大中型水庫生態調節分析探究論文

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摘要：現行水庫調度方式以防洪調度與興利調度為主，沒有考慮生態因素。本文分析了現行水庫調度方法的不足，指出水庫調度應兼顧河流生態系統需求，實現水庫生態調度。分析介紹了生態調度所包含的內容：水量調度、泥沙調度、水質調度、控制因子調度。

關鍵詞：水庫生態；生態調度：生態系統

一、引言

大型水利工程譬如水庫的建設，使人們能夠對水資源進行更加有效的管理和利用，興利除弊，造福人類，同時水庫建設對生物群落和生態系統造成了不可避免的影響。并由此引出了水庫的“生態調度”概念。

二、水庫建設和現行調度方式對河流生態的影響

水庫建設影響千萬人的生命和財產，具有防洪、航運、供水、發電、控制水質和改善水景觀等綜合用途，帶來了巨大的社會經濟效益；另一方面，密集的水庫建設會對河流生態環境產生一系列的影響。眾多研究認為，水庫建設運行改變河流天然情勢，影響河流泥沙、水質，造成河流生態系統多樣性的下降。

現行的水庫調度方式主要有兩大類，即防洪調度和興利調度。現行水庫調度方式的主要缺陷是，只注重發揮水庫的社會經濟功能，力求經濟利益的最大化，但是忽視對于水庫下游及庫區的生態系統需求。主要表現在以下方面。

(一)水庫下泄流量

以發電為主要功能的水庫，在進行發電和擔負調峰調度運行時，發電效益優先，往往忽視下游河流廊道的生態需求，下泄流量無法滿足最低生態需水量要求。另外，在我國北方，水庫的興建為發展灌溉事業和供水提供了巨大機會。但是，通過水庫和閘壩大量引水，導致下游河道斷流、干涸。河流生態系統受到嚴重破壞。

(二)水文情勢變化對于生物的影響

水文情勢指水文周期過程和來水時間。在數以幾十萬年甚至數百萬年的河流生態系統演變過程中，河流年內徑流的水文過程是河流水生動植物的生長繁殖的基本條件之一。

河流建設大壩以后，水庫按照社會經濟效益原則和既定的調度方案實施調度，改變河流水量的時空分布。無論是發電、供水還是灌溉等用途，都趨于使水文過程均一化。改變了自然水文情勢的年內豐枯周期變化規律，這些變化嚴重影響了生態過程。

(三)水庫水溫分層影響

多數水庫都有垂向水溫分層現象。水庫水體的水溫分層現象對于魚類和其他水生生物都有不同程度的影響。以三峽工程為例，據測算，三峽蓄水后水體出現溫度分層現象。由于下泄水量的水溫低于建壩前的狀況，使壩下游的“四大家魚”的產卵期推遲20d。

(四)泥沙分配問題

水庫的調蓄作用改變了天然河流的年徑流分配和泥沙的時空分布，汛期洪峰削減，枯季流量增大，大量泥沙在庫區淤積，嚴重影響水庫壽命和工程效益的發揮，同時還引起庫區生態與環境的復雜問題。

另外，由于水庫的攔沙作用，泥沙在水庫中淤積，造成水庫下泄水流含沙量降低，可能使海岸線向陸地蝕退，造成河口萎縮。

(五)庫區及下游水質

水庫建成蓄水后，原來河流的水域面積擴大，形成淹沒后的庫區，河流的邊界條件改變，原來對河流水環境造成威脅的污染源成份發生明顯變化。隨著庫水位的升高，庫區流速迅速下降。其結果是減少了對污染物的擴散輸移能力和生化降解速率，導致污染物濃度增大。另外，下游河道水量減少，會使水體污染加重。

三、水庫生態調度

生態調度是伴隨水利工程隊河流生態系統健康如何補償而出現的一個新概念。它的提出有助于改變人類對強加于河流的影響，是對筑壩河流的一種生態補償。生態調度的核心內容是指將生態因素納入到現行的水利工程調度中去，并將其提到應有的高度，根據具體的工程特點制定相應的生態調度方案。生態調度是水庫調度發展的最新階段，并自始至終貫穿著生態與環境問題，以滿足流域水資源優化調度和河流生態健康為目標。

四、水庫生態調度的內容

(一)水量調度

水庫通過其調蓄作用改變了河流的水量時空分布，影響了河流的天然徑流模式，使下游河道短期的和長期的流量減少，甚至斷流，嚴重威脅河流的生態健康。另外，水庫的調洪作用使自然洪水脈沖式周期被人為平均化，使得物質循環的減弱甚至中斷，影響水生生物的產卵和生長。

因此以盡量維持河流的自然水文特征為目的的水量生態調度要達到以下2個目標，一是保證最小生態徑流量，二是營造接近自然態的水文情勢(洪水過程)。前者在汛期與非汛期都應保證，后者應該在防洪和維持河流生態系統健康之間尋求一平衡點。

1、保證最低生態需水量

最低生態需水量是指在受人類活動影響的情況下，河流為保證生態穩定所需要的水量。生態調度要滿足河流一定的生態需水要求，維持河流生態平衡，不允許時段下泄的徑流量小雨最低生態需水量。

河流生態需水量的確定應根據河流所在區域的生態功能要求，即生物體自身的需水量和生物體賴以生存的環境需水量確定。河流生態需水量不但與河流生態系統中生物群體結構有關，而且還應與區域氣候、土壤、地質和其他環境條件有關。

2、營造接近自然態的水文情勢

通過營造自然洪水過程，改變現行水庫調度中水文過程均一化的傾向，模擬自然水文情勢的水庫泄流方式，為河流重要生物繁殖、產卵和生長創造適宜的水文學和水力學條件，促進生態系統的恢復。

(二)泥沙調度

為緩解水庫淤積，水庫可按“蓄清排渾”、調整泄流方式以及控制下泄水量等方式。通過調整出庫水流的含沙量和流量過程，盡量降低下游河道沖刷強度。減少常規調度情況出庫水流對下游河道沖刷并延緩其進程，以減小不利影響。如三峽水庫通過采取“蓄清排渾”的調度運行，降低泥沙淤積，延長水庫壽命。

(三)水質調度

水質良好是河流生態健康的重要標志。為防止水庫水體的富營養化，可通過改變水庫的調度運行方式，在一定的時段降低壩前蓄水位，緩和對于庫岔、庫灣水位頂托的壓力，使緩流區的水體流速加大，破壞水體富營養化的條件。也可以考慮在一定時段內加大水庫下泄量，帶動庫區內水體的流動，達到防止水體富營養化的目的。可利用水庫調度對水資源配置功能，蓄豐泄枯。增加枯水期水庫泄水量，從而顯著提高下游河道環境容量，改善水質。從而有效緩解河流水體富營養化現象，控制藍藻和“水華”的暴發。公務員之家

(四)控制生態因子調度

如單項的水溫、流速、流量等生態因子調度。以水溫為例，根據水庫水溫垂直分層結構，結合下游河段水生生物的生物學特性，調整利用大壩不同高程的泄水孔口的運行規則。高壩水庫泄水，因水流消能導致氣體過飽和，對于水生生物產生不利影響。針對這個問題，可以在保證防洪安全的前提下，延長泄洪時間，適當減少下泄最大流量。研究優化開啟不同高程的泄流設施，使不同摻氣量的水流摻混。

五、結語

在水庫運行與管理過程中，強調水利工程的經濟效益與社會效益的同時，應將生態效益提高到應有的位置。對水庫實施生態調度，以保護河流流域生態系統的健康。