巢湖生態(tài)引水對(duì)改善江湖交換關(guān)系的作用研究

王化可，唐紅兵

（安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，230088，合肥）

巢湖是我國五大淡水湖之一，是長江下游重要的生態(tài)濕地，是撫育江淮兒女的母親湖。巢湖位于安徽省中部、長江下游左岸，水域面積800 km2，流域面積13 486 km2，是構(gòu)造盆地基礎(chǔ)上發(fā)育起來的典型斷陷型湖泊。巢湖水深較淺，是典型的易富營養(yǎng)化湖泊，屬于藍(lán)藻型溫帶平地湖。20世紀(jì)80年代以來，隨著流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，污染排放總量急劇增加，逐步積聚的污染負(fù)荷超出了巢湖水體的承載能力，大量營養(yǎng)元素輸入水體，使巢湖衍變成了富營養(yǎng)化的藍(lán)藻型湖泊。湖泊水質(zhì)惡化和生態(tài)功能退化問題引起了社會(huì)廣泛憂慮，區(qū)域發(fā)展面臨著重大環(huán)境制約。近年，巢湖水環(huán)境治理雖取得一定成效，但尚未從根本上有效遏制巢湖水質(zhì)惡化和湖泊富營養(yǎng)化趨勢。隨著流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，巢湖面臨著更多的生態(tài)環(huán)境壓力。

目前對(duì)巢湖的研究大多集中在地質(zhì)環(huán)境、富營養(yǎng)化、環(huán)境容量、水質(zhì)安全等方面，還有人利用遙感監(jiān)測等方法進(jìn)行研究，但對(duì)巢湖水質(zhì)改善的生態(tài)引水及水動(dòng)力需求研究較少。本文從水動(dòng)力學(xué)角度分析生態(tài)引水對(duì)江湖交換水平的貢獻(xiàn)作用，為巢湖水環(huán)境綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。

一、巢湖生態(tài)引水需求

巢湖流域地處安徽省中心地帶，巢湖的水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)事關(guān)區(qū)域和諧發(fā)展，關(guān)系安徽奮力崛起及皖江城市帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)建設(shè)的順利實(shí)施。巢湖水體污染嚴(yán)重，富營養(yǎng)化水平長期居高不下，直接威脅城鄉(xiāng)飲水安全和湖泊生命健康。巢湖閘、裕溪閘在發(fā)揮巨大的防洪、灌溉和航運(yùn)效益的同時(shí)，江湖水體交換也被人工控制，使巢湖變成了出多進(jìn)少的半封閉水域，江湖水量交換不足和水體流動(dòng)不暢問題日漸突出。

巢湖生態(tài)引水能加快江湖水量正常交換，促使巢湖水體流動(dòng)和水體更新，是一項(xiàng)增加水環(huán)境容量、提高水自凈能力、加快水環(huán)境改善、促進(jìn)水生態(tài)修復(fù)的重大生態(tài)水利措施。生態(tài)引水使江湖得以連通，既能恢復(fù)江湖生態(tài)廊道，又能促進(jìn)江湖生物交流，對(duì)營造湖泊多樣的水生環(huán)境、促進(jìn)湖泊休養(yǎng)生息有積極意義。

二、江湖溝通回顧性分析

1.江湖溝通歷史與現(xiàn)狀

巢湖歷史上與長江自然溝通并互為吞吐，其水位和水面隨江水漲落而變化，“水落山田盡赤土，水漲圩垸多蕩沒”。為減輕水旱災(zāi)害，巢湖流域進(jìn)行了堤防加固、河道整治、控湖閘站等水利工程建設(shè)，流域防洪排澇能力明顯提高，水資源和航運(yùn)條件顯著改善，徹底擺脫了長江洪水倒灌侵襲，有力保障和支撐了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但控湖工程的實(shí)施改變了原有的江湖溝通關(guān)系，為以后的水環(huán)境惡化埋下了隱患。巢湖現(xiàn)狀通江河道及相關(guān)支流有西河、兆河、裕溪河、牛屯河，但由于巢湖進(jìn)出口落差較小、江水進(jìn)退不暢、洪澇問題突出等諸多因素，現(xiàn)狀江湖交換規(guī)模受到嚴(yán)重制約，巢湖長期處于半封閉狀態(tài)。

2.控湖前后的江湖交換水量

巢湖閘建成前，長江入巢湖的江水量多年平均為 13.6億m3，1962年巢湖閘建成后，巢湖根據(jù)防洪、灌溉、航運(yùn)和供水需要實(shí)施調(diào)度，巢湖與長江水量交換已由自然吞吐變?yōu)槿斯た刂?。建閘后長江入湖水量較建閘前大幅度減少，多年平均（未計(jì)入經(jīng)兆河入湖的小部分水量）僅為1.72億m3（見表 1）。

由建閘前后各月的江湖交換水量統(tǒng)計(jì)可知，建閘后江水入湖水量大大減少，多年平均減少11.88億m3，僅為建閘前的12.6%，非汛期（10—3月）水量變化不明顯，變化主要集中在汛期前后（4—9月），減少最多的時(shí)間出現(xiàn)在 6月，減少 3.91億 m3，減幅最大的出現(xiàn)在5月，僅為同期的2.65%，見圖1。江湖交換規(guī)模受到嚴(yán)重制約，使“吞吐型”巢湖變?yōu)椤八篮?，生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重干擾，為以后巢湖水環(huán)境惡化埋下了隱患。

三、生態(tài)引水條件與可引水量分析

1.生態(tài)引水條件

（1）現(xiàn)狀引水線路

現(xiàn)狀鳳凰頸引水線路始于鳳凰頸閘站，流經(jīng)西河、兆河進(jìn)入巢湖，出湖入江線路從巢湖閘下泄經(jīng)裕溪河的裕溪閘或牛屯河的新橋閘注入長江。

（2）引水時(shí)機(jī)

巢湖具備自流自排條件的引水有兩種方式：一是先排后引，即在汛期開始的5—6月前半段，先通過自排適當(dāng)預(yù)降巢湖水位，再通過引江蓄水，以增加江湖交換水量；二是引排同步，即在汛期開始的5—6月后半段或在主汛期后的8月下旬至10月，自流引江的同時(shí)又可自流排江，邊引邊排。

（3）引水方式

根據(jù)引水時(shí)機(jī)分析，巢湖自流引水方式可歸納為：主汛前先排后引，當(dāng)上游引江口門水位上漲并有引江條件時(shí)，實(shí)施自流引江；主汛期以排定引，控制巢湖水位在8.0～8.5 m范圍情況下“能排多少引多少”；主汛后以引定排，維持巢湖水位在8.5 m，滿足供水和次年灌溉等要求時(shí)“能引多少排多少”。

（4）水位控制

巢湖汛期蓄水位為8.0～8.5 m，非汛期蓄水位為8.5～9.5 m。在西河、兆河汛期缺口水位達(dá)到9.5 m或非汛期水位達(dá)到10.5m時(shí)不得引水。

2.不同河道規(guī)?？梢糠治?/h3>

（1）河道規(guī)模

巢湖引水線路始于鳳凰頸閘站，流經(jīng)西河、兆河進(jìn)入巢湖后，從巢湖閘下泄經(jīng)裕溪河的裕溪閘或牛屯河的新橋閘注入長江。西河河底高程為5.0 m，河道底寬40～50 m，兆河河底高程為 6.3～5.5m，河道底寬 15～50m。為分析現(xiàn)狀引水線路的可引水量，本線路河道底寬分別為現(xiàn)狀及規(guī)劃河道斷面45m、90 m共3個(gè)方案。

表1 建閘前后江水入湖水量多年平均變化情況 單位：億m3

表2 巢湖現(xiàn)狀鳳凰頸引水線路歷年逐月可引水量 單位：億m3

表3 巢湖生態(tài)引水與建閘前后江水入湖水量比較 單位：億m3

（2）引水調(diào)算

采用1968—2006年外江水位和內(nèi)部入湖徑流系列資料進(jìn)行調(diào)算（過程從略），引江調(diào)算成果見表2。

由表2可知，引江線路不同河道底寬年均引江水量為1.16億～2.80億m3，在西河、兆河均為現(xiàn)狀河道斷面條件下，年均引江水量為1.16億m3。按規(guī)劃斷面河道底寬45m計(jì)算，年均引江水量為1.80億m3，河道底寬逐步擴(kuò)大到90 m，巢湖年均引江水量增加1億m3。河道底寬至90 m后，由于水動(dòng)力條件不足，引水量趨于穩(wěn)定。

（3）引水對(duì)恢復(fù)江湖交換水量的效果分析

據(jù)上述分析，當(dāng)河道底寬逐步擴(kuò)大到90m時(shí)，年引水量為2.8億m3并趨于穩(wěn)定?，F(xiàn)狀河道可引水量與巢湖建閘前后江水入湖水量比較見表3。

由表3可知，隨著河道底寬變化，可引水量在不斷增加，可引水量和巢湖建閘后江水入湖水量之和由2.88億m3（現(xiàn)狀條件）增加到4.52億m3（底寬90 m），占建閘前江水入湖水量的比例由21.2%增至33.2%，生態(tài)引水量對(duì)恢復(fù)江湖水量交換的貢獻(xiàn)為20.6%，引水效果較為明顯。

從現(xiàn)狀線路引水條件來看，要想通過自流引水把巢湖江湖交換水量完全恢復(fù)至建閘前的狀態(tài)（年入湖水量13.6億m3）幾乎不可能，這是現(xiàn)狀生態(tài)引水線路的缺點(diǎn)之一。

四、結(jié) 語

巢湖生態(tài)引水是一項(xiàng)環(huán)境綜合治理工程，具有改善巢湖水質(zhì)、重建江湖生命通道、修復(fù)水生態(tài)的作用。與其他大型富營養(yǎng)化湖泊相比，巢湖生態(tài)引水具有水源水量豐沛、自流條件優(yōu)越、通道水質(zhì)良好等特點(diǎn)，現(xiàn)狀線路不同河道底寬年均自引江水量為1.16億～2.80億m3，對(duì)恢復(fù)江湖交換水平和改善巢湖水質(zhì)有一定作用。但控湖后巢湖的生物群落及其生境發(fā)生較大變化，巢湖的生態(tài)引水量要基于巢湖生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及其制約因素，如果逐步將江湖交換水量恢復(fù)至10億m3作用水平，則需要泵站抽引配合或從生態(tài)水力學(xué)角度研究以選擇新的水動(dòng)力條件更好的水模式和引水線路。

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