用洪水標準為100年一遇,設計洪水位28.41m,滯洪庫容85.6億m3;校核洪水位29.49m,滯洪庫容121.3億m3。工程主要包括主壩、南北副壩及穿壩建筑物、臨淮崗船閘、深孔閘、淺孔閘、姜唐湖進洪閘、上下游引河等。臨淮崗工程于2006年11月建成,2007年6月通過竣工驗收,工程榮獲大禹獎、詹天佑獎和魯班獎,并入選國家“百年百項杰出土木工程”。工程總體布置見圖1。臨淮崗復線船閘和臨淮崗魚道項目正在緊張建設過程中,不久也將投入使用。

圖1 臨淮崗洪水控制工程總體布置

2 臨淮崗水資源綜合利用工程規劃

2.1 背景及依據

臨淮崗工程的主要功能是“戰略臨淮崗”,即臨淮崗作為控制淮河干流洪水的關鍵工程和提高淮河中游防洪標準的戰略工程,戰略防御淮河50年以上一遇的特大洪水,啟用概率低。無洪水時,工程維持河道自然泄流。當淮河上、中游發生大洪水,且沿淮行蓄洪區均已充分運用,正陽關以下流量仍超過河道設計泄洪能力時,啟用臨淮崗工程控泄洪水,使正陽關以下河道泄量不超過設計流量1萬m3/s。

面對新形勢、新格局、新要求,為保障區域經濟社會可持續發展,結合《淮河流域綜合規劃(2012—2030年)》《國務院關于淮河防御洪水方案的批復》等重要規劃及文件精神,依據淮河流域水資源開發和應用現狀、經濟社會發展形勢和需求,迫切要求建設“資源臨淮崗”,使臨淮崗在供水、航運、發電、生態保護等方面發揮綜合作用,更好、更快地實現工程高質量發展,為淮河生態經濟帶建設和現代化美好安徽建設貢獻“臨淮崗”力量。淮河流域中游,特別是沿淮淮北地區存在水資源短缺的情況,發揮臨淮崗工程蓄水興利的作用,進一步優化調度洪水和流域治理開發,對臨淮崗工程提出了在確保防洪安全和不影響排澇的前提下,應兼顧水資源利用,發揮綜合效益。

臨淮崗水資源綜合利用工程已被列為國務院150項重大水利工程,目前正處于可行性研究報告編制階段。

2.2 規劃內容

臨淮崗水資源綜合利用工程是在確保臨淮崗洪水控制工程原有的防洪蓄洪功能發揮和盡量減少蓄水影響的前提下,通過適度蓄水增加水資源有效利用,為安徽省阜陽市和六安市部分區縣、河南省淮濱縣和固始縣部分鄉鎮等提供城鄉居民生活用水和農業灌溉用水。工程實施后可充分發揮臨淮崗工程的蓄水作用和水資源綜合利用效益,有效緩解沿淮淮北地區水資源供需矛盾,提高區域水資源安全保障能力,對實施鄉村振興戰略、促進區域經濟社會的可持續發展具有重要意義。

水資源綜合利用工程通過工程和非工程措施,對臨淮崗工程及受其蓄水影響的上游水利工程進行加固改造,確保工程防洪安全,再根據汛期和非汛期水情雨情調度臨淮崗深孔閘和淺孔閘,以抬高上游水位形成永久水域和河灘濕地,增加蓄水量,充分實現臨淮崗洪水資源化利用,在確保“戰略臨淮崗”的同時實現“資源臨淮崗”。工程建成后,按上游23.0m蓄水位測算,年均供水量約7.2億m3。工程蓄水暫行方案如下:

a.非汛期(10月1日至次年4月30日),臨淮崗壩上水位按23.0m控制。

b.非主汛期(5月1日至6月15日及8月15日至9月30日),臨淮崗壩上水位按21.0～21.5m控制。期間若發生洪水,通過深孔閘、淺孔閘及時敞泄。

c.主汛期(6月15日至8月15日),及時敞泄。

臨淮崗壩上河道蓄水水位-庫容關系曲線見表1。

表1 臨淮崗壩上河道蓄水水位-庫容關系曲線

續表

3 臨淮崗水資源綜合利用工程生態效應分析

3.1 基本概念

生態文明是人類為保護和建設美好生態環境而取得的物質成果、精神成果和制度成果的總和,是貫穿于經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設全過程和各方面的系統工程,反映了一個社會的文明進步狀態。因此,興建水利工程,應盡量發揮對生物的有利效應,避免和減輕不利影響,水利工程引起的生物個體、種群、群落及其生存環境的變化,正在引起人們的關注和重視,建成結構合理、功能互補、安全可靠的水資源綜合利用體系變得越發重要。

水利工程使環境改變,例如水庫工程使陸地變為水域,淺水變為深水,流水變為靜水等,都影響著生物生存環境。生物對這種變化的反應,以多種形式表現出來,主要有迫遷、阻隔、增殖、傷害、分布變化和病源生物擴散等。發揮水利工程生態效應,是指在水利工程的建設與運行中,通過工程和非工程措施盡可能避免或減輕對自然生態的影響,要充分評估工程的社會、經濟、生態等效應,堅持生態優先,形成各有側重、各具特色的生態環境,注重驗證水利工程的生態效應,科學有效地進行評價并根據實際情況采取有效措施以增加正生態效應,減少負生態效應。

3.2 工程生態效應分析

3.2.1 對上游水域、生態濕地的影響

臨淮崗洪水控制工程蓄水后,壩上蓄水面積和庫容迅速擴大,新增了壩上約100km河段、約200.0km2的永久水域和河灘濕地,增加的蓄水量約在1.5億～2.0億m3之間(見圖2)。

圖2 臨淮崗水資源綜合利用工程淹沒區范圍示意圖(蓄水至23.0m)

上游水面濕地和蓄水庫容的增加,提升了庫區周邊及鄰近區域范圍內的空氣濕度,促進了綠色植物和藻類的生長,形成了湖泊型生態濕地系統,保護了生態環境,保持了生物多樣性,促進了周邊經濟的發展。

3.2.2 對下泄生態基流及生態水量的影響

工程實施后,有利于改善淮河中游生態基流調控,提高相機補給壩下河段生態基流的能力,減少了干旱年份淮河中游河道斷流概率,保證了臨淮崗壩下生態下泄流量。未來,將建立生態流量監管平臺,實時預警與動態監管,按月通報河湖生態流量達標情況,將生態流量斷面達標情況納入最嚴格水資源管理制度考核,推動流域區域生態保護和高質量發展。

根據《淮河流域水資源保護規劃》(2016—2030年),利用上游王家壩、下游蚌埠閘斷面生態流量,推算出臨淮崗斷面需下泄生態流量分別為24.39m3/s(10月至次年3月)、27.96m3/s(4—5月)、52.90m3/s(6—9月)。通過對多年統計數據進行分析,臨淮崗斷面多年月平均下泄水量均大于各時段生態需水量,能滿足下游河道生態保護需要,對提升下游生態效應提供了有力的保障。工程實施前后下泄水量與生態水量目標值見表2。

表2 工程實施前后下泄水量與生態水量目標值 單位:億m3

3.2.3 對臨淮崗上游保護區及生物的影響

工程實施后,非汛期水位將抬升至23.0m,對臨淮崗上游環境敏感區非汛期生態影響分析如下:

a.潁上八里河自然保護區部分位于臨淮崗上游的邱家湖行洪區和淮河灘地,工程實施后將淹沒占保護區各功能區面積1.2%的核心區、14.1%的緩沖區和5.6%的試驗區,淹沒區水深約0.5～3.0m,對鳥類在該部分灘地攝食和棲息產生輕微不利影響。

b.河南固始淮河濕地省級自然保護區位于淮河和史灌河交匯處,灘地高程為22.0～25.0m,工程實施后將淹沒其8.4%的核心區。淹沒區水深約1.0m,可能會使該部分區域喜陸地攝食和棲息的鳥類遷移至其他適合的區域。

c.安徽阜南王家壩國家濕地公園位于濛河分洪道南北兩堤之間,灘地高程21.0～26.0m,工程實施后將淹沒占濕地總面積49.0%的濕地公園,淹沒區水深約0～2.0m,影響在該部分陸地攝食和棲息的鳥類。

d.淮河阜陽段橄欖蟶蚌國家級水產種質資源保護區,范圍為王家壩上游約5km處的洪河口至臨淮崗上游22km處的潤河鎮王集村,工程實施后將淹沒部分灘地,平均水位升高0～3.5m,適于橄欖蟶蚌棲息的水下硬質泥沙底質面積大幅增加,將有利于橄欖蟶蚌生長。

e.壩上形成約100km河段、約100.0km2的永久水域,蓄水量約在1.5億～3.4億m3之間,最大水深為8.0m,極大地改善了魚類的生長環境,有利于淮河特有稀有野生魚種的保護和繁衍。

3.2.4 對臨淮崗下游保護區及魚類的影響

工程實施后,非汛期多年平均逐月下泄水量與工程前相比有所減少,但減少幅度不大,可控制在0～15.0%。在魚類繁殖期(4—7月),減少幅度為0～4.0%,對下游魚類繁殖影響不大。臨淮崗魚道工程于2022年7月投入使用,主要過魚對象為產漂流性卵魚類,兼顧產黏性卵魚類。魚道工程先于本工程實施完成并發揮效益,樞紐運行方式改變對魚類的影響不大。另臨淮崗至蚌埠閘段淮河淮南段長吻國家級水產種質資源保護區、淮河荊涂峽鯉長吻國家級水產種質資源保護區和淮河蚌埠段四大家魚長春鳊省級水產種質資源保護區,均不受本工程影響。

3.2.5 對水質的影響

臨淮崗水資源綜合利用工程實施后,庫區匯入水體水質良好,水力停留時間較現狀實驗性蓄水稍微增加。降低水體流動速度,延遲水體滯留時間,有利于懸浮物的沉降,能夠持續改善水質。同時,水流速度減緩,對藻類活動也有一定的促進作用,產生的MgCO3與CaCO3沉淀會降低水體硬度,減輕水體污染物含量。

根據2010年汛后以來的實驗性蓄水情況,臨淮崗壩上水面未發生藻類暴發的情況。規劃期水位抬高后,河道型庫區水力停留時間較現狀增加天數不多,庫區營養元素累積狀況與現狀變化不大。汛期來水量較大,開閘放水量同比增大,當高溫易發生水華時,不會蓄積大量靜態水體,因此,臨淮崗壩上水體發生水華的可能性極其微小。

3.2.6 對阜陽地區地下水的影響

安徽省阜陽市因地表水資源長期短缺,集中大量抽取深層地下水而導致地下水位區域性持續下降,1970—2000年地下水位埋深由5.0m下降到60.0m,地面沉降量900mm,見圖3。目前地下水漏斗中心水位埋深已超過80.0m,地面沉降量最大達1837mm。

圖3 阜陽市1970—2000年地下水位與地面沉降量變化趨勢

臨淮崗工程蓄水可使沿淮阜陽地區供水水源得到持續優化和改善,有效補給地表水和地下水,同時會置換出部分地下水的開發利用量,抑制中深層地下水超采,逐步回升地下水,緩解因地下水過度開采引發的地下水位下降、地面沉降、土壤沙化、水質污染等一系列生態環境問題。

3.2.7 對4A級臨淮崗風景區、臨淮崗國家水利風景區的影響

壩上水位的抬升使壩前水體面積增加幾十倍,有效改善了工程大壩核心區域的生態景觀,壩前大面積的裸露干旱河灘在蓄水后將成為河道型水庫水面及大面積河灘濕地,極大地豐富了4A級臨淮崗風景區、臨淮崗國家水利風景區的景觀內容和觀賞價值。臨淮崗在風景區蓄水后自然環境得到了改善,在保障水利工程功能不受影響的情況下,為人民群眾創造了一個更加貼近自然休閑娛樂的場所,達到人與自然和諧相處的目的。

4 生態保護建議

4.1 樹立人與自然和諧相處的理念

對臨淮崗水資源綜合利用工程實施過程中的生態環境問題要高度重視,以人與自然和諧相處的理念去處理其中的利害關系,促進水利工程與區域特色的協調性,提升人們對水利設施的親近感,發揮水利工程的經濟功能、生態功能和觀賞功能,以人為本,保證淮河流域生態經濟圈可持續發展。

4.2 方案比選,充分論證

進行水資源綜合利用工程蓄水方案比選,結合臨淮崗工程及周邊地區實際情況,充分論證各方案對生態環境的影響,堅持生態優先原則,確定適當的蓄水水位,充分考慮地區差異等因素,通過廣泛協商,研究制定臨淮崗水資源綜合利用的水量分配體系和相應的管理辦法。

4.3 與工程同步進行生態環境影響監測

針對臨淮崗水資源綜合利用工程實施后可能影響的生態環境因素設置必要的觀測監測系統,做好詳細記錄與分析研究,如可定期利用衛星遙感遙測圖片、無人機巡航對蓄水前后工程周邊環境的變化情況進行跟蹤記錄,及時分析變化趨勢,采取相應的治理措施。

4.4 開展“富自然功能、協調流域建設”研究

利用臨淮崗水資源綜合利用工程契機,聯合淮河流域相關單位積極開展“富自然功能,協調流域建設”研究,主要研究如何降低自然水循環的極值過程,加強自然水循環與社會水循環的匹配過程,減少社會水循環過程對自然水循環的干擾,促進自然水循環和社會水循環融洽和互補。這既是流域綜合治理的迫切需要,也是人類文明發展的必然趨勢。

5 結 語

要按照“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思路,堅定不移走生態優先、綠色發展之路,加強臨淮崗工程生態效應方面的準確分析與評估,采取有效措施,充分發揮工程的生態效益,為淮河流域經濟帶可持續發展提供水資源保障。臨淮崗水資源綜合利用工程生態效應研究應堅持如下原則:以人為本、利大于弊,有利于提高淮河中上游水資源利用水平,優化淮河流域水資源配置,緩解淮北地區水資源供需矛盾,有利于改善淮河干流生態環境,有利于對淮河干流不同量級洪水進行控制,為臨淮崗以下河段的排澇創造有利條件;結合行蓄洪區調整,減少臨淮崗以下河段行、蓄洪區使用概率。總之,臨淮崗水資源綜合利用工程的建設,要實現打造淮河上游生態濕地,改善淮河干流水質,增加淮河干流環境容量,補充阜陽地區地下水的目的,為區域發展提供較大的生態效益、經濟效益和社會效益。■