水库生态调度现状与展望水库水质动态监测研究

潘腾飞

浙江广川工程咨询有限公司 浙江杭州 310000

水库是实现水资源时空科学配置，提高水资源可持续优化利用率、促进国家经济平稳发展的重要工程手段。水库的兴建改善了水资源时空分布不均的现状，降低了洪灾频度，在发电、供水、灌溉、防洪、航运等方面发挥着重要作用。然而，在水库创造巨大的社会经济效益的同时，也对流域内的生态环境造成了负面影响。一方面，水库运行投产后，破坏了河流的连续性并威胁着物种的多样性；另一方面，人们利用水库对河流径流进行人工调节，改变了河流天然径流时空分配和区域生态系统的稳定性，传统的水库调度主要以防洪和经济利益最大化为目标，没有考虑生态需求，致使河流生态环境受到了威胁和损害，如库区泥沙淤积、土壤盐碱化、下游河道缺水干涸及总溶解气体过饱和等。为了降低水库建设及运行对河流生态系统造成的负面影响，需要将水库调度方式进一步改进。国内外大量相关研究表明，水库生态调度能在一定程度上恢复受损的河流生态环境。

1 生态调度内涵

截至目前，人们关于生态调度的基本概念尚没有形成一个完整统一的认识。强调生态调度要求调度过程能够同时满足人类社会发展和河流生态系统对水资源的需求。生态调度侧重制定合理的生态调度方式来降低水库调度对河流生态系统的负面影响。提到水库生态调度是在考虑经济效益和社会效益的同时，使其达到最优生态效益的一种多目标调度手段。将生态调度归纳成为了维系和恢复河流生态系统而采取的多种水利工程调度措施的总称。指出生态调度是在实现兴利和除害的多种经济社会目标的条件下，兼顾生态基流的一种多目标水库调度手段。现阶段有关生态调度的各种探索都在强调将生态因子纳入到传统的水库调度过程中。在实际调度运行中，应该协调生态环境需水与社会经济用水之间的矛盾，削减传统水库调度对河流生态环境产生的负面影响，改善并维系河流生态系统[1]。同时，在保障河湖生态健康的前提下，适当地开发利用水资源，促进人水和谐。

2 水库生态调度优化

2.1 生态监测

采用水文水资源、水环境和水生态多专业复合技术，开展生态流量调度河段的监测与评估。开展黄河小浪底水库逐日平均下泄流量和黄河下游西霞院、花园口、夹河滩、高村、泺口和利津断面逐日平均流量分析，评估年度生态流量指标满足程度。结合河流廊道生态功能要求，评估生态流量对河流廊道生态结构、功能的影响和修复情况，并对地下水的影响进行监测和评估。调查调度影响区的陆生生态环境，分析生态水量调度对重要湿地和鸟类栖息地生态环境的影响；调查黄河下游土著及河口洄游鱼类生态环境变化情况，分析生态水量配置对重要鱼类栖息地的影响。

2.2 以生境为目标的生态调度

制造人造洪水是缓解乃至消除水库运行对下游河道造成的负面影响、恢复河道输沙输水功能的重要手段。例如，中国在黄河小浪底水库进行调水调沙实验，泄放洪水历时11d，平均流量2740m3/s，通过人造洪水输沙入海，减少了下游河道的淤积。日本对大坝下游放水、将蓄沙堰中沉积的泥沙释放至下游，此外还设置了排沙闸设施，使泥沙供给、输移对自然环境的影响得到恢复[2]。生态调度对河流下游鱼类丰富度与河岸侵蚀的影响，结果表明随着生态流量的升高，河岸受侵蚀程度下降，河岸生境得到改善，然而鱼类丰富度并没有随水流量的升高而增加。通过对美国爱达荷州Snake河流上大坝的生态调度，适量增加季节性枯水流量，能够提高下游底栖生物群落栖息地的可利用性。低水位泄空冲刷、“高渠”拉沙、异重流排沙的调度方式被应用于新疆头屯河水库调度中，使水库的有效库容增加了828万m3，防洪调蓄能力增强，不仅延长了水库寿命，还扩大了水库的兴利效益。人为活动干扰和气候变化的影响导致河口芦苇群落退化、沼泽湿地生态功能、水文功能逐年下降，进而影响鸟类等群落结构的变化。

3 生态调度的研究展望

在过去几十年里，生态调度研究逐渐受到各界人士的重视，其研究内容也发生着深刻的变化。早期的研究主要以单因子生态调度为主，即以满足下游河道最小生态环境流量为目标进行的生态调度。考虑生态问题比较片面单一，主要通过增加水量以改善水质。随着理论研究的深入和生态调度实践经验的累积，水库调度方式也越来越丰富，梯级调度、联合调度、分层取水调度等手段越来越多地应用在水库调度实践中。虽然生态调度研究已取得一系列的成果，但是对生态调度物理机制的研究仍旧匮乏，大量基于经验统计的生态调度工作难以从本质上解决经济发展与生态效益之间的矛盾，因此从机理层面构建生态调度模型是目前亟待解决的问题，也将成为生态调度领域的新热点。此外，如何对生态调度的效果特别是对水生态系统健康的效果进行量化，也是当今亟待解决的现实问题[3]。

4 结语

生态调度是在兼顾水库调度的社会、经济效益的同时重点考虑生态因素。本文针对生态调度问题展开，阐释了生态基流的概念，介绍了生态需水量的计算方法；综述了不同学者对生态调度内涵的理解；总结了国内外水库生态调度研究进展，分别从基于生态的水量调度、泥沙调度、水质调度、其他生态因子调度四个方面展开。在生态调度研究的基础上，进一步讨论了综合调度概念、分类、实施等问题。