劉玉晶

（海河水利委員會(huì)水文局，天津 300170）

生態(tài)流量是維系河湖生態(tài)功能、控制水資源開發(fā)強(qiáng)度的重要指標(biāo)，是統(tǒng)籌生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水，優(yōu)化配置水資源的重要基礎(chǔ)，事關(guān)水安全保障和生態(tài)文明建設(shè)大局。灤河（39°10′～42°40′N、115°30′～119°45′E）是海河流域的重要跨省河流，20 世紀(jì)80―90 年代，灤河中下游先后修建了潘家口、大黑汀、桃林口水庫，在確保天津市、唐山市生活和農(nóng)業(yè)用水等方面起到了重要作用。受氣候、下墊面變化和人類活動(dòng)等多重因素的影響，灤河地表徑流量逐漸減少，下游水生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重威脅，河口入海水量減少，生物多樣性衰退，對流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展造成較大影響。

因此，研究確定灤河生態(tài)流量保障目標(biāo)，提出灤河生態(tài)流量保障對策建議，為推進(jìn)灤河生態(tài)修復(fù)，統(tǒng)籌灤河流域生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 河流基本情況

1.1 河流概況

灤河發(fā)源于河北省豐寧縣巴顏圖古爾山麓，流經(jīng)河北、內(nèi)蒙古、遼寧3?。ㄗ灾螀^(qū)），于河北省樂亭縣兜網(wǎng)鋪?zhàn)⑷氩澈?，全長888 km，流域面積44 600 km2。灤河上源稱閃電河，灤河干流與伊遜河匯合處以上為灤河上游，面積約23 861 km2。灤河三道河子以下至干流灤縣以上為灤河中游，面積20 240 km2，地處燕山腹地，地形起伏較大，山嶺重疊，溝谷縱橫，區(qū)間有6條較大支流匯入，均屬山溪性河流，河道比降大，水流速度快。灤河灤縣以下至入?？跒闉春酉掠危娣e約780 km2，屬山前平原，無支流匯入。京山鐵路以下河道兩岸筑有防洪大堤，大堤內(nèi)建有防洪小埝，下游右岸建有灤河下游灌區(qū)。

1.2 主要水利工程

灤河流域共建有5 座大型水庫和12 座中型水庫，設(shè)計(jì)總庫容48.29 億m3。20 世紀(jì)70―80 年代，在河北省遷西縣境內(nèi)灤河干流上興建了大型跨流域引水工程引灤分水樞紐，包括引灤入津和引灤入唐樞紐，潘家口、大黑汀2座大型水庫通過引灤工程向天津市、唐山市供水，同時(shí)承擔(dān)向?yàn)春酉掠无r(nóng)業(yè)灌區(qū)供水的任務(wù)。90 年代末，灤河主要支流青龍河上興建了桃林口水庫，通過引青濟(jì)秦工程向秦皇島市供水，同時(shí)承擔(dān)著向盧龍、灤河下游灌區(qū)等農(nóng)業(yè)灌區(qū)供水的任務(wù)。灤河下游灌區(qū)是灤河流域主要大型灌區(qū)，控制面積11.2 萬hm2，設(shè)計(jì)灌溉面積3.39 萬hm2，最大實(shí)際灌溉面積8萬hm2，受益范圍涉及曹妃甸、灤南、樂亭、豐南4 區(qū)（縣）和2 個(gè)軍墾農(nóng)場，是華北最大的水稻灌區(qū)。灌區(qū)取水口巖山渠首位于灤州市城南灤河干流右岸巖山腳下，距灤河入?？?5 km，兼有灤河灤州市段汛期防汛調(diào)節(jié)作用。灌區(qū)引水水源為潘家口、大黑汀、桃林口3座大型水庫下泄灌溉水及大黑汀、桃林口至巖山渠首區(qū)間徑流。2000―2019 年巖山渠首年平均取水量4.5 億m3。

1.3 水資源及其開發(fā)利用情況

灤河流域1980―2016 年年均地表水資源量32.1 億m3，年均地表水供水量22.1 億m3，地表水開發(fā)利用率68.8%，超過了國際公認(rèn)的40% 的合理上限。1983―2019 年間，潘家口、大黑汀水庫累計(jì)供水422.39 億m3，其中通過引灤工程向天津市供水194 億m3，年均供水4.8億m3；向唐山市供水56.13 億m3，年均供水1.4億m3；向?yàn)聪鹿鄥^(qū)供水172.16 億m3，年均供水4.3 億m3。1999―2019 年，桃林口水庫通過引青濟(jì)秦工程向秦皇島市供水10.18 億m3，年均供水0.51 億m3；向?yàn)聪鹿鄥^(qū)供水30.67 億m3，年均供水1.46 億m3。

1.4 生態(tài)現(xiàn)狀

（1）地表徑流量減少。在灤河上、中、下游分別選取三道河子、潘家口、灤縣3 個(gè)水文站，分析1956―2016年徑流量變化。三道河子、潘家口、灤縣3個(gè)站1956―1979 年年均徑流量分別為7.3 億、26 億和47.8億m3，1980―2000年年均徑流量分別為4.75 億、16.8 億和22.8億m3，2001―2016年年均徑流量分別為2.9 億、7.3 億和8.2 億m3。由上可以發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)80 年代以后灤河地表徑流量出現(xiàn)急劇下降。另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，近10 a 灤河干流大黑汀水庫出庫河道斷面年均過流天數(shù)僅99 d，支流青龍河桃林口水庫出庫河道斷面年均過流天數(shù)為151 d，1 a 內(nèi)泄放過程基本在農(nóng)業(yè)灌溉供水時(shí)期和汛期棄水。

（2）生物多樣性衰退。灤河常見水生動(dòng)植物物種有黑嘴鷗、黑尾鷗、紅嘴鷗、銀鷗、普通燕鷗、黑枕燕鷗、白鶴、丹頂鶴、灰鶴、田雞、董雞、雨燕和灰沙燕等，以及一些魚類、半索動(dòng)物、甲殼動(dòng)物、軟體動(dòng)物、腕足動(dòng)物、腔腸動(dòng)物、浮游生物等。近年來，灤河魚類物種多樣性明顯下降，野生魚類種類少，且數(shù)量較低。在部分自然河段有常見魚類分布，此外在城鎮(zhèn)橡膠壩區(qū)和河道挖沙產(chǎn)生的靜水坑有少數(shù)小型魚類生存，洄游性魚類和一些大型經(jīng)濟(jì)性魚類極其少見。

（3）入海水沙量減少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，灤河20 世紀(jì)50年代年均入海水量約57 億m3，80 年代年均入海水量降至15 億m3，2001―2016 年年均入海水量僅為4.6 億m3。灤河口為沙質(zhì)河口，泥沙來源為灤河干流和青龍河支流，由于灤河入海水量總體呈減少趨勢，入海沙量也隨之減少，從而灤河口三角洲由緩慢淤積逐漸轉(zhuǎn)為侵蝕。

2 生態(tài)流量的確定

2.1 生態(tài)流量保障目標(biāo)

制定生態(tài)流量是為了明確河湖生態(tài)保護(hù)的目標(biāo)和要求，管控水資源開發(fā)利用強(qiáng)度，在保障河湖生態(tài)流量的前提下優(yōu)化水資源配置格局［1］。要確定生態(tài)流量保護(hù)目標(biāo)，需要明確河湖生態(tài)功能定位。目前，經(jīng)正式批復(fù)的有關(guān)確定灤河生態(tài)水量的規(guī)劃包括《海河流域綜合規(guī)劃》（以下簡稱《綜合規(guī)劃》）和《京津冀協(xié)同發(fā)展六河五湖綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案》（以下簡稱《六河五湖方案》）?！毒C合規(guī)劃》對灤河進(jìn)行的生態(tài)功能定位為：灤河上游水量充沛，基流較大，主要生態(tài)問題是遷西以下河流斷流問題。因此，灤河上游以生態(tài)基流保護(hù)為重點(diǎn)，下游以生態(tài)水量補(bǔ)給為重點(diǎn)［2］。《六河五湖方案》對灤河進(jìn)行的生態(tài)功能定位為：灤河山區(qū)段水量、水質(zhì)條件較好，應(yīng)維持良好生境功能，平原段斷流嚴(yán)重，應(yīng)恢復(fù)水體連通功能［3］。結(jié)合近年灤河實(shí)測水文資料來看，灤河中上游除源頭閃電河以外水量充沛未出現(xiàn)過斷流；中下游潘家口、大黑汀以及桃林口水庫主要以供工農(nóng)業(yè)和生活用水為主，設(shè)計(jì)之初未考慮生態(tài)下泄流量，非汛期和非灌溉供水期基本不向河道泄放生態(tài)水；且灤河下游距入?？?5 km處有大型農(nóng)業(yè)灌區(qū)，年引水量4.5 億m3左右。綜上，灤河生態(tài)流量保障的目標(biāo)應(yīng)為恢復(fù)平原段水體連通，并維持一定入海水量。

2.2 生態(tài)流量控制斷面及保障要求

《綜合規(guī)劃》提出的灤河生態(tài)水量控制斷面為山區(qū)段閃電河白城子、灤河三道河子以及平原段灤縣，規(guī)劃生態(tài)水量分別為0.14 億、1.31 億和4.21億m3∕a，同時(shí)規(guī)劃灤縣斷面以下考慮支流匯入后入海水量不小于4.21 億m3∕a。《六河五湖方案》提出的灤河生態(tài)水量控制斷面為支流武烈河承德、灤河三道河子和灤縣，其中承德斷面規(guī)劃生態(tài)水量為0.25 億m3∕a、其余2個(gè)斷面規(guī)劃生態(tài)水量與《綜合規(guī)劃》一致。通過灤河各斷面實(shí)測水文資料可知，山區(qū)段長年基流較大，因此不再提出白城子和三道河子斷面生態(tài)流量保障要求；承德斷面位于灤河支流武烈河，斷面上游建有雙峰寺水庫，原環(huán)境保護(hù)部批復(fù)的雙峰寺水庫建設(shè)環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告書對水庫下泄生態(tài)流量提出了明確要求，且武烈河天然徑流量占灤河干流比例較小，水庫建成后對灤河干流潘家口水庫入庫徑流影響不大，因此不再提出承德斷面生態(tài)流量保障要求。

通過調(diào)查可知，灤河流域現(xiàn)有4 處國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)，分別是沽源閃電河水系壩上高背鯽國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、灤河特有魚類國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、柳河特有魚類國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、遷西栗香湖鯉黃顙魚國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)。前3處特殊生態(tài)保護(hù)區(qū)均不處于灤河干流，僅遷西栗香湖鯉黃顙魚國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)位于灤河干流，但該保護(hù)區(qū)在大黑汀水庫庫區(qū)內(nèi)，一般情況下水量充足，因此不考慮特殊生態(tài)保護(hù)對象的生態(tài)流量要求。

為滿足恢復(fù)平原段水體連通，并維持一定入海水量的生態(tài)流量保障的目標(biāo)，同時(shí)根據(jù)《水利部關(guān)于做好河湖生態(tài)流量確定和保障工作的指導(dǎo)意見》明確的建設(shè)年代較早且下泄水量明顯不能滿足生態(tài)需求的水工程應(yīng)合理確定生態(tài)流量目標(biāo)的要求，選取灤河干流大黑汀水庫（出庫入河道斷面）、支流青龍河桃林口水庫（出庫入河道斷面）及灤縣斷面作為灤河生態(tài)流量控制斷面，且提出各斷面生態(tài)基流目標(biāo)和灤河入海水量目標(biāo)。

2.3 生態(tài)流量計(jì)算

生態(tài)流量計(jì)算方法很多，主要包括水文學(xué)法、水力學(xué)法和生境法三大類。為與《綜合規(guī)劃》等相關(guān)規(guī)劃、方案相協(xié)調(diào)，本次采用水文學(xué)法進(jìn)行生態(tài)流量計(jì)算。在分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)水源條件、可達(dá)性等方面的因素，綜合確定生態(tài)流量目標(biāo)。關(guān)于水文系列的選取，根據(jù)水利部有關(guān)河湖生態(tài)流量確定的技術(shù)要求，對于1980―2016 年水文系列多年平均天然徑流量較1956―2000 年水文系列的變化幅度大于等于10% 的，以1980―2016年天然徑流系列確定生態(tài)流量目標(biāo)。大黑汀水庫、桃林口水庫及灤縣3 個(gè)站1956―2000 年年均天然徑流量分別為20.64 億、7.84 億、35.5 億m3，1980―2016 年年均天然徑流量分別為14.39 億、5.44 億、24.46 億m3，2 個(gè)水文系列變幅遠(yuǎn)超10%。因此，采用1980―2016 年天然徑流系列計(jì)算生態(tài)基流和入海水量。由于灤縣斷面為灤河入海前最后一個(gè)水文控制斷面，因此通過計(jì)算灤縣斷面基本生態(tài)水量得到入海水量。灤河主要控制斷面天然徑流量變化，詳見表1。

表1 灤河主要控制斷面天然徑流量變化108m3∕a

（1）生態(tài)基流。采用Q90法計(jì)算生態(tài)基流。即采用大黑汀水庫、桃林口水庫及灤縣斷面1980―2016年37 a 最枯月天然徑流量排頻，得到90% 保證率最枯月天然徑流量，由此計(jì)算得到3 個(gè)斷面生態(tài)基流分別為4.54、1.67和7.37 m3∕s。

（2）入海水量。首先計(jì)算灤縣斷面基本生態(tài)水量。《綜合規(guī)劃》采用Tennant法取天然徑流量的10%計(jì)算基本生態(tài)水量，水文系列采用1956―2000 年天然徑流系列。本次仍采用Tennant法進(jìn)行計(jì)算，為使計(jì)算結(jié)果更加符合現(xiàn)階段實(shí)際水情，在采用1980―2016 年水文系列的基礎(chǔ)上，對基本生態(tài)水量占天然徑流量的比例進(jìn)行分析。由于1980―2016 年總體為枯水年，灤縣1980―2016 年年均天然徑流量比1956―2000年年均值下降了42%。灤縣2001―2016年年均還原水量（主要是用水消耗量）為11.78 億m3，該值反映現(xiàn)狀用水水平；剩余水量（即天然徑流量減去還原水量，為生態(tài)水量的主要來源）占天然徑流量的比例下降28%。按照剩余水量占天然徑流量的下降率計(jì)算，灤縣1980―2016年水文系列生態(tài)水量應(yīng)從占天然徑流量的10% 下降到7.2%。因此，現(xiàn)階段采用Tennant法取天然徑流量的7.2%計(jì)算基本生態(tài)水量。經(jīng)計(jì)算，得到灤縣斷面基本生態(tài)水量為1.76 億m3。不考慮灤縣以下支流匯入和沿途蒸發(fā)滲漏損失，則灤縣基本生態(tài)水量1.76 億m3即為灤河河口入海水量。灤縣2個(gè)水文系列天然徑流量變化，詳見表2。

表2 灤縣2個(gè)水文系列天然徑流量變化108m3

2.4 現(xiàn)狀滿足程度分析

采用2010―2019 年實(shí)測徑流資料，評價(jià)各控制斷面生態(tài)基流和入海水量目標(biāo)滿足程度。由于灤縣斷面下游7 km 處有大型農(nóng)業(yè)灌區(qū)引水口巖山渠首，因此在不考慮下游支流匯入和沿途蒸發(fā)滲漏損失的情況下，入海水量應(yīng)為灤縣斷面徑流量扣除巖山渠首引水量。通過評價(jià)結(jié)果可知，大黑汀水庫和桃林口水庫近10 a 生態(tài)基流滿足程度較低，灤縣生態(tài)基流滿足程度除2010 年稍低以外其余年份均較高；入海水量近10 a全部滿足。主要控制斷面現(xiàn)狀生態(tài)流量滿足程度，詳見表3。

表3 主要控制斷面現(xiàn)狀生態(tài)流量滿足程度

2.5 生態(tài)流量目標(biāo)可達(dá)性分析

灌溉期可結(jié)合灌溉供水滿足生態(tài)基流，現(xiàn)狀情況下大黑汀水庫和桃林口水庫生態(tài)基流滿足程度低是由于非灌溉期和非汛期水庫基本不向下游放水。通過計(jì)算可知，要使非灌溉期生態(tài)基流得到滿足，則大黑汀水庫、桃林口水庫需年均向河道增加補(bǔ)水7 728 萬和3 546 萬m3，或從灌溉供水中將這部分水勻到非灌溉期下泄到河道。通過分析建庫以來兩水庫年來水量、年初蓄量、供農(nóng)業(yè)灌溉和城市生活用水量情況發(fā)現(xiàn)，除2000、2002等特枯年份以外其他年份生態(tài)流量目標(biāo)均可達(dá)到。灤縣斷面現(xiàn)狀生態(tài)基流滿足程度較高，當(dāng)不滿足時(shí)可適當(dāng)加大上游水庫下泄量。

采用1980―2016 年灤縣天然徑流量、現(xiàn)狀（2010―2019 年）引灤年均供水量和灤下灌區(qū)年均取水量，分析入海水量目標(biāo)可達(dá)性。在50% 來水條件下，入海水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生態(tài)水量目標(biāo)；在75% 來水條件下，入海水量也基本能滿足生態(tài)水量要求；在95%來水條件下，入海水量不能滿足生態(tài)水量要求。特殊枯水年盡管不能滿足生態(tài)水量要求允許出現(xiàn)供水破壞，但其破壞深度不能使河道出現(xiàn)干涸。因此，在特殊枯水年的嚴(yán)重枯水期，需要調(diào)度潘家口、大黑汀、桃林口3 座水庫適當(dāng)為河道補(bǔ)水。遠(yuǎn)期可通過南水北調(diào)二期工程增大南水北調(diào)給天津輸水等措施滿足入海水量要求。不同來水條件入海水量滿足情況，詳見表4。

表4 不同來水條件入海水量滿足情況108m3

2.6 生態(tài)流量目標(biāo)確定

綜上，可以確定灤河生態(tài)流量目標(biāo)為大黑汀水庫、桃林口水庫及灤縣斷面生態(tài)基流分別達(dá)到4.54、1.67和7.37 m3∕s，保證率建議在75%～90%；年入海水量達(dá)到1.76億m3，75%以上來水年份均應(yīng)達(dá)到目標(biāo)。

3 生態(tài)流量保障對策建議

為保障灤河生態(tài)流量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，對生態(tài)流量保障工作提出幾點(diǎn)建議。

（1）加強(qiáng)水量調(diào)度，強(qiáng)化取用水管理。要將灤河生態(tài)水量保障納入年度水量調(diào)度計(jì)劃，水庫運(yùn)行管理單位應(yīng)做好水庫調(diào)度管理，嚴(yán)格按照年度水量調(diào)度計(jì)劃，合理安排工程的水量調(diào)度運(yùn)行。河北省應(yīng)加強(qiáng)轄區(qū)內(nèi)取用水管控，嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的取水計(jì)劃取水，實(shí)施區(qū)域用水總量控制。

（2）加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警，實(shí)現(xiàn)信息共享。要做好水文控制斷面生態(tài)流量監(jiān)測工作，完善小流量監(jiān)測設(shè)施，加強(qiáng)取用水計(jì)量監(jiān)測，特別是應(yīng)盡快完善巖山渠首引水量在線監(jiān)測計(jì)量設(shè)施，提高數(shù)據(jù)可靠性。合理設(shè)置生態(tài)流量預(yù)警閾值，建立預(yù)警發(fā)布機(jī)制。建立水情信息臺(tái)賬，依托全國水情信息交換系統(tǒng)、全國省界斷面水文水資源監(jiān)測信息系統(tǒng)、取水工程（設(shè)施）核查登記信息平臺(tái)等，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)交換、信息報(bào)送等手段，實(shí)現(xiàn)各級管理部門對生態(tài)流量監(jiān)測信息的共享。

（3）完善生態(tài)流量保障監(jiān)管考核體系。監(jiān)管部門應(yīng)不定期組織開展生態(tài)流量專項(xiàng)監(jiān)督檢查，對各控制斷面的下泄（?。┧?、日常監(jiān)督管理、監(jiān)測預(yù)警以及生態(tài)流量目標(biāo)的滿足情況進(jìn)行檢查督查，對存在的問題提出整改要求，并督促落實(shí)。按照水利部有關(guān)生態(tài)流量保障考核要求開展考核評估，建立考核制度體系，考核結(jié)果作為最嚴(yán)格水資源管理制度和河長制工作重要依據(jù)。通過嚴(yán)格考核和評估，督促落實(shí)政府和單位責(zé)任，確保灤河生態(tài)水量保障工作落到實(shí)處。

（4）進(jìn)一步研究灤河源頭閃電河生態(tài)流量目標(biāo)和保障措施。閃電河為灤河源頭，發(fā)源于河北省沽源縣與豐寧縣交界處，經(jīng)沽源縣流入內(nèi)蒙古錫林郭勒盟太仆寺旗、正藍(lán)旗、多倫縣后又進(jìn)入河北豐寧縣。資料顯示，閃電河徑流自20世紀(jì)70年代開始逐年減少，至1998 年徹底斷流。河北沽源縣在閃電河上建有閃電河水庫，多年來水庫向下游放水不足，下游內(nèi)蒙草原濕地生態(tài)受到破壞，省界水事糾紛嚴(yán)重。因缺乏長系列水文資料，本文未對閃電河生態(tài)流量目標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算，今后在進(jìn)一步收集資料的基礎(chǔ)上開展相關(guān)研究。

4 結(jié)語

通過分析灤河水資源開發(fā)利用情況和生態(tài)現(xiàn)狀，依據(jù)灤河生態(tài)功能定位，明確了灤河生態(tài)保護(hù)目標(biāo)和要求，根據(jù)生態(tài)保護(hù)目標(biāo)研究確定了生態(tài)流量控制斷面，采用水文學(xué)法計(jì)算了各控制斷面的生態(tài)基流和入海水量，利用近10 a 實(shí)測資料對現(xiàn)狀生態(tài)流量滿足程度進(jìn)行了分析，并開展了生態(tài)流量目標(biāo)可達(dá)性分析，最終提出灤河生態(tài)基流目標(biāo)和相應(yīng)保證率以及入海水量目標(biāo)和相應(yīng)來水條件。為保障生態(tài)流量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提出生態(tài)流量保障對策建議，有利于推進(jìn)灤河生態(tài)修復(fù)、統(tǒng)籌“三生用水”配置和促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。