基于水生态系统可持续发展理念的水库调度模式探讨

李丽江

(辽宁省大伙房水库管理局浑河闸管理处，沈阳110115)

1 水库传统调度模式及其弊端

水库调度是指在确保水库大坝安全的前提下，以水库现状、管理办法、工作任务、水文水情、气象预报等为依据实施有计划、有针对性的蓄水和放水操作，以此完成对水库水量的科学调节，让有限的水资源得到最为合理的运用，使水库在防洪、灌溉、供水、抗旱等方面的作用得到充分发挥，最终使社会各领域的实际需求得到最大限度的满足。

在以往的工作中，兴利和防洪是水库调度最主要也是最常见目的，在实现兴利、防洪目标的基础上，部分水库还会兼顾航运、旅游、水产品养殖等功能，仅围绕下游河道水生态可持续发展目标而进行的水库调度比较少见，致使相当一部分大坝下游河道因缺水而出现生态失衡、环境恶化等问题。总的来讲，水库传统调度模式的缺陷主要有以下2 个方面:

1)对水生态可持续发展的关注程度明显不足。大部分水库都将主要精力放在水库社会和经济效益的更好实现方面，基于这一理念，最大程度的蓄水灌溉成为了一种普遍选择。

受此影响，水库下游河道的水量常年保持恒定状态，原有的丰枯水期变化彻底消失，不仅容易引起下游河道的干枯和石漠化问题，而且还会给河道内生物的生长和繁衍带来严重的负面影响，下游水生态环境因此遭到巨大破坏。除此之外，水库的来水截蓄作用还会在相当程度上增加下游河段水体富营养化问题的发生几率，进而造成水质污染。

2)不同水库间缺乏统一的调度管理。在同一流域内进行水库的梯级建设已经成为当前水利事业的一种常态，对于水库调度管理工作的要求也较以往发生了巨大的变化。

当时就目前的实际情况来看，部分处于同一流域内的水库尚未实现统一调度管理，仍然按照以往的工作方式独自进行运行调度。在新形势下，这种传统的调度方法不仅会造成水资源的不必要浪费，而且还容易引起用水冲突等问题［1－3］。

2 水库生态调度及其原则

从广义上讲，水库的生态调度是指在不影响水库社会和经济效益的基础上，将生态效益摆到最高位置，所用调度办法应在满足水库水生态系统可持续发展要求的同时弥补以往产生的负面影响。

从狭义上讲，水库的生态调度是指在实现水库经济效益基础上兼顾水库生态效益的调度方式。

在政府大力提倡社会经济和自然环境和谐发展的时代背景下，水库调度部门应提高对流域内水生态可持续发展问题的重视程度，通过构建高效合理的生态调度管理模式使流域内水生态系统处于可持续发展的良好状态。

为实现这一目标，水库在构建生态调度管理模式时应坚持以下6 项原则:

1)流域内各类生物生存所必需的水量要求应得到充分满足。

2)流域内各类生物对水生态环境的最低要求应得到充分满足。

3)以“排浑蓄清”原则为依据，采取切实有效的措施控制水库淤积。

4)流域内各生态因素的变化幅度应与流域处于自然状态时相当。

5)以流域自然洪水量为依据保持相应的模拟洪水。

6)流域内关键区域的用水需求必须得到满足，同时也应具备一定的应对水资源突发事件的能力。

3 水库生态调度的方法

水库传统调度方式主要以防洪抗旱作为目的，对下游生态安全和环境问题的考虑较少。以往的实践经验表明，这种做法极易引起如地下水位下降、水质恶化、河道石漠化等破坏两岸居民生存环境的问题，所以必须在了解问题产生原因的基础上，对生态调度的理念和方法进行分析和研究［4］。

1)需水总量调度，即以保证下游河道生态需水量为目标的调度方式，该方法能够让水库下游河道的生态流量保持在合理水平，对于消除用水矛盾也具有一定的作用。

2)洪水调度，即通过下游河道的“模拟洪水”为水生物的繁衍提供有利条件，除此之外，该调度方法对于防止河道淤积或冲刷、平衡河道泥沙含量也具有一定的作用。

3)泥沙调度，即依据“排浑蓄清”原则对水库水位进行合理调节，可有效减少水库淤积问题的出现。

4)水质调度，即以防止如水华、水体富营养化等水质恶化问题为目的的水库调度，对减轻河道污染具有积极作用［5］。

4 水库生态调度的理念和方法

水库生态调度的基本理念是以人水和谐发展为宗旨，以满足水库流域内水生态系统可持续发展为目的，统筹防洪、抗旱和水生态安全，使水库对所在流域水生态环境的负面影响被压缩在最低限度，同时逐步恢复水库流域内的水生态系统。以侧重点为依据，可将实际工作中的水库生态调度方法划分为以下4 类:

4.1 重点考虑流域内水生态环境的保护

通过适当的调度方法实现生态用水合理排放，以此避免如水华、水体富营养化等水质恶化问题，减少水库调度对流域内水环境、生态环境的负面影响，为流域水生态环境提供充分保护，最终使其处于可持续发展的理想状态。

其中，“生态用水合理排放”是指保护流域内水生态环境、防止其进一步恶化所对应的水生态系统用水量，根据效果的不同，可将其划分为最低生态用水量、适宜生态用水量以及最佳生态用水量三种类型。简单的讲，想要使流域内的水生态环境得到有效保护，就要让下游河道内水量不低于最低生态用水量［6］。

4.2 重点考虑流域内生态资源的保护

以水文水情的变化和流域内水生生物的繁衍习性为依据，通过科学合理、切实可行的人为调节模拟洪水过程，以此满足生活在水库下游河道中的水生动物繁衍需求。

水库大坝建成并投入运行后，河道在自然状态下的水文水情必将发生巨大改变，由于部分水生生物的生活习性与原有的水文水情存在紧密联系，因此这种变化将对其生存和繁衍产生不可忽视的影响。

在这种情况下，想要使流域内生物资源得到有效保护，就必须对传统调度方式所造成的“下游河道常年流水量处于恒定状态”进行改善。为此，调度人员应结合本地实际情况对大坝的泄水模式进行调整，通过人工模拟洪水过程的方式使河道原有的水文生态环境得到恢复，进而为河道生物的生存繁衍创造所必需的外部环境［7－8］。

4.3 重点考虑泥沙淤积

泥沙淤积问题的存在将带来上游河床抬高、水库蓄水总量下降的问题，为此，调度人员应依据“排浑蓄清”原则对水库的运行水位进行调整，以此降低入库泥沙量，避免或消除泥沙淤积问题。

在水库大坝建成投运后，上游回水面积会因为水位线的升高而不断扩大，水库上游来水流速放缓，河道水流的挟沙能力随之下滑，进而引起水库大坝内泥沙淤积的问题。从以往的实践经验来看，泥沙淤积一方面会对水库的经济、安全运行产生负面影响，另一方面也会引起一系列生态环境问题。生态调度以“排浑蓄清”原则为依据，通过采取如调节水库泄水流量等针对性措施来调整大坝放水的含沙量和流量过程，不仅有利于消除水库的泥沙淤积，同时也可保证下游河道的输沙流量，对于避免河道萎缩断流等问题的出现具有积极作用。

4.4 重点考虑下游湿地的保护

湿地生态系统是一种独特的水生态系统，同时也是大量动植物的栖居地，具有重要的科学和生态价值。在以保护下游湿地为重点的情况下，调度人员应依据流域内湿地的特点对排水总量、含沙量等进行季节性的调整，通过人工模拟流域自然状态的方式消除水库调度对湿地系统的不良影响［9］。

湿地系统虽然仅占全球面积的6%，但却为全球20%以上的生物资源提供生存环境，对保持生态系统的平衡与稳定发挥着不可替代的重要作用。在水库建成投运后，河道的水沙比例将发生巨大的变化，进而打破天然湿地原有的水沙补给规则。为此，水库调度应以下游湿地的特点为依据，通过人工模拟的方式还原湿地在自然状态下的水沙补给规则，以此将水库对湿地的负面影响降到最低。

5 水库生态调度实例分析

在长江荆江段，进入繁衍季节的四大家鱼仅会在洪水上涨时产卵，而三峡大坝对上游洪水的拦蓄作用使下游自然洪水基本消失，荆江段四大家鱼因此无法出现产卵繁衍行为。为解决这一问题，三峡水库在充分了解四大家鱼繁衍习性的基础上，结合水库水文水情变化，通过调节排水总量和时间的方式人工模拟洪水过程，有效消除了水库建设对四大家鱼产卵繁衍的负面影响［10］。

在以往的枯水时节，汉江中下游经常出现水华问题，但随着丹江口水库蓄水调节能力的不断增强以及引江济汉工程联合调度的开展，汉江下游枯水时节的河道水量有效增加，水体富营养化问题也得到了有效解决，水华爆发的次数和规模较以往大幅减少。

通过以上两个实例我们可以清楚的看到，生态调度在消除水库对下游水生态环境负面影响方面具有积极作用，对水生态系统和环境的逐步恢复具有重要意义。

6 结 语

本文从保护水库下游流域水生态系统、满足其可持续发展要求的角度出发，对生态调度的重要作用以及水库调度和运行管理中所应采取的生态调度措施进行了分析和讨论。文章认为，在新形势下，水库调度部门应在重视社会、经济效益的基础上，对生态效益给予应有关注，通过生态调度的方法保证下游流域水生态环境的安全和健康，消除或减少水库对水生态环境的负面影响，最终开创人与自然和谐发展的良好局面。

［1］王俊娜，董哲仁，等.美国的水库生态调度实践［J］.水利水电技术，2011(01):15－20.

［2］陈进，李清清.三峡水库试验性运行期生态调度效果评价［J］.长江科学院院报，2015(04):1－6.

［3］龙爱华，杨志峰，等.基于流域水资源合理配置的塔里木河流域生态调度研究［J］.冰川冻土，2013(06):1600－1609.

［4］徐薇，蔡玉鹏，等.大型水库生态调度实践及展望［J］.人民长江，2014(15):22－26.

［5］刘铭，鲁春霞，等.中国水利工程的生态效应与生态调度研究［J］.资源科学，2011(08):1418－1421.

［6］徐杨，常福宣，陈进，黄薇.水库生态调度研究综述［J］.长江科学院院报，2008(06):21－22.

［7］蔡其华.充分考虑河流生态系统保护因素完善水库调度方式［J］.中国水利，2006(02):101－105.

［8］董哲仁.筑坝河流的生态补偿［J］.中国工程科学，2006(01):54－56.

［9］董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫［J］.水利水电技术，2003(07):98－99.

［10］柯福恩，危起伟，罗俊德，杨文华.三峡工程对长江渔业资源的影响与补救措施［J］.淡水渔业，1994(01):24－27.