徐州市順堤河生態水位確定分析

任中杰，司英凡，蔡文生，司曉燊

（1.江蘇省水文水資源勘測局徐州分局,江蘇 徐州 221000；2.徐州市水務局,江蘇 徐州 221000）

河湖生態水位是為了維系河流、湖泊等水生態系統的基本功能,需要保留在河湖內符合水質要求的水位（流量）及其過程。河湖生態水位確定,是河湖水資源開發利用、節約、保護與配置、調度管理的重要基礎性工作。保障河湖生態水位,事關河湖健康,事關生態文明建設,事關高質量發展。根據水利部《2020 年重點河湖生態流量保障目標確定工作安排》中“定斷面、定目標、定保證率、定管理措施、定預警等級、定監測手段、定監管責任”的要求,2022 年3 月,徐州市水務局確定了全市河流生態水位確定及保障實施方案工作計劃,并分解落實。其中順堤河為跨縣重要河道,由徐州市水務局組織實施。結合流域已有成果,通過科學分析確定順堤河生態水位目標,有利于推動全市生態流量（水位）確定工作的進一步開展,推動徐州市水生態文明建設。

1 河道基本情況

順堤河位于江蘇省徐州市沛縣和銅山區,是湖西地區的主要引排骨干河道之一,屬淮河流域沂沭泗水系南四湖水系。順堤河依湖西大堤西側自北向南流向,從山東省魚臺縣后姚樓村起,流經徐州沛縣、銅山區,于銅山區柳新鎮藺家壩村處匯入京杭運河,依次與大沙河、楊屯河、沿河、鹿口河、五段河、鄭集河等河或平交或立交。河道全長82 km,其中,銅山區境內19 km,沛縣境內63 km（含插花地）。

1.1 地形地貌

順堤河處于黃淮平原的中部,境內無山,地形單一,全流域屬黃泛沖積平原,地面由西南向東北稍傾,地面高程從42.7 m～32.8 m,坡降1/3000～1/5000?？偟牡匦巍⒌貏萏攸c俗稱“百里平川地,十里高三尺”。

1.2 氣候

順堤河位于南四湖地區,屬暖溫帶半濕潤季風氣候區,具有大陸氣候特點,四季分明,春季氣候干燥、多風；夏季受西太平洋副熱帶暖溫氣流影響,雨量集中,氣候炎熱；秋季燥熱少雨；冬季受蒙古高壓影響,西伯利亞冷氣流南侵,天氣寒冷干燥?？諝鉂穸?、溫度、風力、降水、蒸發等隨季節變化大。區域多年平均氣溫13.5℃,7 月份平均氣溫最高,一般為25℃～26℃,1 月份平均氣溫最低,一般為1℃～2℃。無霜期200 d～215 d,多年平均日照時數2530 h。

1.3 涉水工程

順堤河涉水工程主要包括：大沙河地涵,楊屯河地涵,大屯閘,李集地涵,韓壩閘站,鹿口河地涵,五段閘站,七段閘,八段閘,岱海閘,鄭集地涵,沿湖地涵。

1.4 生態敏感區

生態敏感區包括自然保護區、濕地公園、河流生態廊道、水產種質資源保護區等。本次選取的生態敏感區主要是受水量、流量影響較大的自然保護區、濕地公園、水產種質資源保護區等生態敏感區。根據敏感區分布狀況、順堤河水資源條件及開發利用狀況、基本生態特點及生態保護需求等,梳理順堤河的生態敏感區及生態保護要求,確定順堤河生態敏感區為大運河生態敏感區。

2 生態水位確定

2.1 控制斷面選取

控制斷面的確定,應與相關水利規劃、相關生態環境規劃、水量分配方案確定的斷面相銜接,宜選擇有水文監測資料的斷面。順堤河在銅山區和沛縣縣界處建有七段閘并設有水位站,通過遙測監測水位、雨量數據,可保證生態水位確定的合理性和連續性,因此選取七段閘水位站作為生態水位控制斷面。因為閘下水面與不牢河控制斷面解臺閘上屬同一級水面且已確定,不牢河解臺閘上生態水位為30.10 m。本文僅對七段閘以上生態水位進行分析確定。

2.2 生態水位確定方法

（1）天然水位資料法

運用天然水位資料法,結合近年來現有資料,選取七段閘上水文站月平均水位進行排頻,分別計算50%、75%、90%、95%四個值進行比較。

（2）最枯月平均水位法

缺乏長系列水文資料時,采用近幾年最枯月平均水位,即近幾年中的最小值,作為基本生態環境需水量的最小值。

（3）生物空間最小需求法

此方法是通過河道內各類生物對生存空間的需求來確定最低生態水位。水位是和生物生存空間一一對應的,因此,用河道水位作為河道生物生存空間的指標。湖泊植物、魚類等為維持各自群落不嚴重衰退均需要一個最低生態水位。取這些最低生態水位的最大值,即為湖泊最低生態水位。

一般情況下,魚類是水生態系統中的頂級群落,是大多數情況下的漁獲對象。作為頂級群落,魚類對其它類群的存在和豐度有著重要作用。魚類對湖泊生態系統具有特殊作用,加之魚類對低水位最為敏感,故將魚類作為指示物。即魚類所需最低生態水位可作為河道最低生態水位。根據現場調研和相關資料,順堤河水生植物主要為野生菱角等,魚蝦類主要為鯉魚、鯽魚、鰱鳙、青蝦等。

2.3 生態水位計算

1）天然水位資料法需有節點長系列（≥30 年）的資料為基礎,七段閘水位無30 年長系列水位數據,故本文不采用此方法確定生態水位。

2）最枯月平均水位法

表1 七段閘閘上水位月水位平均成果表（廢黃河高程）

取七段閘閘上2018 年1 月以來月平均水位的最低值,為31.45 m（2022 年2 月）。

3）順堤河水生植物主要為野生菱角等,魚類主要為鯉魚、鯽魚、鰱鳙、青蝦等,根據規范中魚類水力生境參數,魚類所需水深的最低標準為魚類體長的2～3 倍。根據實測資料,順堤河內各魚種最大體長不超過0.5 m,以3 倍計算,即1.5 m。因此,生物空間最小需求法得到順堤河生態水位為31.20 m。

綜上考慮,擬確定順堤河七段閘閘上生態水位為31.20 m。

2.4 生態水位目標可達性分析

通過歷史水位資料,對已確定的最低生態水位日滿足程度進行分析評價,評價結果顯示滿足率均比較高,詳情見圖1。根據順堤河河道調查資料,七段閘閘上生物的生存高度在1.00 m～1.50 m 的河段占比為100%,大于1.50 的河段占比為77.7%。

圖1 順堤河七段閘上日平均水位滿足情況

3 生態水位監測與預警

3.1 生態水位監測

以七段閘水位站為監測對象,斷面水位為每五分鐘自動監測一次,每月旬初人工校核。各水文監測站點主要通過GPRS、CDMA和水利專網等通信方式將信息報送各管理單位。七段閘水位站水情測報嚴格執行《水情信息編碼標準》（SL 330-2011）,按要求開展生態水位控制斷面水位監測,根據每年下達的監測任務書的要求進行,監測信息自動報送；并通過水情信息交換系統報送江蘇省水文水資源勘測局,實現信息共享。

3.2 生態水位預警

根據規范,將順堤河生態水位預警分為三個等級,即藍色預警、橙色預警和紅色預警。考核斷面按照生態水位的固定增加值,分別設置預警水位閾值。生態水位+水深×10%對應藍色預警,連續3 日日平均水位低于生態水位對應橙色預警,連續7 日日平均水位低于生態水位對應紅色預警,預警時長與斷面流量報送時長一致。不同預警等級的水位控制指標見表2。

表2 考核斷面預警水位指標

3.2.1 預警發布

徐州市水務局負責發布順堤河生態水位的預警。

當七段閘上水位連續3 日低于或等于31.48 m 時,且預報水位將繼續下降時,發布藍色預警；當七段上水位連續3日低于或等于31.20 m 時,且預報水位將繼續下降時,發布橙色預警；當七段閘上水位連續7 日低于或等于31.20 m 時,發布紅色預警。

3.2.2 預警響應

當水位連續3 日日平均水位低于31.48 m 出現藍色預警時,徐州市水務局發布預警信息并通知沛縣水務局,密切關注七段閘上水位變化情況以及下泄水量情況,對泄排水量進行調節控制,密切關注水位變化情況。

當水位連續3 日日平均水位低于31.20 m 出現橙色預警時,徐州市水務局發布預警信息并通知沛縣水務局,啟動生態補水應急調度,停止向七段閘下游泄水量,保障斷面水位不再繼續減少。

當橙色預警觸發后,水位連續7 日日平均水位低于31.20 m 出現紅色預警時,徐州市水務局發布預警信息并通知沛縣水務局,啟動生態應急調度。根據蓄水工程蓄水量及降雨預測情況,采取應急措施增加補水規模,調度五段閘站、韓壩閘站翻引水補給順堤河,確保紅色預警盡快解除,斷面水位盡快回升至31.20 m 以上。

3.2.3 預警解除

徐州市水務局負責順堤河生態水位的預警解除。結合流域、區域雨水情況綜合研判,預警由高級向低級解除或直接解除。紅色預警觸發后,當七段閘水位站水位連續7 日高于31.20 m,降級為橙色預警；橙色預警觸發后,當七段閘水位站水位連續3 日高于31.20 m,且預報將繼續抬升時,降級為藍色預警；藍色預警觸發后,當七段閘水位站水位連續3 日高于31.48 m,藍色預警解除。

4 生態水位調度

將順堤河七段閘閘上生態水位31.20 m 作為調度的最低控制水位進行調度管理。

正常來水情況下,七段閘上游沿河地涵常開,五段閘站、韓壩閘站閉閘,由七段閘控制下泄流量。七段閘下游與不牢河連通,水位由解臺站控制。

當遇枯水期或特枯水年、連續枯水年順堤河入河水量不能滿足最低生態水位要求時,應適時啟動應急補水,采取應急措施增加補水規模,通過五段閘站、韓壩閘站提水入順堤河,停止七段閘下泄水,保障順堤河生態水位要求。

徐州市水務局根據實時水情、雨情、旱情、墑情、水庫蓄水量以及取用水等情況,對已下達的月水量調度方案進行調整,必要時下達實時調度指令,優化骨干水利工程調度,管控取水,確保順堤河生態水位達標。

5 結論

合理確定生態水位對重要河道保護及魚類等水生生物生境維持等方面具有重要作用。綜合考慮區域水資源情勢、水文監測站點分布和生態保護對象用水需求,合理確定生態水位代表站,以控制斷面作為生態水位保障考核指標。七段閘上生態水位保障目標為31.2 m,且生態水位目標可達性較高。正常來水情況下,按照順堤河年度水量調度計劃等確定的分配用水指標進行管控,加強代表水位站實時監測,按照區域用水總量控制指標管控河道外用水。當遇特枯水年、連續枯水年時,根據流域上游來水、外調水情況,考慮順堤河的最低生態水位要求,采取臨時限制河道外用水的應急措施,保障順堤河生態水位達標。