水库调度的新阶段_生态调度

水文ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＨＹＤＲＯＬＯＧＹ第２８卷第１期２００８年２月Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．１Ｆｅｂ．，２００８１引言自然流程是江河生态系统的重要“驱动者”。

大坝建设改变了江河的自然径流状况，使大坝上游从急流（流水）区转化为静水（滞水）区［１－３］。

因此伴随有水文和生态过程的改变。

从现象上看，大坝对于河流生态系统的影响包括两个方面：一是大坝与水库本身带来的负面影响，造成大坝上下游河流地貌学特征的变化［４］。

二是在大坝运行过程中对生态系统的胁迫，造成自然水文周期的人工化。

现阶段，要减轻大坝对河流生态的负面影响，应改变现行的水库调度方式，使其对河流的影响降到最小程度。

而现行水库的管理制度和调度运行模式主要是考虑如何处理、协调防洪和兴利的矛盾以及利益。

从河流生态系统保护的角度看，由于对水库下游生态保护和库区水环境保护重视不够，大多数的水库调度方案没有考虑坝下游生态保护和库区水环境保护的要求［５］，而对生态与环境造成了一定的负面影响。

这就要求我们采取制定合理的水库调度规程的办法，把生态调度纳入水库调度统一考虑，可以弥补或减缓其造成的对生态环境的影响。

探索防洪、兴利与生态协调的水库综合调度方式，建立基于河流流域生态健康的水库调度模式。

２生态调度生态调度是伴随水利工程对河流生态系统健康如何补偿而出现的一个新概念。

从河流生态安全的角度讲，生态调度概念的提出具有现实意义。

它的提出有助于改变人类对强加于河流的影响，是对筑坝河流的一种生态补偿。

什么是“生态调度”？它应该包括哪些方面的内容？目前学术界对“生态调度”各自提出了自己的观点，但还没有给出十分明确的定义。

为保护河流生态系统，调整水库的调度规程，以提高中下游地区的生态环境质量和改善水生生物生存条件。

董哲仁提出了水库多目标生态调度方法［６］，其定义为：指在实现防洪、发电、供水、灌溉、航运等社会经济多种目标的前提下，兼顾河流生态系统需求的水库调度方法。

蔡其华提出［５］，在满足坝下游生态保护和库区水环境保护要求的基础上。

充分发挥水库的防洪、发电、灌溉、供水、航运、旅游等各项功能，使水库对坝下游生态和库区水环境造成的负面影响控制在可承受的范围内，并逐步修复生态与环境系统。

为减轻大坝对河流的生态造成的影响［７］，应在一定时期内，致力于改变水库调度水库调度的新阶段———生态调度王远坤１，２，夏自强１，２，王桂华１（１．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京２１００９８；２．河海大学水文水资源学院，江苏南京２１００９８）摘要：现行水库调度方式以防洪调度与兴利调度为主，从保护河流生态系统的观点看，没有涉及生态因素，调度应兼顾河流生态系统需求。

分析了生态调度的内涵，介绍了国内外大型水利工程生态调度的进展情况，分析了生态调度包含的内容。

在此基础上，提出了生态调度的专项调度：生态需水量调度、生态洪水调度、泥沙调度、水质调度、其他生态因子调度和涉及几个专项的综合调度。

关键字：水库调度；生态调度；河流生态中图分类号：ＴＶ２１３．９文献标识码：Ａ文章编号：１０００－０８５２（２００８）０１－０００７－０３收稿日期：２００７－０４－１１基金项目：国家自然科学基金重大项目资助课题（３０４９０２３５）大型水利工程对重要生物资源不利影响的补偿途径作者简介：王远坤（１９８１—），男，山东济宁人，博士研究生，主要从事水文水资源和生态水利的研究。

第２８卷水文方式，保护河流生态。

由此，不难得出，生态调度核心内容是指将生态因素纳入到现行的水利工程调度中去，并将其提到相应的高度，根据具体的工程特点制定相应的生态调度方案。

生态调度是水库调度发展的最新阶段，并自始至终贯穿着生态与环境问题，以满足流域水资源优化调度和河流生态健康为目标。

３国内外的研究进展３．１河流生态需水河流生态需水是生态调度的前提条件，只有在河流的生态需水确定后才能够实施有效的生态调度，以保护河流的生态系统，维护生态环境的相对稳定。

河流生态用水流量的确定应根据河流所在区域的生态功能要求．即生物体自身的需水量和生物体赖以生存的环境需水量来确定。

国外生态需水研究可追溯到２０世纪４０年代，从满足航运流量到保护水生生物流量，逐步发展到维持河流生态系统完整性的流量管理，相继研发了生态需水计算最小连续３０ｄ平均流量法、７Ｑ１０法、Ｔｅｎｎａｎｔ法、Ｒ２ＣＲＯＳＳ法、河道湿周法和ＩＦＩＭ法等［８－９］。

与国外比较，我国生态需水问题的严重程度、涉及的深度和要求有所不同，国外的研究方式不能直接移用。

国内学者提出了环境功能设定法、水质目标约束法和逐月最小生态径流计算法和逐月频率计算法等［１０］。

根据长江流域水资源综合规划的要求，长江流域生态基流根据多年径流量资料，一般采用９０％或９５％保证率最枯月河流平均流量。

３．２国内外水库调度规程的比较（１）美国。

１９９１～１９９６年，为改善下游水域生态环境，提高下游河道最小流量，水库下泄水流的溶解氧浓度。

田纳西河流域管理局（ＴＶＡ）在其管理的２０个水库通过提高水库下泄水量及水质，对水库调度运行方式进行了优化调整［１１］。

２００４年５月，ＴＶＡ董事会批准了一项新的河流与水库系统调度政策。

这项政策将ＴＶＡ的水库调度的视点从简单的水库水位的升降调节转移到运用其所管理的水库，来管理整个河流系统的生态需水量。

美国农垦法规定中央河谷工程（ＣＶＰ）首先用于调节河流、改善航运与防洪；其次用于灌溉与生活用水，及满足鱼类与野生动物需要，用于保护与恢复的目的；第三用于发电和增加鱼类与野生动物。

从１９８０年开始，大古力水坝（ＧＣＤ）和哥伦比亚流域其它水利工程的调度主要集中在充分满足维持增强溯河产卵的鱼类种群的寻址需求。

１９９５年，美国海洋渔业局提出的生物学意见成为了决定工程调度的主要因素。

（２）俄罗斯。

俄罗斯对伏尔加河下游有利于生态的春季放水可行性进行了研究。

从１９５９年修筑伏尔加格勒大坝时起［１２］，根据每年汛水水量预报和国民经济具体情势预测，每逢春季则模拟春汛向大坝下游进行专用性放水，以确保鱼类产卵场淹水及农田灌溉放水量、放水过程线及放水期限。

（３）日本。

１９９５年日本河川审议会提出了《未来日本河川应有的环境状态》，指出推进“保护生物的多样生息、生育环境”、“确保水循环系统健全”、“重构河川和地域的关系”的必要性。

１９９７年日本对其河川法做出修改，不仅治水、疏水，而且“保养、保全河川环境”也写进了日本的新河川法［１１］。

（４）澳大利亚。

在澳大利亚，要求每个州和地区都要对“水依赖的生态系统”做出评价，并且提出水的永续利用和恢复生态系统的分配方案［２］。

水的分配方案必须要考虑到５～１０年之后可能出现的情况，通过一些数据来指导重新调整径流的季节变化特征以达到最佳的生态状态。

（５）中国。

目前国内大型水利工程的水库调度基本上是以防洪、发电和改善航运为主，适当兼顾其它如水产、旅游、以及改善中下游水质等要求［１３－１４］。

水库调度的优化决策系统也仅是以上述目标作为决策变量，一般不考虑专门的调度要求。

生态调度在国内目前仍停留在理论探讨以及初步的尝试阶段。

如丹江口水库现状及大坝加高后，拟定丹江口水库调度原则为：发电服从供水，供水服从生态，生态服从防洪安全，将生态调度单独考虑。

三峡工程在水库高水位运行后［１５］，从头年１１月至次年３月长江枯水期内，三峡水库将择机适时加大下泄流量，缓解长江中下游的用水紧张状况，改善中游尤其是荆江河段的通航“瓶颈”，开始起到调节水量、平衡生态的功效。

４生态调度的内容（１）生态需水调度。

以满足河流生态需水为目的，保持河流一定自净能力的水量；防止河流断流和河道萎缩的水量；维持河流水生生物繁衍生存的必要水量。

综合考虑与河流连接的湖泊、湿地的基本功能需水量，考虑维持河口生态以及防止咸潮入侵所需的水量。

８第１期（２）生态洪水调度。

水库的调度使得河流水文过程均一化，失去了自然的水文情势。

为河流重要生物繁殖、产卵和生长创造适宜的水文学和水力学条件，须模拟自然水文情势的水库泄流方式。

比如根据鱼类的繁殖生物学习性，结合来水的水文情势，通过合理控制水库下泄流量和时间，人为制造洪峰过程，可为这些鱼类创造产卵繁殖的适宜生态条件。

（３）泥沙调度。

河流建设水库以后，由于水位升高、过水面积加大、流速减缓从而使挟沙能力降低，水库内即发生淤积。

水库淤积关系到水库寿命和工程效益的发挥，同时还引起库区生态与环境的复杂问题。

水库可按“蓄清排浑”、调整泄流方式以及控制下泄流量等方式。

通过调整出库水流的含沙量和流量过程，尽量降低下游河道冲刷强度。

减少常规调度情况出库水流对下游河道冲刷范同并延缓其进程，以减小不利影响。

如三峡水库通过采取“蓄清排浑”的调度运行，降低泥沙淤积，延长水库寿命。

（４）水质调度。

为防止或减轻突发河流污染事故、水体富营养化与水华的发生而进行的生态调度。

为防止水库水体的富营养化，可以通过改变水库的调度运行方式［１６－１７］，在一定的时段降低坝前蓄水位，缓和对于库岔、库湾水位顶托的压力，使缓流区的水体流速加大，破坏水体富营养化的条件。

也可以考虑在一定时段内加大水库下泄量，带动库区内水体的流动，达到防止水体富营养化的目的。

可利用水库调度对水资源配置的功能，蓄丰泄枯。

增加枯水期水库泄放量，从而显著提高下游河道环境容量，改善水质。

从而有效缓解河流水体富营养化现象，控制蓝藻和“水华”的暴发。

（５）生态因子调度。

如单项的水温、流速、流量等生态因子调度。

以水温为例，水库水体存在水温分层现象，水库低温水的下泄严重影响坝下游水生动物的产卵、繁殖和生长。

可根据水库水温垂直分布结构，结合取水用途和下游河段水生生物生物学特性，通过下泄方式的调整，以提高下泄水的水温，满足坝下游水生动物产卵、繁殖的需求。

（６）综合调度。

根据具体水利工程运行与管理中的特点和实际，实施包含以上的各项或几项的综合优化调度。

５结语在水利工程的运行与管理过程中，强调水利工程的经济效益与社会效益的同时，应将生态效益提高到应有的位置。

对水库实施生态调度，以保护河流流域生态系统健康。

上述只对生态调度做了一些探讨，为实施提供了一定的理论依据。

而实施生态调度，牵涉面广，需要电力、水利、环保及有关地方的通力合作，必须事先制定好协调机制。

制定可操作性强的实时调度方案，建立基于河流流域生态健康的水库调度模式，充分发挥流域机构在实施生态调度中的作用。

参考文献：［１］ＴｅｒｒｙＤＰｒｏｗｓｅ，ＦｒｅｄＪＷｒｏｎａ，ＧｅｏｆＰｏｗｅｒ．Ｄａｍｓ，ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓａｎｄｆｌｏｗｒｅｇｕ－ｌａｔｉｏｎ．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．Ｎｗｒｉ．ｃａ／ｔｈｒｅａｔｓ２ｆｕｌｌ／ｔｏｐ２００３—１０—２９．［２］ＡｎｇｅｌａＨＡｒｔｈｉｎｏｎ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆｌｏｗ：ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ，ｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｌｅｓｓｏｎｓｆｒｏｍＡｕｓｔｒａｌｉａ．ＰａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｔＭｅｋｏｎｇＤｉａｌｏｇｕｅＷｏｒｋ－ｓｈｏｐ”Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｔｒａｎｓｆｅｒｏｆｆｉｖｅｒｂａｓｉｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ：Ａｕｓ－ｔｒａｌｉａａｎｄＭｅｋｏｎｇＲｅｇｉｏｎ”．２Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００２．［３］ＪｏｈｎＥ．Ｂｒｉｔａｉｎ，ＪａｎＨｅｎｎｉｎｇＬ’Ａｂéｅ－Ｌｕｎｄ．Ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄａｍｓａｎｄｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｉｒｉｍｐａｃｔ［Ｊ］．Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｉｎｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，１９９５，７：１２９－１３８．［４］董哲仁．筑坝河流的生态补偿［Ｊ］．中国工程科学，２００６，８（１）：５－１０．［５］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，２００６．２：１４－１７．［６］董哲仁．水库多目标生态调度［Ｊ］．水利水电技术２００７，３８（１）：２８－３２．［７］ＪｏｈｎｓｏｎＢｒｅｔｔＭ，ＳａｉｔｏＬａｕｒｅｌ，ＡｎｄｅｒｓｏｎＭａｒｋＡ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｌｉｍａｔｅａｎｄｄａｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｏｎｒｅｓｅｒｖｏｉｒｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００４，（２）：１１２－ｌ２２．［８］ＢｒｉａｎＤＲｉｃｈｔｅｒ．Ｈｏｗｍｕｃｈｗａｔｅｒｄｏｅｓａｒｉｖｅｒｎｅｅｄ［Ｊ］．ＦｒｅｓｈｗａｔｅｒＢｉｏｌｏｇｙ，１９９７，３７：２３１－２４９．［９］王西琴，刘昌明，杨志峰．生态及环境需水量研究进展与前瞻［Ｊ］．水科学进展，２００２，４：５０７－５１２．［１０］于龙娟，夏自强，杜晓舜．最小生态径流的内涵及计算方法研究［Ｊ］．河海大学学报，２００４，３２（１）：１８－２２．［１１］吕新华．大型水利工程的生态调度［Ｊ］．科技进步与对策，２００６，７：１２９－１３１．［１２］容致旋译．伏尔加河下游有利于生态的春季放水可行性研究［Ｊ］．水利水电快报，１９９４，１７：４－８．［１３］钮新强，谭培伦．三峡工程生态调度的若干探讨［Ｊ］．中国水利，２００６，１４：９－１２．［１４］长江水利委员会．三峡工程综合利用与水库调度研究［Ｍ］．武汉：湖北科学技术出版社，１９９７．［１５］三峡工程开始发挥生态调度作用［Ｊ］．水利水电快报，２００７，２８（３）：８．［１６］索丽生．闸坝与生态［Ｊ］．中国水利，２００６，１６：５－８．［１７］Ｍａｒｉｅ－ＪｏｓｅＳａｌｅｎｏｎａ，Ｊｅａｎ－ＭａｒｃＴｈｅｂａｕｌｔ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆａｍｅｓｏｔｒｏｐｈｉｃｒｅｓｅｒｖｏｉｒ（ＬａｃｄｅＰａｒｅｌｏｕｐ，Ｆｒａｎｃｅ）：ＭＥＬＯＤＩＡ，ａｎｅｃｏｓｙｓ－ｔｅｍｒｅｓｅｒｖｏｉｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ，１９９６，８４：１６３－１８７．（下转第７６页）王远坤等：水库调度的新阶段———生态调度９第２８卷水文４水文技术标准体系修订建议４．１水文技术标准体系修订原则（１）完整性、统一性原则。