基于水体自净能力恢复的水能过度开发河流生态流量恢复目标的确定

许 玉

(新疆博衍水利水电环境科技有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

0 引 言

2016年党中央印发的《长江经济带发展规划纲要》明确提出：“把保护和修复长江生态环境摆在首要位置……努力建成上中下游相协调、人与自然和谐的绿色生态廊道”。2017年原环境保护部、国家发展改革委、水利部联合印发《长江经济带生态环境保护规划》，以保护一江清水为主线，水资源、水生态、水环境三位一体统筹推进，强调贯彻“山水林田湖是一个生命共同体”理念，坚持保护优先、自然恢复为主的原则，统筹水陆，统筹上中下游，系统开展重点区域生态保护和修复。此后不仅是长江流域，全国水能开发的主要省市均开展了境内水电开发工程排查工作，以期系统解决、恢复和改善水电开发造成的河道断流、水体净化能力下降、水生生态系统退化等生态环境损害问题[1]。

在水电工程环境保护措施体系中，生态流量泄放是维护河流生态系统健康和稳定的最根本措施，需要在调查河流已有生态环境问题，考虑河流生态维持需求的基础上合理确定。

1 生态流量的概念与保护对象类型

1.1 生态流量概念

生态流量是为维护河流水生态系统结构和生态功能需保留在河道内的流量、水量及过程要求，是修复河流生态、保障河流健康的重要支撑条件，其确定要以河流生态保护对象及其用水需求为出发点[2]。河流生态流量一般包括生态基流、分水期生态流量、敏感生态流量等。

(1)生态基流。生态基流是维持河流基本形态和生态功能，防止河道断流、维持水体自净能力，需保留在河道内的最小流量。

(2)分水期生态流量。分水期生态流量是根据河流水资源条件及水文丰枯变化特点，对丰平枯等不同水期或不同时段分别确定的生态流量，有利于维持关键性物种的最小及适宜生境、促进河流生态廊道水流连续性、维护河湖水域空间结构稳定等。

(3)敏感生态流量。敏感生态流量是指河流生态敏感区在敏感期内维持正常生态功能所需的流量(水量)及其过程，主要针对重要湿地、河谷林草保护、重要水生生物栖息生境保护、河口生态保护及防潮压咸等用水要求。

1.2 生态流量保护对象类型

河流生态保护对象包括河流生态廊道、敏感生态保护对象两大类。其中，河流生态廊道功能维护主要是河流生态廊道基本形态和生态功能的保护或修复，包括水流连续性维持、水源涵养保护、水体自净能力维持、退化河段生态修复等。敏感生态保护对象保护主要是重要生态敏感区及特殊生态保护对象的保护，包括鱼类等栖息生境保护、重要湿地保护、河谷林草维持、涉水景观维护、河口防潮压咸、河道输沙用水保障等[3]。

2 案例研究

2.1 西洱河水能开发与环境现状

西洱河是洱海唯一天然出水河道，为漾濞江左岸支流，是连接洱海和漾濞江的天然通道，它在云南省大理市大观邑附近接纳洱海出湖水量后由东向西流经大理市下关镇天生桥、四十里桥、太邑等地，后沿漾濞县境西流至平坡村附近注入漾濞江后汇入澜沧江；河流全长23 km，河道大多穿行于深山峡谷之间，天然落差约610 m，河道坡降2.65%，其水文情势主要受洱海出流和梯级电站发电运行引水的影响。

西洱河水能开发较早，在20世纪七八十年代左右就建有4座拦河引水式电站，首尾相接，依靠洱海向西洱河的泄水发电，曾是云南省境内的重要电源点。2004年，云南省人民政府对《洱海保护条例》进行了修订，将洱海最低运行水位提高至1 964.3 m，条例规定“洱海实行取水许可制度，坚持计划用水、节约用水，保证城乡生活用水，优先安排农业用水，合理分配工业用水和发电用水”。该条例修订实施后，通过洱海与西洱河之间的出湖节制闸控制下泄水量，以保证洱海运行水位控制要求，导致洱海向西洱河泄水减少。西洱河各级电站均无生态流量泄放设施，电站以可引水量全部引入发电系统发电，造成各级电站坝址至电站厂房间河段断流，形成约19 km的脱水河段，占西洱河总河长的81.5%。受洱海运行水位调控、出湖节制闸泄流量减少的影响，4级电站发电量也逐年减少。

水生生态方面，西洱河比降大、岸坡陡峻、水流湍急、落差集中使得漾濞江鱼类很难上溯到西洱河栖息，对鱼类形成了天然阻隔；而洱海向西洱河泄流又受控于出湖闸，上下堵截造成天然状况下西洱河鱼类资源不丰富。西洱河梯级电站均为引水式开发，未布设生态流量下泄设施，除汛期9—11月间的个别月份外，其余月份电站闸(坝)下均基本断流，汛期水量也大量减少，形成了闸坝前壅水区—减脱水河段的格局，鱼类生境严重恶化。

西洱河从出湖节制闸～西洱河一级电站拦河坝间河段水质控制目标为Ⅲ类，西洱河一级电站拦河坝～入漾濞江间河段水质控制目标为Ⅳ类。现状西洱河上段受洱海出水水质影响，水质良好；下段受大理城区及洱海周边集镇生活污水排入及河流流态流程恶化影响，水质超标。

2.2 西洱河下泄生态流量的确定

基于对西洱河现有生态环境问题及生态保护的实际需求的调查，西洱河水生生境已严重受损，难以通过恢复河流水量达到重现水生生态系统；同时西洱河为峡谷深切河流，沿河无河谷林草分布。而大理市及周边城镇均将西洱河作为接纳水体，故应从恢复西洱河水体自净能力、水质达标控制出发，估算西洱河生态流量的泄放要求。

2.2.1 计算边界条件

(1)西洱河水质控制目标：西洱河主要污染源大理市污水处理厂、洱海环湖截污等工程的排口均位于一级电站拦河坝以下河段，根据《云南省地表水环境功能区划》拟定该河段水质目标为IV类，主要控制指标为NH3_N、COD、TP。

(2)洱海出湖水质条件：根据洱海水质公报，总体上洱海1—4月均能满足Ⅱ类水质目标，其余时段均有波动，可达到Ⅲ类水质。

(3)西洱河污染负荷：西洱河入河污染负荷如表1所示。

表1 西洱河入河污染负荷

2.2.2 生态流量估算

根据上述边界条件，从偏安全角度，采用零维完全混合模式，估算西洱河达到水质控制目标逐月所需最大水量，详见表2。西洱河TP达标所需水量最大，最大流量为8月的3.03 m3/s。

表2 西洱河水质达标流量计算

2.2.3 生态流量拟定

目前洱海下泄西洱河的径流过程完全受出湖节制闸人为调控，已非天然出湖过程。根据洱海多年平均天然入湖径流特性，6—11月入湖径流量占全年的79.7%，为多水期；12月—次年5月入湖径流量占全年的30.3%，为少水期。以现行环保基本要求计算西洱河生态流量控制要求为：6—11月下泄洱海出湖断面多年平均流量的30%，8.13 m3/s；少水期12月—次年5月下泄洱海出湖断面多年平均流量的10%，2.71 m3/s。

根据前述以水质达标为保护需求的西洱河下泄流量要求估算结果，结合现行基本要求，从偏安全角度取上述计算成果的外包，即：建议取最大流量3.03 m3/s作为少水期12月—次年5月西洱河下泄流量控制要求(约占洱海出湖断面多年平均流量的11%)；取洱海出湖断面多年平均流量的30%，即8.13 m3/s作为多水期6—11月西洱河下泄流量要求。

3 结 语

水体水质的维护在维系河流生态系统健康和水资源持续利用方面发挥着决定性作用，水质达标和恢复水体自净能力是生态流量保护对象中最基本的类型之一，也是修复已建电站造成的生态环境损害的最基本手段。水电工程生态流量措施的保障，需要建设方和电力调度机构统筹制定合理的流域梯级联合调度方案，并采取改建已有泄水建筑物等措施予以落实。