孫志毅

(大連市水務(wù)事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 大連 116001)

大連市是我國嚴重缺水的城市。大連市由于水資源總量較少，使得水利工程調(diào)度頻次增大，此外由于區(qū)域水資源時空分布不均以及水資源開發(fā)利用度較高等多個影響因素，區(qū)域水資源供需矛盾日益嚴重，水生態(tài)環(huán)境有所惡化，部分河流甚至出現(xiàn)斷流的現(xiàn)象，河流生態(tài)健康受到不同程度的影響[1]。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活用水之間矛盾的逐步加劇，河流生態(tài)用水逐步被壓縮，使得城鄉(xiāng)用水矛盾不斷加劇，“三農(nóng)”問題的難度也不斷加大，對大連地區(qū)各流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生重大影響[2]。對于生態(tài)環(huán)境需水的研究最早開始于20世紀40年代，但直到90年代生態(tài)需水研究才逐步成為社會關(guān)注的熱點問題[3]。從70年代開始我國逐步展開河道最小生態(tài)需水量的研究，主要針對河道最小生態(tài)流量進行方法的探討[6- 11]，提出生態(tài)水利理論及相關(guān)技術(shù)[12- 15]，并構(gòu)建模型對區(qū)域水資源可持續(xù)利用進行分析。建立基于多目標的水資源配置模型，從水量和水質(zhì)進行生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展相協(xié)調(diào)的水量優(yōu)化配置研究，從而解決水資源供需之間的矛盾?？偠灾ㄟ^生態(tài)需水量對生態(tài)調(diào)度方式進行分析，提出了許多計算理論和方法，并對水庫生態(tài)調(diào)度的理論和方式進行了初步分析，但針對生態(tài)流量保障的水量調(diào)度方案研究還較少，為此本文從不同保證率下生態(tài)缺水量角度出發(fā)，對大連市生態(tài)流量調(diào)度技術(shù)方案進行研究，研究成果對最大限度的發(fā)揮水庫工程的效益，對指導(dǎo)水庫運行調(diào)度具有重要的參考價值。

1 生態(tài)流量分析計算

1.1 基本資料

研究涉及6條主要河流，即碧流河、復(fù)州河、英那河、大沙河、莊河和湖里河，除復(fù)州河資料直接取自關(guān)家屯水文站，其余5條河流資料均取自以往通過審查的規(guī)劃，為使資料達到一致性，全部采用1956—2018年系列，不足年份進行相關(guān)分析，進行插補延長。各水庫及水文站控制流量面積詳見表1。

表1 各水庫及水文站徑流量資料年限

1.2 各頻率徑流量(壩下區(qū)間)及月分配

根據(jù)水文序列區(qū)域相似性原理，將水庫(水文站)的集水面積和計算區(qū)域集水面積進行比擬分析，同時用徑流深(查《遼寧省水資源》“1956—2018年平均年徑流深等值線圖”)校核，進而同倍放大得到區(qū)間徑流量。根據(jù)各河流不同保證率徑流量，計算出與多年平均徑流量之間的關(guān)系，見表2。

表2 主要河流徑流量不同保證率與多年平均之間關(guān)系

從大連市主要河流各斷面不同保證率下的徑流量可看出，20%的徑流保證率下的流量均是多年平均徑流量的1.2倍以上，而75%的徑流保證率下徑流量是多年平均徑流量的0.4倍以上，但均小于多年平均值，而90%保證率其徑流量更小，表明大連地區(qū)各河流在豐水和枯水季節(jié)徑流的差異性較大。

1.3 生態(tài)流量計算

根據(jù)兩種情況，分別進行區(qū)域生態(tài)流量計算：①基于Tennant法對其月尺度生態(tài)基流進行計算；②對采用保證率為90%的月尺度最枯流量均值計算的生態(tài)基流值用于枯水年的水量調(diào)度。根據(jù)各水庫及水文站的長系列徑流量，計算出多年平均各月流量，即為該水庫或水文站的生態(tài)基流量，再根據(jù)面積比計算出水庫下游各斷面所需的生態(tài)基流量，同時計算各斷面90%保證率最枯月平均流量。各斷面生態(tài)流量如圖1所示。

以各河流入?？跒槔?，碧流河按Tennant法計算生態(tài)流量為0.22～14.24m3/s，按90%保證率最枯月平均流量計算生態(tài)流量為0.37m3/s，大于Tennant法計算1—2月的生態(tài)流量。復(fù)州河按Tennant法計算生態(tài)流量為0.09～4.86m3/s，按90%保證率最枯月平均流量計算生態(tài)流量為0.35m3/s，大于Tennant法計算11—5月的生態(tài)流量。英那河按Tennant法計算生態(tài)流量為0.13～5.91m3/s，按90%保證率最枯月平均流量計算生態(tài)流量為0.43m3/s，大于Tennant法計算12—3月的生態(tài)流量。大沙河按Tennant法計算生態(tài)流量為0.11～2.87m3/s，按90%保證率最枯月平均流量計算生態(tài)流量為0.22m3/s，大于Tennant法計算12—2月的生態(tài)流量。莊河按Tennant法計算生態(tài)流量為0.11～3.20m3/s，按90%保證率最枯月平均流量計算生態(tài)流量為0.75m3/s，大于Tennant法計算10—5月的生態(tài)流量。湖里河按Tennant法計算生態(tài)流量為0.10～2.29m3/s，按90%保證率最枯月平均流量計算生態(tài)流量為0.53m3/s，大于Tennant法計算10—5月的生態(tài)流量。

2 大連市生態(tài)流量調(diào)度技術(shù)方案

2.1 調(diào)度技術(shù)方案

綜合考慮農(nóng)業(yè)供給滿足度的前提下，對水庫用水調(diào)度下的棄水進行充分利用，并可補給河道生態(tài)需水量，此外水庫下游到入海口之間的區(qū)間來水量也可一定程度對其河道生態(tài)需水進行補給。在此基礎(chǔ)上，不足部分的生態(tài)流量由水庫泄水供給。

在保證城市供水保證率以及農(nóng)業(yè)供水保證率不變的前提下，通過優(yōu)化調(diào)度，增加少量供水，即可使下游生態(tài)環(huán)境得到較大改善，最終實現(xiàn)經(jīng)濟社會、生態(tài)環(huán)境與水資源協(xié)同發(fā)展。

2.2 調(diào)度啟動條件及權(quán)限

根據(jù)控制生態(tài)流量計算成果對其生態(tài)流量的預(yù)警值進行設(shè)定，當(dāng)生態(tài)流量設(shè)定的預(yù)警值高于監(jiān)測斷面下泄流量時，按照水庫調(diào)度計算，依據(jù)保證率條件下不需水庫進行生態(tài)用水，湖里河的90%保證率無需水庫補水。所以，各河流需要生態(tài)補水的最大流量即為壩下斷面的補水量。

2.3 水量調(diào)度方案

各水庫壩下河道生態(tài)水量首選采用區(qū)間來水量進行下游段生態(tài)徑流的補給，其次采用水庫下泄水量進行生態(tài)用水的補給。在生態(tài)用水調(diào)度的過程中若水庫需要進行棄水或者為灌區(qū)進行農(nóng)業(yè)用水補給，則對其生態(tài)需水量進行相應(yīng)的減少。①采用Tennant法計算多年平均和20%保證率情況下生態(tài)基流值，如圖1所示，對其水庫補水量進行有效控制；②采用Tennant法計算75%和90%保證率情況下月最枯流量的最小值和最大值，對水庫的補充生態(tài)的水利進行控制，大連各水庫不同保證率各河流需要水庫補充生態(tài)流量最大值見表3。

圖1 大連市水庫補水?dāng)嗝嫔鷳B(tài)基流計算結(jié)果

續(xù)圖1 大連市水庫補水?dāng)嗝嫔鷳B(tài)基流計算結(jié)果

表3 不同保證率各河流需要水庫補充生態(tài)流量最大值 單位：m3/s

從表3中可以看出，各河流除壩下斷面外，多年平均和20%保證率均無需水庫補水，碧流河、英那河、大沙河的入?？跀嗝婧秃锖拥?5%保證率也無需水庫補水，湖里河的90%保證率無需水庫補水。所以，各河流需要生態(tài)補水的最大流量即為壩下斷面的補水量

3 生態(tài)流量調(diào)度保障機制

3.1 協(xié)商機制

生態(tài)流量調(diào)度涉及上下游用水矛盾，為更好的協(xié)調(diào)上游用水需求和對下游水生態(tài)的保護，需要生態(tài)流量管理機構(gòu)進行協(xié)調(diào)，并充分征求各方面意見，發(fā)揮統(tǒng)籌管水，統(tǒng)一調(diào)度的管理職能。

協(xié)商方式：生態(tài)流量管理機構(gòu)制定調(diào)度方案后需組織相關(guān)水行政主管部門負責(zé)人和相關(guān)水庫、閘壩管理機構(gòu)負責(zé)人召開協(xié)商會議，對調(diào)度方案的可行性進行研究討論，如有人對調(diào)度方案提出異議，則需對調(diào)度方案進行再論證，必要時進行修改。

如上游確有重要需求不能調(diào)水的應(yīng)向生態(tài)流量管理機構(gòu)遞交下階段用水計劃，并說明理由。生態(tài)流量調(diào)度管理機構(gòu)進而研究尋找其他調(diào)水線路或從該水庫調(diào)水的同時從其他水源向該水庫補水。協(xié)商機制可以生態(tài)調(diào)度中各相關(guān)利益得到平衡，是生態(tài)調(diào)度正常運行的基本前提。

3.2 補償機制

“水十條”提出水環(huán)境補償采用跨界進行實施，對資金橫向補貼、對口幫扶、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)置等方式進行探索，搭建水環(huán)境補償跨界實施的平臺，實現(xiàn)生態(tài)補償制度在重點功能區(qū)的逐步覆蓋。

按照可持續(xù)、區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展以及公平公正的原則進行生態(tài)調(diào)度補償機制的逐步實施，實現(xiàn)區(qū)域社會經(jīng)濟、科技進步、人居和諧、生態(tài)環(huán)境保護等多個要素之間的全面發(fā)展，將生態(tài)用水調(diào)度在整個社會經(jīng)濟-自認生態(tài)健康發(fā)展中進行整體規(guī)劃。生態(tài)調(diào)度用水補償要建立使得受益者利用得到保護，而破壞者進行支付的有效機制。制定生態(tài)環(huán)境保護和利益受到損害者得到補償、社會受益，政府進行生態(tài)補償?shù)南嚓P(guān)原則。將同一個行政區(qū)域內(nèi)不同利益的沖突進行綜合協(xié)調(diào)，及不同流域之間調(diào)水和受水利益沖突進行綜合協(xié)調(diào)，使得流域整體與區(qū)間利益進行相一致。

流域機構(gòu)應(yīng)該在生態(tài)調(diào)度補償機制中發(fā)揮重要作用，通過水功能區(qū)劃確定相應(yīng)目標，并結(jié)合流域立法對補償依據(jù)進行規(guī)范。通過評估生態(tài)調(diào)度對原工程發(fā)電、供水效益的影響，評估補償金額。按照財政轉(zhuǎn)移支付為主，以資源有償使用為輔，補償金額由中央財政和大連市政府共同承擔(dān)。補償對象為調(diào)水工程供水對象中受影響的人群，以投資、輔助流域水利工程建設(shè)為途徑，進行流域生態(tài)補償。

3.3 監(jiān)測反饋機制

由于當(dāng)前生態(tài)調(diào)度的認知水平有限，很難實現(xiàn)河流生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)下的定量評估，所以需要對監(jiān)測和評估生態(tài)調(diào)度后的效果，在較為敏感和重要的生態(tài)流域搭建生態(tài)監(jiān)測體系，對第一手監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集。

通過設(shè)置生態(tài)監(jiān)測點實現(xiàn)重要和敏感區(qū)域的生態(tài)保護，對上游生態(tài)調(diào)度效果結(jié)合生態(tài)指標進行評估，并對生態(tài)調(diào)度的調(diào)整方式進行意見反饋。通過反饋的生態(tài)調(diào)度評估成果，對生態(tài)調(diào)度需求和保護的目標逐步加深認識，通過不斷調(diào)整方案使得生態(tài)調(diào)度方式逐步趨于完善。

3.4 信息共享機制

生態(tài)流量調(diào)度方案的合理制定需要大量的基礎(chǔ)信息，包括：監(jiān)測斷面的日常監(jiān)測資料、調(diào)度工程近期的用水計劃、水文預(yù)報信息等。

這些信息分別由不同部門掌握，為了在最短時間內(nèi)制定調(diào)度方案，需要對這些信息迅速整合。為此，信息共享機制的建立是必要的。

同時生態(tài)調(diào)度往往涉及到用水矛盾，信息的公開共享有利于一致意見的達成，對生態(tài)流量調(diào)度工作的開展有促進意義。

4 結(jié)論

(1)在進行生態(tài)用水調(diào)度時，應(yīng)對各斷面水量和水質(zhì)進行有效監(jiān)測，并結(jié)合動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)對下泄補給的生態(tài)基流進行動態(tài)調(diào)整；

(2)本文分析計算的生態(tài)流量為正常狀況下的值，如果出現(xiàn)非常情況下的水質(zhì)污染，不應(yīng)由水庫補充生態(tài)流量需水來解決，應(yīng)由環(huán)保部門和各級政府協(xié)調(diào)解決，保障大連市主要河流的健康發(fā)展；

(3)在以后的研究中還需要結(jié)合實測徑流序列數(shù)據(jù)以及調(diào)度線，并以水庫特征水位和調(diào)度線為主要基準，實現(xiàn)生態(tài)流量補給的準確調(diào)度。