董愛(ài)玲

（新疆瑪納斯河流域管理局，新疆 石河子 832000）

1 背景

瑪納斯河流域水資源時(shí)空分布不均，加之在最初修建引水式電站及攔河水庫(kù)時(shí)未考慮生態(tài)用水需求，近年來(lái)枯水期運(yùn)行時(shí)下游河段減水脫流問(wèn)題有上升趨勢(shì)，嚴(yán)重影響流域下游生態(tài)環(huán)境和其他生產(chǎn)生活用水，破壞了河流內(nèi)部水生動(dòng)植物之間生態(tài)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，出現(xiàn)河道斷流、河道植被衰減、水污染加劇，水生物多樣性減少，部分河段經(jīng)常出現(xiàn)干涸、斷流和水環(huán)境容量減少，水生態(tài)不斷惡化，河流水體功能?chē)?yán)重受損等河流生態(tài)問(wèn)題。

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，生存環(huán)境受到了嚴(yán)重破壞，人們對(duì)生存環(huán)境改善的愿望越來(lái)越迫切。在極度干旱的瑪納斯河流域下游一些河道保存一定流動(dòng)水量來(lái)保障河道內(nèi)的生態(tài)基流，使得河道內(nèi)有足夠水流，不會(huì)出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，同時(shí)河道的物理結(jié)構(gòu)得以保持以及內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)得到進(jìn)一步的改善，對(duì)于維護(hù)下游河道的生態(tài)功能意義重大。目前我國(guó)很多學(xué)者關(guān)于生態(tài)基流修復(fù)方面展開(kāi)了相關(guān)的研究[1～7]，并取得一定的進(jìn)展，這對(duì)生態(tài)基流修復(fù)工作提供了理論指導(dǎo)。本文就瑪納斯河流域生態(tài)基流相關(guān)問(wèn)題及治理展開(kāi)分析。

2 工程概況

瑪納斯河是一條跨兵、地（州）的界河，發(fā)源于天山北麓，流向由南向北注入瑪納斯湖，全長(zhǎng)504.3 km。本次瑪納斯河生態(tài)基流分析范圍為瑪納斯河干流，包括干流上的攔河水庫(kù)、引水樞紐等控制斷面，不含瑪依湖及尾閭瑪納斯湖的生態(tài)水位分析。根據(jù)瑪納斯河現(xiàn)狀攔河工程的布置情況，自上游到下游主要體現(xiàn)在肯斯瓦特水庫(kù)、一級(jí)電站引水渠首、二級(jí)電站引水渠首、紅山嘴引水樞紐和夾河子水庫(kù)作為研究計(jì)算節(jié)點(diǎn)，見(jiàn)圖1?，敿{斯河屬典型的大陸性氣候區(qū)，其主要?dú)庀筇卣魇墙邓?、蒸發(fā)大、晝夜溫差大、空氣濕度小。年均降水量高山區(qū)高達(dá)700 mm～1000 mm，多年平均徑流量13.41億m3，河流內(nèi)泥沙含量較高。

干流全年期河長(zhǎng)為191 km，汛期時(shí)河段水質(zhì)均為Ⅱ類(lèi)，非汛期河段水質(zhì)均為Ⅰ類(lèi)，該流域附近工業(yè)用水基本為地下水，農(nóng)業(yè)用水則以地表水為主?，敿{斯河流域先后建成引、輸、蓄、配等綜合利用水利工程，形成了較完善的灌區(qū)配套體系?，敿{斯河自上而下，按照海拔高低，呈現(xiàn)出不同的自然環(huán)境特征及生態(tài)功能分區(qū)，包括高中山區(qū)、低山丘陵區(qū)、山前沖洪積、扇緣泉水溢出帶、沖積平原區(qū)、風(fēng)積沙漠區(qū)和尾閭湖泊平原區(qū)等。

圖1 瑪納斯河測(cè)站分布及流域水系示意圖

3 生態(tài)基流概念及面臨的主要問(wèn)題

3.1 生態(tài)基流概念

河道生態(tài)基流是為了維持河流基本形態(tài)和生態(tài)功能、防止河道出現(xiàn)明顯斷流、避免河流內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)功能遭受無(wú)法恢復(fù)破壞的河道內(nèi)最小流量來(lái)保持河流最基本的功能，是生態(tài)水量的底線。生態(tài)基流的計(jì)算節(jié)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求和基礎(chǔ)資料條件，節(jié)點(diǎn)要求最好設(shè)置在在水文監(jiān)測(cè)斷面、重要城市控制斷面、水功能區(qū)控制斷面、水質(zhì)控制斷面、生態(tài)環(huán)境敏感保護(hù)目標(biāo)河段等相關(guān)的位置，本研究范圍為瑪納斯河流域干流各計(jì)算節(jié)點(diǎn)處的生態(tài)基流。在對(duì)生態(tài)基流進(jìn)行計(jì)算時(shí)使用常見(jiàn)的最枯月平均流量法來(lái)分析。

3.2 生態(tài)基流面臨的主要問(wèn)題

本研究瑪納斯河流域主要節(jié)點(diǎn)生態(tài)基流目前面臨的主要問(wèn)題可以總結(jié)為四個(gè)方面，見(jiàn)圖2。

圖2 生態(tài)基流面臨的主要問(wèn)題

（1）原審批生態(tài)基流不能滿(mǎn)足現(xiàn)行環(huán)保要求。由于溫室效應(yīng)全球氣溫升高，新疆瑪納斯河處于高溫干旱地區(qū)，水資源相對(duì)比較缺乏，原有的生態(tài)基流標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在的生態(tài)用水需求。

（2）生態(tài)水量不足，季節(jié)性斷流時(shí)有發(fā)生。對(duì)于常年流動(dòng)的河流，如果內(nèi)部發(fā)生斷流有可能會(huì)影響到水流內(nèi)部的水生態(tài)系統(tǒng)，甚至導(dǎo)致某些物種滅絕。在該流域主干道內(nèi)，瑪納斯河一級(jí)電站引水渠首至二級(jí)電站引水渠首河段除洪水期有水量下泄可補(bǔ)充河谷林等生態(tài)用水外，其余時(shí)期基本沒(méi)有水量下泄。紅山嘴以下河段，河川寬闊，河床質(zhì)主要以砂卵礫石為主，河段滲漏量較大，河道極易斷流。平、枯年份；夾河子水庫(kù)不向河道下泄水。

（3）河流生態(tài)健康受到威脅。隨著瑪納斯河兩岸開(kāi)發(fā)活動(dòng)的進(jìn)行，瑪納斯河下游生態(tài)環(huán)境已發(fā)生了改變。在解放初期，瑪納斯河河道上沒(méi)有人工引水渠首，每年約有5億m3～6億m3水量下泄至瑪納斯湖。隨著社會(huì)發(fā)展，瑪納斯河流域水利工程的大量修建使得下泄河道水量明顯減少，增加了下游灌區(qū)的引水難度，下游河道河水的水環(huán)境容量也急劇降低，下游河段的納污能力也迅速下降。對(duì)河段河谷生態(tài)及水生生態(tài)影響很大，河道野生魚(yú)類(lèi)的生存空間也受到一定限制。

（4）保障措施不健全。上下游協(xié)調(diào)機(jī)制尚未建立，最小生態(tài)流量難以保障流域、河段水資源利用上下游協(xié)調(diào)機(jī)制尚未建立，加之水資源年內(nèi)分配不均，年際變化大，枯水期來(lái)水較少，用水較大，擠占河道內(nèi)用水現(xiàn)象一直存在，河道最小生態(tài)流量難以保障。權(quán)責(zé)落實(shí)與激勵(lì)政策尚不完善，在補(bǔ)償方式、標(biāo)準(zhǔn)、責(zé)任等方面仍需進(jìn)一步研究。目前流域均缺乏生態(tài)基流監(jiān)測(cè)設(shè)施及手段，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)能力不足，包括技術(shù)隊(duì)伍不健全，監(jiān)測(cè)設(shè)備尚未配套，監(jiān)測(cè)制度的建設(shè)不完備等，也未形成較完善的監(jiān)測(cè)體系。

4 關(guān)鍵治理技術(shù)措施

針對(duì)目前生態(tài)基流所面臨的問(wèn)題現(xiàn)狀，可以將治理技術(shù)分為工程措施和非工程措施兩部分，分別見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 工程措施

4.1 工程措施

（1）生態(tài)流量泄流建筑物。為保證生態(tài)基流的實(shí)時(shí)足量下泄，應(yīng)對(duì)各節(jié)點(diǎn)斷面下泄生態(tài)基流的功能進(jìn)行核定分析，確保泄水閘下泄生態(tài)水量的可靠性，對(duì)于不具備泄放生態(tài)基流的水利水電工程進(jìn)行改造，盡可能保證生態(tài)泄水閘能夠獨(dú)立、穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）生態(tài)流量泄流監(jiān)測(cè)斷面布置。在各節(jié)點(diǎn)斷面應(yīng)選擇合適的位置分別建設(shè)水量監(jiān)測(cè)斷面及監(jiān)測(cè)設(shè)施，可在電站泄水口設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，也可在節(jié)點(diǎn)斷面下游附近選擇河道斷面安裝測(cè)流裝置來(lái)進(jìn)行下泄流量的監(jiān)測(cè)。

4.2 非工程措施

（1）加強(qiáng)流域水資源統(tǒng)一管理。通過(guò)流域水資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，強(qiáng)化水資源的合理配置、高效利用和有效保護(hù)，上游與下游、左岸與右岸、兵團(tuán)與地方要統(tǒng)籌兼顧，科學(xué)安排生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水，保障流域生活、生產(chǎn)和生態(tài)安全，實(shí)現(xiàn)全流域水資源的可持續(xù)利用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）生態(tài)流量管理機(jī)構(gòu)設(shè)置。結(jié)合流域河流水系特點(diǎn)及現(xiàn)有管理體制，建立生態(tài)流量調(diào)度工作組織管理機(jī)構(gòu)，設(shè)立由流域管理局負(fù)責(zé)人組成的領(lǐng)導(dǎo)小組，并下設(shè)辦公室及相關(guān)縣市生態(tài)流量調(diào)度管理辦公室。

（3）生態(tài)流量監(jiān)測(cè)體系建立。生態(tài)流量監(jiān)測(cè)站網(wǎng)包括流量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)和生態(tài)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，流量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)應(yīng)覆蓋各調(diào)度工程、控制斷面，生態(tài)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)應(yīng)設(shè)在流域內(nèi)重要的生態(tài)敏感區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)。按照監(jiān)測(cè)分工的要求，各監(jiān)測(cè)單位直接向生態(tài)流量管理領(lǐng)導(dǎo)小組傳報(bào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳報(bào)要求及時(shí)快捷。生態(tài)流量實(shí)施在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)并舉，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和提前性。在生態(tài)敏感區(qū)和重要的生態(tài)保護(hù)目標(biāo)區(qū)域設(shè)置常規(guī)生態(tài)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，同時(shí)調(diào)查監(jiān)測(cè)特有物種的種群特征，監(jiān)測(cè)頻率為3～4 次 /a。

（4）生態(tài)流量評(píng)估和預(yù)警。根據(jù)斷面最小生態(tài)流量合理確定預(yù)警值，預(yù)警值的設(shè)定應(yīng)能有效預(yù)防流量低于最小生態(tài)流量的情況的發(fā)生，為保證10%的安全系數(shù)控制。預(yù)警流量的計(jì)算公式如下：

根據(jù)每日斷面監(jiān)測(cè)的流量等數(shù)據(jù)以及未來(lái)可能的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)流量目前所處的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，分為安全、警戒和危險(xiǎn)三種，見(jiàn)表1。若發(fā)現(xiàn)流量有減小至預(yù)警值的趨勢(shì)，則應(yīng)提前開(kāi)始研究調(diào)度預(yù)案，當(dāng)流量小于預(yù)警值時(shí)，應(yīng)根據(jù)水情預(yù)報(bào)分析未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，若發(fā)現(xiàn)流量有繼續(xù)減少的趨勢(shì)，應(yīng)立即啟動(dòng)生態(tài)調(diào)度，根據(jù)調(diào)度方案下達(dá)相應(yīng)調(diào)度計(jì)劃，并明確調(diào)度時(shí)間和調(diào)度規(guī)模。

表1 生態(tài)流量評(píng)估表

（5）生態(tài)流量調(diào)度管理制度。調(diào)度管理主要從調(diào)度執(zhí)行、用水監(jiān)督、調(diào)度人員、信息共享機(jī)制四個(gè)方面進(jìn)行。各相關(guān)單位要嚴(yán)格按照要求做好調(diào)度組織與管理，嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度指令，加強(qiáng)調(diào)度的監(jiān)督檢查，確保調(diào)令暢通。當(dāng)生態(tài)流量不能滿(mǎn)足時(shí)，為保護(hù)生物多樣性和河流生態(tài)環(huán)境，除居民生活少量用水外，原則上禁止從河道引水。強(qiáng)化流域用水總量控制、加強(qiáng)對(duì)控制斷面和引水閘的監(jiān)督管理、地方水行政主管部門(mén)應(yīng)配合生態(tài)流量管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)對(duì)其管轄河段的引水情況實(shí)施監(jiān)督管理。建立嚴(yán)格的目標(biāo)考核責(zé)任制；建立獎(jiǎng)懲制度。監(jiān)測(cè)斷面的日常監(jiān)測(cè)資料、調(diào)度工程近期的用水計(jì)劃、水文預(yù)報(bào)信息等資料及時(shí)共享。

4.3 生態(tài)基流的確定

通過(guò)前面介紹的工程措施和非工程措施作為技術(shù)保障，對(duì)瑪納斯河流域各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)生態(tài)基流的調(diào)整也進(jìn)行分析。采用常見(jiàn)的最枯月平均流量法計(jì)算生態(tài)基流，將該流域近10年最枯月平均流量作為生態(tài)基流，根據(jù)每個(gè)位置節(jié)點(diǎn)的具體資料分別計(jì)算得出肯斯瓦特水庫(kù)、一級(jí)電站引水渠首、二級(jí)電站引水渠首、紅山嘴引水樞紐和夾河子水庫(kù)的生態(tài)基流流量見(jiàn)表2。

式中：W為生態(tài)基流需水量，108m3；T為換算系數(shù)，3.15107s；n為統(tǒng)計(jì)年數(shù)；Qij為第i年第j月的平均流量，m3/s。

表2 瑪納斯河流域各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)生態(tài)基流流量表

5 生態(tài)基流治理后影響分析

針對(duì)目前存在的問(wèn)題，進(jìn)行生態(tài)基流調(diào)度（治理）調(diào)整后可以對(duì)下游產(chǎn)生明顯的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）瑪納斯河各節(jié)點(diǎn)斷面在執(zhí)行生態(tài)基流調(diào)度運(yùn)行之后，下泄水量相對(duì)于現(xiàn)狀有明顯增加，且主要增加在枯水期，這對(duì)于水環(huán)境容量將產(chǎn)生直接有利影響。

（2）使下游河段的環(huán)境容量相對(duì)現(xiàn)狀增加較多，增強(qiáng)了河流自?xún)裟芰Γこ虉?zhí)行生態(tài)基流調(diào)度運(yùn)行后對(duì)下游水環(huán)境容量影響是積極有利的影響。

（3）枯水期河段下泄水量相對(duì)于現(xiàn)狀明顯增加，能補(bǔ)充一定的河谷林及其他植被生長(zhǎng)所需的水量，對(duì)河段植被生長(zhǎng)十分有利。

（4）河道水文情勢(shì)變化基本可滿(mǎn)足水生生態(tài)保護(hù)流量要求，對(duì)河段水環(huán)境的改善是十分有利的。

（5）生態(tài)基流的泄放對(duì)現(xiàn)有水電站的直接影響主要體現(xiàn)在發(fā)電量方面，枯水年發(fā)電量的減少，電站效益降低，但依然可以滿(mǎn)足周邊用電需求；豐水年因現(xiàn)狀運(yùn)行就有較多棄水，故影響不大。

6 結(jié)論

本文針對(duì)瑪納斯河流域目前存在的生態(tài)基流現(xiàn)狀問(wèn)題，響應(yīng)國(guó)家政策和實(shí)際生態(tài)基流可持續(xù)發(fā)展的需求，分別從工程措施和非工程措施兩個(gè)角度對(duì)整個(gè)流域主干段進(jìn)行治理，并對(duì)治理后的影響進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)進(jìn)行生態(tài)基流調(diào)度調(diào)整后可以對(duì)下游產(chǎn)生明顯的影響，主要體現(xiàn)在下泄流量的增加、增加了河流的自?xún)裟芰?、水環(huán)境凈容量增加、有利于植被的生長(zhǎng)，保護(hù)了下游水生態(tài)環(huán)境；雖然在枯水年的發(fā)電效益有所降低，但還是滿(mǎn)足日常用電需求。從整體考慮認(rèn)為改變?cè)摿饔蛏鷳B(tài)基流的調(diào)度是很有必要，也是有利的。