中外水資源生態(tài)調(diào)度研究現(xiàn)狀調(diào)查

趙瓏迪

（河南省水文水資源局，河南 鄭州 450000）

水是生命的源泉，是必備的生產(chǎn)要素，是自然生態(tài)的基礎(chǔ)，社會(huì)人類賴以生存的基礎(chǔ)物質(zhì)之一，一直以來(lái)都是社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素。由于長(zhǎng)期忽視生態(tài)環(huán)境與水的問題，在水資源配置實(shí)踐中，過分強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)和生活需水，從而導(dǎo)致了河流生態(tài)環(huán)境退化、水體生物多樣性減少、地下水位下降、甚至河道斷流等諸多問題。

1 研究生態(tài)調(diào)度的意義

我國(guó)水資源分布不均勻，水資源和土地資源組合也極度不平衡，分配過于集中化，并且年際變化較大。水資源供需矛盾相對(duì)較大，導(dǎo)致了我國(guó)水資源開發(fā)與利用存在一定難度。建國(guó)后，我國(guó)政府高度重視水利工程建設(shè)，興建了一大批水利工程，取得了較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

水庫(kù)調(diào)度，主要是有效協(xié)調(diào)除害與興利之間的矛盾與利益，包括水庫(kù)防洪、供電以及蓄水等。一般情況下，管理部門在進(jìn)行水庫(kù)調(diào)度時(shí)，往往對(duì)自然生態(tài)環(huán)境以及水庫(kù)生態(tài)保護(hù)沒有給予足夠重視，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的影響。

研究學(xué)者Naiman等通過大量研究與分析后，認(rèn)為流域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)流域乃至國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展都有十分重要的作用。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，保護(hù)河流生態(tài)健康的呼聲逐漸得到重視，水資源調(diào)度本質(zhì)上也發(fā)生了巨大變化。為了有效降低大壩對(duì)河流生態(tài)環(huán)境造成的的負(fù)面影響，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)與利用，必須要高度重視河流生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，在此基礎(chǔ)上才能夠更好地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，更好地保護(hù)河流健康，推動(dòng)人類社會(huì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展[1]。

當(dāng)前學(xué)界在生態(tài)調(diào)度方面的概念并沒有統(tǒng)一界定，不同學(xué)者從不同的角度有不同的定義。研究學(xué)者Griphin通過大量研究與分析后指出，當(dāng)前水庫(kù)生態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，不僅應(yīng)滿足人們的用水需求，還要滿足生態(tài)系統(tǒng)的需求。江恕誠(chéng)提出，當(dāng)前生態(tài)調(diào)度是在各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益得到保障的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水資源的合理調(diào)度與配置，繼而將生態(tài)效益充分體現(xiàn)。蔡其華提出，各水庫(kù)根據(jù)具體情況將水庫(kù)在防洪、發(fā)電等多方面的功能充分發(fā)揮，并通過調(diào)度方式下泄適當(dāng)生態(tài)基流，促使水庫(kù)形成的負(fù)面影響處于可控范圍內(nèi)，逐步對(duì)生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)予以修復(fù)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。研究學(xué)者董哲仁等通過大量研究與分析后，提出了當(dāng)前關(guān)于河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的水庫(kù)調(diào)度方法，該調(diào)度不僅要滿足防洪、發(fā)電等基本功能，還需要考慮河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水資源的需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)度。

相對(duì)于我國(guó)，西方先進(jìn)國(guó)家關(guān)于生態(tài)調(diào)度方面的研究起步較早，并且取得了較多的研究成果，逐步進(jìn)入成熟階段，而我國(guó)仍然處于起步發(fā)展階段。當(dāng)前國(guó)內(nèi)關(guān)于生態(tài)調(diào)度方面的研究與西方先進(jìn)國(guó)家研究學(xué)者關(guān)于生態(tài)調(diào)度方面的研究探索方向有所不同，并且具備一定的特殊性。通過生態(tài)調(diào)度能夠有效將河流生態(tài)環(huán)境予以改善，并且能夠更好地協(xié)調(diào)水資源利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)這兩方面存在的矛盾，實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)資源更高效的利用[2]。

2 西方對(duì)水庫(kù)生態(tài)調(diào)度的研究過程及成果

西方先進(jìn)國(guó)家對(duì)水庫(kù)生態(tài)調(diào)度的研究開始較早，美國(guó)自1940年便開始重視河川徑流方面的問題，并將其作為一項(xiàng)重要的生態(tài)因子，而北美洲以及歐洲等多個(gè)國(guó)家隨后也開始對(duì)水庫(kù)生態(tài)調(diào)度方面予以重視，關(guān)于魚類棲息與河流流量之間的關(guān)系一度成為研究重點(diǎn)。進(jìn)入1970年后，西方國(guó)家研究學(xué)者開始圍繞水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響展開全面研究與分析。其中研究學(xué)者Schlueter通過大量研究與分析后，于1971年提出在河流開發(fā)與利用過程中，水利工程除了要滿足自身功能，還需要對(duì)河流生態(tài)多樣性和河流生態(tài)環(huán)境給予保護(hù)。研究學(xué)者Junk通過大量研究與分析后，于1982年提出了關(guān)于生態(tài)洪水脈沖的概念。而研究學(xué)者Petts，在隨后圍繞生態(tài)與水資源之間的關(guān)系，以及生物的可持續(xù)發(fā)展與和河流流量之間的關(guān)系展開全面研究。研究學(xué)者Hughe通過大量研究與分析后構(gòu)建了滿足生態(tài)需水的水庫(kù)調(diào)度模型。

關(guān)于技術(shù)方面以及理論方面的研究，主要圍繞下列兩點(diǎn)：其一，對(duì)河流流域內(nèi)水利工程與生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系與產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，逐步對(duì)水庫(kù)調(diào)度方式予以優(yōu)化；其二，分析相關(guān)技術(shù)對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，并構(gòu)建相關(guān)評(píng)估體系。1980年后，水庫(kù)調(diào)度決策中將河流生態(tài)保護(hù)作為一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容落實(shí)[3]。西方國(guó)家關(guān)于水庫(kù)生態(tài)調(diào)度方面的研究已經(jīng)逐步趨于實(shí)踐階段，各個(gè)國(guó)家在生態(tài)調(diào)度方面的工作以及取得的相關(guān)措施和成果介紹如下：

美國(guó)在1991—1996年期間，田納西河流域管理局對(duì)管理的20余個(gè)水庫(kù)展開了調(diào)度調(diào)整，以更好保護(hù)下游生態(tài)系統(tǒng)。其中一項(xiàng)重要調(diào)度措施是通過渦輪通風(fēng)設(shè)備等將水庫(kù)下泄水流的溶解氧濃度提高。古力壩以及哥倫比亞流域當(dāng)局為了更好地滿足魚類生存發(fā)展，于1980年開始優(yōu)化水利設(shè)施的調(diào)度。海洋局也從生物學(xué)角度于1995年提出相關(guān)建議，并將其納入到水利工程調(diào)度中。

澳大利亞政府為了確保水資源得以可持續(xù)利用，更好地滿足生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，提出了關(guān)于水資源的利用與分配方案，并要求各地區(qū)必須要對(duì)水依賴的生態(tài)系統(tǒng)予以評(píng)價(jià)。而這些方案必須要滿足未來(lái)五年后可能的狀況，更好地達(dá)到生態(tài)目標(biāo)。其中墨爾本大學(xué)研究學(xué)者對(duì)湯姆森河展開系列研究。

日本在1995年促進(jìn)河川趨于可持續(xù)發(fā)展，保障生育環(huán)境，與此同時(shí)也提出了關(guān)于河川與地域關(guān)系對(duì)于未來(lái)河川發(fā)展的必要性。1997年日本對(duì)河川法再次修訂，確保以往治水、疏水方面以外，還需要確保保全河川環(huán)境。

俄羅斯為了逐步將遭受嚴(yán)重?fù)p壞的生態(tài)系統(tǒng)予以恢復(fù)，對(duì)伏爾加河下游的水流調(diào)度展開了大量的可行性研究工作。1960年伏爾加格勒大壩建成以后，春季通過人造洪水的方式實(shí)現(xiàn)增加大壩下游放水，能夠有效改善農(nóng)田灌溉以及魚類發(fā)展條件。

與此同時(shí)其他國(guó)家的水庫(kù)生態(tài)調(diào)度研究也取得了一定的成果。巴西為了更好地滿足大壩下游航運(yùn)要求，并且避免對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害，嚴(yán)格規(guī)定了水電站水位不得高過72 m。非洲津巴布韋通過Desktop模型計(jì)算生態(tài)環(huán)境需水量，為水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度提供依據(jù)。

綜上所述，當(dāng)前西方國(guó)家關(guān)于水資源調(diào)度方面的研究主要關(guān)注于恢復(fù)生物多樣性及其保護(hù)方面，當(dāng)前水庫(kù)調(diào)度已經(jīng)是關(guān)系到整個(gè)流域以及生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的問題。

3 我國(guó)生態(tài)調(diào)度研究的現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)關(guān)于生態(tài)調(diào)度方面的研究仍然處于起步階段。自進(jìn)入1980年后，國(guó)內(nèi)學(xué)者開展了各魚類生存環(huán)境方面的研究。傅春和馮尚友、董哲仁等，提出要將生態(tài)學(xué)和水利學(xué)科從理論上相結(jié)合。余文公、夏自強(qiáng)等提出了要考慮建立生態(tài)庫(kù)容，以滿足河流適宜流量的需要，并對(duì)新疆大西海子水庫(kù)生態(tài)庫(kù)容方面展開了研究；鈕新強(qiáng)等圍繞三峽工程生態(tài)調(diào)度方面展開研究。研究學(xué)者劉昌明等通過大量研究與分析后對(duì)水能、水量、水沙、水鹽等方面平衡與生態(tài)需水方面的關(guān)系予以揭示。當(dāng)前國(guó)內(nèi)學(xué)界關(guān)于水庫(kù)生態(tài)調(diào)度模型的構(gòu)建主要通過兩種模式，第一種是將生態(tài)目標(biāo)作為水庫(kù)多個(gè)目標(biāo)之一予以考慮，還有的就是將水庫(kù)下游河流的生態(tài)需水作為模型約束條件來(lái)考慮。

自進(jìn)入70年代后，由于水利工程等強(qiáng)人類活動(dòng)影響，長(zhǎng)江干流魚類資源逐漸減少，為此我國(guó)大型水庫(kù)調(diào)度不能夠僅僅考慮防洪、供電等基本問題，必須要綜合考慮各方面問題。長(zhǎng)江水利委員會(huì)蔡其華于2005年指出，當(dāng)前多數(shù)水庫(kù)調(diào)度方案沒有考慮下游和庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有實(shí)現(xiàn)流域水庫(kù)群統(tǒng)一調(diào)度與管理。進(jìn)而提出逐步優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度方面的思路與對(duì)策，具體包括了落實(shí)水庫(kù)調(diào)度需要全面考慮下游水生態(tài)以及環(huán)境方面的保護(hù)，確保下泄水溫度在可控范圍，確保河流泥沙問題得以考慮，確保濕地保護(hù)方面有納入水庫(kù)調(diào)度方案中。小浪底水庫(kù)為了確保黃河不會(huì)出現(xiàn)斷流情況，確保下游生態(tài)、生產(chǎn)以及日常生活各方面用水的需求，也制定了相應(yīng)綜合調(diào)度方案。2001年黑河流域通過全線閉口、集中下泄，確保了下游生態(tài)用水量，恢復(fù)了下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，落實(shí)了國(guó)務(wù)院下批的中下游分水方案，確保生態(tài)保護(hù)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

4 總結(jié)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，水庫(kù)對(duì)生態(tài)造成的影響日益嚴(yán)重，生態(tài)調(diào)度方面的研究要得到了研究學(xué)界的重視。原水利部部長(zhǎng)汪恕誠(chéng)于2004年發(fā)表論文《論大壩與生態(tài)》，其中明確地指出了當(dāng)前水電工作者必須要重視水利水電發(fā)展過程中涉及到的生態(tài)問題，只有正確對(duì)待該方面的問題，才能夠更好地開展相關(guān)工作。學(xué)者董哲仁通過大量研究與分析后提出了關(guān)于水利工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)脅迫方面的成因，并提出了相關(guān)針對(duì)性對(duì)策。傅箐箐等于2006年提出，關(guān)于錦屏二級(jí)工程樞紐生態(tài)流量下泄過程的確定方法。關(guān)于水利工程生態(tài)調(diào)度方面的研究仍需進(jìn)一步深入，逐步完善相關(guān)研究理論對(duì)于水庫(kù)調(diào)度的實(shí)踐工作具有重要的指導(dǎo)性意義。