水庫(kù)生態(tài)調(diào)度現(xiàn)狀與展望水庫(kù)水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究

潘騰飛

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水庫(kù)是實(shí)現(xiàn)水資源時(shí)空科學(xué)配置，提高水資源可持續(xù)優(yōu)化利用率、促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展的重要工程手段。水庫(kù)的興建改善了水資源時(shí)空分布不均的現(xiàn)狀，降低了洪災(zāi)頻度，在發(fā)電、供水、灌溉、防洪、航運(yùn)等方面發(fā)揮著重要作用。然而，在水庫(kù)創(chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也對(duì)流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境造成了負(fù)面影響。一方面，水庫(kù)運(yùn)行投產(chǎn)后，破壞了河流的連續(xù)性并威脅著物種的多樣性；另一方面，人們利用水庫(kù)對(duì)河流徑流進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，改變了河流天然徑流時(shí)空分配和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的水庫(kù)調(diào)度主要以防洪和經(jīng)濟(jì)利益最大化為目標(biāo)，沒(méi)有考慮生態(tài)需求，致使河流生態(tài)環(huán)境受到了威脅和損害，如庫(kù)區(qū)泥沙淤積、土壤鹽堿化、下游河道缺水干涸及總?cè)芙鈿怏w過(guò)飽和等。為了降低水庫(kù)建設(shè)及運(yùn)行對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成的負(fù)面影響，需要將水庫(kù)調(diào)度方式進(jìn)一步改進(jìn)。國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)研究表明，水庫(kù)生態(tài)調(diào)度能在一定程度上恢復(fù)受損的河流生態(tài)環(huán)境。

1 生態(tài)調(diào)度內(nèi)涵

截至目前，人們關(guān)于生態(tài)調(diào)度的基本概念尚沒(méi)有形成一個(gè)完整統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。強(qiáng)調(diào)生態(tài)調(diào)度要求調(diào)度過(guò)程能夠同時(shí)滿足人類(lèi)社會(huì)發(fā)展和河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水資源的需求。生態(tài)調(diào)度側(cè)重制定合理的生態(tài)調(diào)度方式來(lái)降低水庫(kù)調(diào)度對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響。提到水庫(kù)生態(tài)調(diào)度是在考慮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí)，使其達(dá)到最優(yōu)生態(tài)效益的一種多目標(biāo)調(diào)度手段。將生態(tài)調(diào)度歸納成為了維系和恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)而采取的多種水利工程調(diào)度措施的總稱。指出生態(tài)調(diào)度是在實(shí)現(xiàn)興利和除害的多種經(jīng)濟(jì)社會(huì)目標(biāo)的條件下，兼顧生態(tài)基流的一種多目標(biāo)水庫(kù)調(diào)度手段?，F(xiàn)階段有關(guān)生態(tài)調(diào)度的各種探索都在強(qiáng)調(diào)將生態(tài)因子納入到傳統(tǒng)的水庫(kù)調(diào)度過(guò)程中。在實(shí)際調(diào)度運(yùn)行中，應(yīng)該協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境需水與社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水之間的矛盾，削減傳統(tǒng)水庫(kù)調(diào)度對(duì)河流生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響，改善并維系河流生態(tài)系統(tǒng)[1]。同時(shí)，在保障河湖生態(tài)健康的前提下，適當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)利用水資源，促進(jìn)人水和諧。

2 水庫(kù)生態(tài)調(diào)度優(yōu)化

2.1 生態(tài)監(jiān)測(cè)

采用水文水資源、水環(huán)境和水生態(tài)多專業(yè)復(fù)合技術(shù)，開(kāi)展生態(tài)流量調(diào)度河段的監(jiān)測(cè)與評(píng)估。開(kāi)展黃河小浪底水庫(kù)逐日平均下泄流量和黃河下游西霞院、花園口、夾河灘、高村、濼口和利津斷面逐日平均流量分析，評(píng)估年度生態(tài)流量指標(biāo)滿足程度。結(jié)合河流廊道生態(tài)功能要求，評(píng)估生態(tài)流量對(duì)河流廊道生態(tài)結(jié)構(gòu)、功能的影響和修復(fù)情況，并對(duì)地下水的影響進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估。調(diào)查調(diào)度影響區(qū)的陸生生態(tài)環(huán)境，分析生態(tài)水量調(diào)度對(duì)重要濕地和鳥(niǎo)類(lèi)棲息地生態(tài)環(huán)境的影響；調(diào)查黃河下游土著及河口洄游魚(yú)類(lèi)生態(tài)環(huán)境變化情況，分析生態(tài)水量配置對(duì)重要魚(yú)類(lèi)棲息地的影響。

2.2 以生境為目標(biāo)的生態(tài)調(diào)度

制造人造洪水是緩解乃至消除水庫(kù)運(yùn)行對(duì)下游河道造成的負(fù)面影響、恢復(fù)河道輸沙輸水功能的重要手段。例如，中國(guó)在黃河小浪底水庫(kù)進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙實(shí)驗(yàn)，泄放洪水歷時(shí)11d，平均流量2740m3/s，通過(guò)人造洪水輸沙入海，減少了下游河道的淤積。日本對(duì)大壩下游放水、將蓄沙堰中沉積的泥沙釋放至下游，此外還設(shè)置了排沙閘設(shè)施，使泥沙供給、輸移對(duì)自然環(huán)境的影響得到恢復(fù)[2]。生態(tài)調(diào)度對(duì)河流下游魚(yú)類(lèi)豐富度與河岸侵蝕的影響，結(jié)果表明隨著生態(tài)流量的升高，河岸受侵蝕程度下降，河岸生境得到改善，然而魚(yú)類(lèi)豐富度并沒(méi)有隨水流量的升高而增加。通過(guò)對(duì)美國(guó)愛(ài)達(dá)荷州Snake河流上大壩的生態(tài)調(diào)度，適量增加季節(jié)性枯水流量，能夠提高下游底棲生物群落棲息地的可利用性。低水位泄空沖刷、“高渠”拉沙、異重流排沙的調(diào)度方式被應(yīng)用于新疆頭屯河水庫(kù)調(diào)度中，使水庫(kù)的有效庫(kù)容增加了828萬(wàn)m3，防洪調(diào)蓄能力增強(qiáng)，不僅延長(zhǎng)了水庫(kù)壽命，還擴(kuò)大了水庫(kù)的興利效益。人為活動(dòng)干擾和氣候變化的影響導(dǎo)致河口蘆葦群落退化、沼澤濕地生態(tài)功能、水文功能逐年下降，進(jìn)而影響鳥(niǎo)類(lèi)等群落結(jié)構(gòu)的變化。

3 生態(tài)調(diào)度的研究展望

在過(guò)去幾十年里，生態(tài)調(diào)度研究逐漸受到各界人士的重視，其研究?jī)?nèi)容也發(fā)生著深刻的變化。早期的研究主要以單因子生態(tài)調(diào)度為主，即以滿足下游河道最小生態(tài)環(huán)境流量為目標(biāo)進(jìn)行的生態(tài)調(diào)度?？紤]生態(tài)問(wèn)題比較片面單一，主要通過(guò)增加水量以改善水質(zhì)。隨著理論研究的深入和生態(tài)調(diào)度實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的累積，水庫(kù)調(diào)度方式也越來(lái)越豐富，梯級(jí)調(diào)度、聯(lián)合調(diào)度、分層取水調(diào)度等手段越來(lái)越多地應(yīng)用在水庫(kù)調(diào)度實(shí)踐中。雖然生態(tài)調(diào)度研究已取得一系列的成果，但是對(duì)生態(tài)調(diào)度物理機(jī)制的研究仍舊匱乏，大量基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的生態(tài)調(diào)度工作難以從本質(zhì)上解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)效益之間的矛盾，因此從機(jī)理層面構(gòu)建生態(tài)調(diào)度模型是目前亟待解決的問(wèn)題，也將成為生態(tài)調(diào)度領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。此外，如何對(duì)生態(tài)調(diào)度的效果特別是對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)健康的效果進(jìn)行量化，也是當(dāng)今亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)調(diào)度是在兼顧水庫(kù)調(diào)度的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)重點(diǎn)考慮生態(tài)因素。本文針對(duì)生態(tài)調(diào)度問(wèn)題展開(kāi)，闡釋了生態(tài)基流的概念，介紹了生態(tài)需水量的計(jì)算方法；綜述了不同學(xué)者對(duì)生態(tài)調(diào)度內(nèi)涵的理解；總結(jié)了國(guó)內(nèi)外水庫(kù)生態(tài)調(diào)度研究進(jìn)展，分別從基于生態(tài)的水量調(diào)度、泥沙調(diào)度、水質(zhì)調(diào)度、其他生態(tài)因子調(diào)度四個(gè)方面展開(kāi)。在生態(tài)調(diào)度研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論了綜合調(diào)度概念、分類(lèi)、實(shí)施等問(wèn)題。