关于提高龙台河流域生态流量保障的分析与对策

周 丽

(四川省资阳水文水资源勘测中心,四川 资阳 641000)

0 引言

生态流量是为保障河流环境生态功能、维持水资源可持续开发利用,用以维持或恢复河流生态系统基本结构与功能需要的最小流量[1]。但受自然禀赋条件限制、不合理开发利用及全球气候变化等影响,部分流域区域生活、生产和生态用水矛盾突出,河湖生态流量难以保障,河流断流、湖泊萎缩、生物多样性受损、生态服务功能下降[2]。

安岳县龙台河根据《四川省人民政府办公厅关于实行最严格水资源管理制度考核办法的通知》(川办发〔2014〕27号),规范河道内外用水,解决水资源供求矛盾,保障河流生态健康,制定流域水资源分配方案,确定了最小生态下泄流量。为保障最小生态下泄流量,龙台河依照四川省水利厅印发《四川省黄河、长江(金沙江、汉江)等5条江河流域水资源调度方案(试行)通知》(川水函〔2021〕1795 号),确定最小生态流量保障措施。自2021年开始实行生态流量考核以来,通过水资源管理平台记录数据,2021年考核日均保障率93.4%,日均流量不达标预警24 d,自5月23日至6月1日,连续11 d生态流量不达标;2022年考核日均保障率90.38%,日均流量不达标预警32 d,自8月17日至8月29日,连续12 d生态流量不达标。按照生态流量保障方案,实际流量占比考核流量80%～100%持续24 h、60%～80%持续12 h、占比小于60%持续6 h情况启动红色预警,采取生态应急调水机制,确保红色预警尽快解除。但龙台河没有大型水利工程补给,流域本身处于川中的径流低值区,又因为是中小河流,不如大江大河受重视,水资源监督管理不够严格,导致在连续多日预警后都没能有效地补足生态流量。保障生态流量,对当地生物的多样性、河流水质健康、预防河岸萎缩等意义重大。因此,本文通过分析龙台河生态流量不足的原因,探寻用合理管理本流域水资源和用临近流域可补水工程补水来保障生态流量,达到提高生态流量保障的目标。

1 流域简介

龙台河位于安岳县东部,是琼江的一级支流,是安岳县的重要河流之一,流域范围为东经105°25′～105°37′,北纬 29°50′～30°06′,发源于协和镇林楠村,在龙台镇白水乡汇入琼江,河流全长64 km,流域面积662.29 km2。龙台河水系总体上呈树枝状,上游水系较为单一,有两条主要支流石羊河、永清河。流域径流以降雨补给为主,降水分配不均,据李家、姚市雨量站40年系列资料分析,汛期5-9月降雨量占比76%,其中主汛期7-9月降雨量占比47%,枯水期10-4月占比24%。降雨年际变化大,年最大降雨量1 293 mm,年最小降雨量624 mm,最大值是最小值的2倍以上。现流域内共有一个水文站、一个水位站、五个雨量站。生态流量监测断面设置在龙台河干流白水乡水文站流量监测断面处。

流域内水利工程众多,但规模小调控能力弱,有中小型水库34座,1座中型水库未开始蓄水,其余33座均为小型水库调控能力弱;河道内有石河堰23处,平均2.75 km有1处。

龙台河流域是安岳重要的柠檬种植、贸易区,农田种植面积广,人口稠密,是安岳重要经济区域,2021年水资源公报统计[3],龙台河流域现状总用水量6 348万m3。其中,农业用水量5 589万m3,占总用水量88.0%;工业用水量142万m3,占总用水量2.3%;生活用水617万m3,占总用水量9.7%,最大用水为农业用水。龙台河流域多年平均降水量887.9 mm,多年平均水资源量16 478万m3,地表水资源量15 308万m3,多年平均地下水资源量1 170万m3。

2 生态流量现状及存在的问题

2.1 生态流量执行标准

龙台河流域的最小生态流量是根据四川省水利厅《关于印发四川省黄河、长江(金沙江、汉江)等5条江河流域水资源调度方案(试行)的通知》(川水函〔2021〕1795 号)规定的考核指标,汛期6-9月最小生态流量0.65 m3/s,枯季10-5月最小生态流量为0.13 m3/s,全年断面日均流量要求达标率为90%。根据《蟠龙河、姚市河、龙台河水资源调度断面最小下泄流量保障实施方案》,关刀桥水库蓄水验收可正常运行后,龙台水文站最小下泄流量可调整为0.25 m3/s(10-5月)、0.65 m3/s(6-9月),全年监测断面日均流量满足率90%。龙台河生态流量基本情况见表1。

表1 龙台河生态流量基本情况

2.2 生态保障情况

生态流量预警阈值按照生态基流的占比及持续时间设置,对应预警等级分别为蓝色预警、橙色预警和红色预警。当达到“红色预警”时,及时启动生态应急调水机制,确保红色预警尽快解除。龙台河自2021年开始监测生态流量考核以来,2021年有24 d流量不达标,其中,4月有1 d、5月13 d、6月10 d,5月23日至6月1日连续11 d生态流量不达标;2022年共有32 d不达标,其中,3月5 d、7-8月有20 d、9月6 d、10月1 d,8月17日至8月29日连续12 d生态流量不达标。龙台河生态流量达到红色预警值,但由于缺乏有效的水源补充,龙台并未及时补水解除预警。生态流量不达标最严重为2022年7-8月有20 d不达标,8月连续12 d不达标,最低值出现在8月29日0.257 m3/s。2022年7-8月龙台河实测流量与考核流量比较见图1。主要控制断面预警流量指标见表2。

图1 2022年7-8月龙台河实测流量与考核流量比较

表2 主要控制断面预警流量指标 m3·s-1

3 生态流量保障不足的原因

3.1 河流自然禀赋差

龙台河本身自然禀赋差,降水分布不足、储水能力弱。龙台河流域处于沱涪两江分水岭,属径流低值区,径流主要通过降水形成,小微型工程众多,缺乏控制性工程,水资源调节能力弱,春旱、夏旱频繁,是有名的川中旱区。流域多年平均降水量58 805万m3,多年平均地表水资源量16 478万m3,人均水资源量454 m3,只有全省平均水平的20%,远远低于全省平均。降水量变差大,年内分布不均,降雨量主要集中在汛期,5-10月占全年近8成雨量,其中,汛期分布也不均衡,丰枯年之间连续出现枯水年的次数多于平水年,年径流年际变幅很大,最大值是最小值的5倍以上,春旱、夏旱频繁。遇上2022年汛期大旱,6-8月比多年平均减少60%,导致径流严重缺乏,出现多日生态流量考核不达标。

3.2 河道管理不完善

由于龙台河是中小河流,不像大江大河受重视,缺乏地方财政的有效支撑。为满足当地的用水需求,早期在河道内修建众多拦河取水工程,导致河道不畅通,径流被中途拦截,农业用水占比高,抢占生态用水,流域内水资源不能有效地统一调配,导致生态流量保障不足。河道内河流拦河取水工程众多,共计23处,平均2.75 km有1处拦河建筑,其中,1 m高拦河坝有10座,2 m高拦河坝有13座,低径流时河水被蓄积在拦河坝内被河道外用水取走,导致生态流量保障不足。部分河道施工没有预留足够生态流量下泄口,导致施工期间下泄生态流量不足。

龙台河流域水资源开发利用程度高,农业用水量和取水监督量差额大,无证取水严重。用水结构农业88.0% 、生活9.7% 、工业2.3%,农业用水比例高,龙台河在2-5月春旱与7-8月夏旱时节,流域内缺水,农业生产用水需求大,生态用水与生活、必要的农业生产用水矛盾凸显,导致流量保障度不高。

未形成有效的常态化水资源调配管理系统,流域内关刀桥水库未蓄水不能补充生态流量,其余小水库蓄水量小,单独补水难以满足补水需求。从临近的流域磨滩河、书房坝水库补水过来,距离长,缺乏有效监管,沿途渗漏、取水,损耗严重,当取水区也发生严重旱情或者蓄水不足时,调水与本地用水矛盾,调水补给生态流量将难以实现。2022年8月在生态流量严重不达标时,龙台河试用磨滩河水库进行补水,但是,由于缺乏有效的管理,沿途损耗,导致实际补水效果不理想。

4 生态流量保障办法探索

4.1 强化河长制管理

通过强化河长制管理工作,牢固基础治理,引进数字孪生、建设智慧水网新技术统筹有效管理水资源,保障生态流量。

清理河道、水库淤积,让其增加水量储存,疏通河道,在需要增加过水设施的石河堰加装过水设施,保障足够下泄流量。加强流域特性研究,合理指导产业布局,完善土壤墒情监测、精准指导科学灌溉,推广节水技术、提升水资源利用率,促进行业节水。加强取水许可监管及取用水管理、完善计量设施建设和监管,确保没有无证、无许可、超量取水现象出现。在生态流量不足时可以错峰取水,分行业制定详细的监管方案。强化监管,加快节水型社会建设,以保障生态流量。

争取资金,根据国家“十四五”规划和2023年远景目标纲要提出的实施国家水网重大工程,建设智慧水网,利用数字孪生技术将水资源有效全盘统筹安排。龙台河现在的生态流量只在白水乡水文站监测断面实行在线监测,但整个河流石河堰、拦河坝众多,不能监测出生态流量下泄不足河段,为提高生态流量保障效率,在控制性闸坝安装生态流量放水计量设施,加入智慧水网,感知每段河流的下泄、渗漏、取水情况,保证龙台河生态基流[4]。

利用数字孪生技术,将所有水库数据接入数据库,统一联合调度水资源,保障生态流量。本流域内共有34个中小型水库,1个中型水库(关刀桥水库)现未完成蓄水,暂时不能用于生态流量补水,完成蓄水后可全年保障生态流量;4个小(1)型水库,29个小(2)型水库,根据库容和取水情况分析选择可补水水库有9座水库,分别为关刀桥水库、油坊沟水库、观音沟水库、樊家沟水库、张家湾水库、十八罗汉水库、黄家沟水库、黄桷坝子水库、李家沟水库。考虑水面蒸发、河岸植物蒸腾耗损,龙台河基流不扣除,2021年4-5月按照0.15 m3/s的下泄流量补水20 d,6月按照0.72 m3/s的下泄流量补水10 d,共计补水88.13万m3,2022年3月按照0.15 m3/s的下泄流量补水6 d,7-9月按照0.72 m3/s的下泄流量补水28 d,共计补水181.96万m3,9座水库均为小(1)、小(2)型,补水能力有限,单独补水对于2021、2022年的生态流量缺口较困难,需综合调查联合调度补水,综合补水可完成2021、2022年生态补水,流域内可补水的小型水库补水详情见表3。

表3 流域内小型水库补水详情

4.2 优化工程联合调度

通过水网工程联合调度,提升水资源的保障率。当本流域水量不能保障生态流量时,利用已建成水网,从临近流域水量充足的水库调水缓解本流域内水资源缺乏和用水需求的矛盾,保障河流生态流量。

为保障调度水科学合理分配,由县水行政主管部门统一调度安排,通过已建成水网从临近流域水库内调水保障生态流量。从临近流域水库调水满足以下原则,节约水资源、优先满足城乡居民生活用水,保障基本生态用水和粮食生产合理用水,统筹农业、工业等生产经营用水,区域水量分配服从总水量分配。已建成水网有两个中型水库,磨滩河水库、书房坝水库,通过渠道可向龙台河补水。

磨滩河水库水量由集雨面积内雨水汇集,目前无外调水源补充,在毗河二期规划中同朝阳水库连通,由毗河二期总干渠补水入朝阳水库后进入朝阳水库干渠,再通过李家分干渠末的磨滩河充水渠,向磨滩河补水,但目前毗河二期工程未完成,不能实行外调水补充。只能用磨滩河自身集雨面积内径流,在龙台河上游护建镇瓦店村处通过水库农灌渠道连通,向龙台河补充生态流量。

书房坝水库是位于蟠-书灌区内的重要中型水库,水源丰沛可调度性强,毗河一期工程在蟠龙与书房坝两水库之间修建了一条补水渠将蟠龙水库引入水量补充给书房坝水库,再由书房坝水库库尾引出书永分干渠,再经干渠尾向东分出龙台支渠(渠道设计流量1.3 m3/s),将水引入龙台河。

考虑渠道输水耗损,龙台河基流不扣除,由单个水库下泄足够生态流量,2021年4-5月按照0.19 m3/s的下泄流量补水20 d,6月按照0.90 m3/s的下泄流量补水10 d,共计补水110.59万m3,2022年3月按照0.19 m3/s的下泄流量补水6 d,7-9月按照0.90 m3/s的下泄流量补水28 d,共计补水227.58万m3,综合考量在磨滩河、书房坝水库正常蓄水情况下能向龙台河补足生态流量。磨滩河、书房坝向龙台河补水详情见表4,龙台河水系及水库补水信息见图2。

图2 龙台河水系及水库补水信息示意

表4 磨滩河、书房坝向龙台河补水详情

5 结论与建议

从经济成本和补水效果分析,龙台河生态流量保障最优方案为治理本流域,疏通河道,用本流域水源补充生态流量最合理,也是补水效果最好的。在本流域没有正常蓄水时用相对较近的磨滩河水库补水,为第二途径。在两种相对经济有效的补水都不能解决时,采用距离较远的毗河囤蓄水库书房坝水库进行补水,但此方法路途远损耗严重,只能作为应急补救方案。

水是万物之源,保障生态流量是健康河湖的基础,保证生态安全的支柱。在川中片区许多与龙台河相似的河流,为发展、方便当地生产生活而修建众多拦水坝、水库取水,粗放式的取用水让本就水资源匮乏的流域生态流量保障困难。面对用水需求矛盾大的流域,需要科学地管理本流域及经济合理调水。同步跟进国家水网发展步调建设智慧水网,依托数字孪生技术,将流域全面、细致、科学管理,发展地方经济、保障生态流量。