水库生态调度研究①

林益江 周柏青

（浙江同济科技职业学院 浙江杭州 311231）

河流中的水量、流速、泥沙含量、氧气含量、水体营养化程度、水温等都是影响水生生物生长与繁衍的关键生态因素。水库的调度会造成这些因素发生大幅度变化，对生态系统造成负面影响，若长期得不到改善，会导致河流生态系统恶化，水生生物大量死亡，而水库生态调度可以解决此类问题。

1 涵义

由于离海较近，且受到季风性气候的影响，我国东部地区与南部地区的降雨量明显高于西部地区与北方地区。西部地区与北方地区人民在日常生活与经济发展过程中都面临水资源不足的困境。在钢铁冶炼、冶金工程、化学工业以及火力发电等各种工业生产门类中对水的消耗都非常大，没有足够的水资源，很多工业活动就只能被迫停止，农业与服务业也离不开水资源的支持。因此，需要对水资源进行调度与分配，进而加大对水资源匮乏地区的支持，水库在这一过程中发挥着调节与调度水资源的作用。水库、大坝等水利设施在修建与运行过程中，有可能对当地的生态系统产生不利影响，尤其是大型水库与大坝地修建，若规划不合理，就会产生明显的负面作用，水库生态调度可以改善与解决这种不利情况，有效平衡水资源的开发利用与河流生态系统之间的关系[1]。

2 影响因素及调度措施

2.1 生态水量的影响及调度措施

修建水库是为了对水资源进行人为控制，而最典型的控制方式就是通过大坝来管理河流的水流量。河流原本的流量分布在空间与时间方面都已相对固定，其自身的生态系统也适应了这样的特点。水库调度打破了原有的水流秩序，可能造成河流生态多样性受到干扰与破坏。对流量分布比较敏感的鱼类很容易因为水流量的突然减少而生长缓慢甚至死亡，因为水流量的突然减少会导致河流中的微生物总量大幅度下降，进而导致鱼类缺乏食物。另外，水利发电设施会在调峰过程中拦截河流的水流量，进而导致下游的水量迅速减少甚至发生断流，鱼类死亡风险极大升高，其他水生生物均会因此受到干扰。

因此，河流调度过程中首先要明确河流生态系统正常运行需要的最小径流量，只要能满足最小值就能保证水生生物的生存。在调节水流量时要根据“保证最小径流量”的原则控制泄水的过程与方式，河道内还可以设置拦河闸，在一定范围内为水生生物提供生存条件。其次，最好的水文条件是对自然状态的模仿。建设水库与大坝的一个重要目的是在汛期及时调节洪水防止发生内涝[2]。

2.2 泥沙的影响及调度措施

河流在流动过程中会逐渐从河道两岸带走泥土与砂砾，在水流湍急的情况下这些泥沙难以沉淀，进而被水流带到下游缓慢的区域，河流流速的下降会造成河道内发生明显的泥沙沉淀作用，最终堵塞河道。河道内的生物栖息地会因为泥沙的快速堆积而逐渐萎缩甚至消失，对河流内动植物的生存与繁衍产生很大的干扰。

调度泥沙时，首先，在汛期水势大、流速快的洪水中会携带大量泥沙，可以通过泄洪的方式将泥沙含量大的水排到河道下游，减少泥沙的沉淀与淤积。汛期结束后再将泥沙含量小的水蓄积到水库中，这样就可以保证泥沙含量维持在较低水平，我国将这种方式称作“蓄清排浑”。其次，洪水的快速排放还可以分散河道内的泥沙与沉淀物，有助于形成良好的河流生物栖息地。最后，在某些大型水利设施中，水库按照地势的不同呈现出阶梯型，通常可采用联合调度的方式解决泥沙含量问题[3]。

2.3 河流水质的影响及调度措施

水体中的泥沙量、含氧量、营养盐以及氮浓度等都是影响河流生物生长与繁衍的重要因素，河流流量与流速地变化会引起这些关键因素地变化，进而导致水质发生变化。若河流流量大幅度减少，其流速也会下降，营养盐及泥沙等都会因此发生沉淀，泥沙的沉淀造成河道淤积，营养盐引起水体富营养化，进而造成水体中的氧气含量下降，鱼类生存受到巨大威胁。水质地恶化还会对人类的生活用水产生不利影响，水质净化需要花费很大成本，增加经济负担。水质调度主要通过水库的泄洪改变流量与流速，进而对水体中的关键因子进行调控，最终达到稳定水质的目的[4]。

2.4 其他生态因子的影响及调度措施

水体的温度、水流流速以及土壤湿度等是影响河流生物的重要生态因素。如水体温度太低会造成生物的生长过程放缓，生物的性成熟也会因此推迟，繁衍速度放慢。高坝水库在冬季下泄的水体温度比河道中自然状态下的水体温度高，而夏季正好相反。此类问题的解决措施是改变调度方式，控制水温、流速等关键因素，减少因调度产生的副作用。

3 综合调度

3.1 综合调度概述

水库生态调度不能只关注调度对生态系统的保护作用，还应该兼顾社会经济发展地需要，综合调度可以实现二者的平衡，既能保护生态又能促进经济。首先，生态因子的综合。在河流生态系统中，各种生态因子并不是孤立存在的。因此，在综合调度中就要将多种生态因子联合起来，从系统层面进行规划与考虑，最终实现良好的生态调度效果。其次，生态与非生态的综合。生态调度还不能忽视其在经济发展中的作用，应该把生态保护的目标与工业、农业以及生活用水进行联合。还应该结合鱼类的产卵、洄游与水利发电、防洪蓄洪河流航运等进行综合调度。

3.2 机制与体制

（1）补偿机制。开发水力资源促进经济发展与保护河流生态之间是一对矛盾体。过于重视经济发展就会轻视河流生态的保护，过于重视河流生态就会阻碍经济效益的提升。在综合调度的过程中需要建立一种补偿机制，当经济发展危害了河流生态保护时，就应该采取经济上地补偿促进相关问题地治理，帮助河流恢复良好的生态水平。

（2）调度体制。河流综合调度涉及到航运、挖沙、捕鱼业、农业灌溉、工业生产、人民生活用水等多个方面。在调度的过程中需要建立调度的规章制度，建立综合调度的体制。平衡各方的利益关系，确保调度活动可以在最大程度上满足各方的需求。

4 发展方向

（1）开发利用水资源是人类生活与经济发展的需要，人类活动会改变河流的水文条件，尤其是大型水利工程的修建及其日常调节水资源的活动会对河流生态产生较大影响。从长远分析，人类水利资源开发利用活动的频繁程度越来越高，其影响是不可忽视的。水库生态调度的一个重要方向就是研究人类活动对河流生态的影响。

（2）受到发展水平的限制，现阶段还不能通过量化的指标分析水库生态调度对河流生态系统改善带来的经济效益提升，因此，生态调度暂时难以引起人们地重视。为了提升人们的重视程度，应该开展相关指标的量化研究工作。

（3）很多河流是由高山冰川融化形成的，在全球气候变暖的大背景下，冰川的融化作用受到了极大影响。以前在研究河流的生态系统时会把历史资料当成重要的参考依据，但冰川融化速度地加快导致历史资料的准确性极大降低。因此，生态调度的新发展方向是建立在预报理念之上的。

（4）河流的生态系统通常都具有各自的特点，不同的流域之间差异较大，生态资料难以通用。有些河流或流域还没有建立完整的河道及生态资料，造成生态调度工作难以开展。未来的生态调度中还应该发展出通用机制，即使某个地区缺乏相关的资料也可以使用通用的方法开展调度工作。

（5）河流生态是一个系统，其影响因素众多，流量、水温、流速等都是其中的关键因素。未来的重要发展方向是对各种影响河流发展的生态因素的集成化调度，形成可以统筹整个河流生态系统的方法。

5 结语

在开发利用水利资源的过程中有可能破坏河流生态系统。传统的水库调度主要是为了合理分配水资源，促进各地区、各行业的经济发展。但这一理念在当下是狭隘的，在恢复河流生态系统时需要花费极大的成本，且不一定达到预期目标，因此，水库生态调度是更加科学的调度理念与方法。