滦河生态流量目标研究及保障对策建议

刘玉晶

（海河水利委员会水文局，天津 300170）

生态流量是维系河湖生态功能、控制水资源开发强度的重要指标，是统筹生活、生产和生态用水，优化配置水资源的重要基础，事关水安全保障和生态文明建设大局。滦河（39°10′～42°40′N、115°30′～119°45′E）是海河流域的重要跨省河流，20 世纪80―90 年代，滦河中下游先后修建了潘家口、大黑汀、桃林口水库，在确保天津市、唐山市生活和农业用水等方面起到了重要作用。受气候、下垫面变化和人类活动等多重因素的影响，滦河地表径流量逐渐减少，下游水生态系统遭到严重威胁，河口入海水量减少，生物多样性衰退，对流域经济社会发展造成较大影响。

因此，研究确定滦河生态流量保障目标，提出滦河生态流量保障对策建议，为推进滦河生态修复，统筹滦河流域生产、生活、生态用水，促进区域协调和可持续发展具有重要意义。

1 河流基本情况

1.1 河流概况

滦河发源于河北省丰宁县巴颜图古尔山麓，流经河北、内蒙古、辽宁3省（自治区），于河北省乐亭县兜网铺注入渤海，全长888 km，流域面积44 600 km2。滦河上源称闪电河，滦河干流与伊逊河汇合处以上为滦河上游，面积约23 861 km2。滦河三道河子以下至干流滦县以上为滦河中游，面积20 240 km2，地处燕山腹地，地形起伏较大，山岭重叠，沟谷纵横，区间有6条较大支流汇入，均属山溪性河流，河道比降大，水流速度快。滦河滦县以下至入海口为滦河下游，面积约780 km2，属山前平原，无支流汇入。京山铁路以下河道两岸筑有防洪大堤，大堤内建有防洪小埝，下游右岸建有滦河下游灌区。

1.2 主要水利工程

滦河流域共建有5 座大型水库和12 座中型水库，设计总库容48.29 亿m3。20 世纪70―80 年代，在河北省迁西县境内滦河干流上兴建了大型跨流域引水工程引滦分水枢纽，包括引滦入津和引滦入唐枢纽，潘家口、大黑汀2座大型水库通过引滦工程向天津市、唐山市供水，同时承担向滦河下游农业灌区供水的任务。90 年代末，滦河主要支流青龙河上兴建了桃林口水库，通过引青济秦工程向秦皇岛市供水，同时承担着向卢龙、滦河下游灌区等农业灌区供水的任务。滦河下游灌区是滦河流域主要大型灌区，控制面积11.2 万hm2，设计灌溉面积3.39 万hm2，最大实际灌溉面积8万hm2，受益范围涉及曹妃甸、滦南、乐亭、丰南4 区（县）和2 个军垦农场，是华北最大的水稻灌区。灌区取水口岩山渠首位于滦州市城南滦河干流右岸岩山脚下，距滦河入海口55 km，兼有滦河滦州市段汛期防汛调节作用。灌区引水水源为潘家口、大黑汀、桃林口3座大型水库下泄灌溉水及大黑汀、桃林口至岩山渠首区间径流。2000―2019 年岩山渠首年平均取水量4.5 亿m3。

1.3 水资源及其开发利用情况

滦河流域1980―2016 年年均地表水资源量32.1 亿m3，年均地表水供水量22.1 亿m3，地表水开发利用率68.8%，超过了国际公认的40% 的合理上限。1983―2019 年间，潘家口、大黑汀水库累计供水422.39 亿m3，其中通过引滦工程向天津市供水194 亿m3，年均供水4.8亿m3；向唐山市供水56.13 亿m3，年均供水1.4亿m3；向滦下灌区供水172.16 亿m3，年均供水4.3 亿m3。1999―2019 年，桃林口水库通过引青济秦工程向秦皇岛市供水10.18 亿m3，年均供水0.51 亿m3；向滦下灌区供水30.67 亿m3，年均供水1.46 亿m3。

1.4 生态现状

（1）地表径流量减少。在滦河上、中、下游分别选取三道河子、潘家口、滦县3 个水文站，分析1956―2016年径流量变化。三道河子、潘家口、滦县3个站1956―1979 年年均径流量分别为7.3 亿、26 亿和47.8亿m3，1980―2000年年均径流量分别为4.75 亿、16.8 亿和22.8亿m3，2001―2016年年均径流量分别为2.9 亿、7.3 亿和8.2 亿m3。由上可以发现，20世纪80 年代以后滦河地表径流量出现急剧下降。另外，据统计，近10 a 滦河干流大黑汀水库出库河道断面年均过流天数仅99 d，支流青龙河桃林口水库出库河道断面年均过流天数为151 d，1 a 内泄放过程基本在农业灌溉供水时期和汛期弃水。

（2）生物多样性衰退。滦河常见水生动植物物种有黑嘴鸥、黑尾鸥、红嘴鸥、银鸥、普通燕鸥、黑枕燕鸥、白鹤、丹顶鹤、灰鹤、田鸡、董鸡、雨燕和灰沙燕等，以及一些鱼类、半索动物、甲壳动物、软体动物、腕足动物、腔肠动物、浮游生物等。近年来，滦河鱼类物种多样性明显下降，野生鱼类种类少，且数量较低。在部分自然河段有常见鱼类分布，此外在城镇橡胶坝区和河道挖沙产生的静水坑有少数小型鱼类生存，洄游性鱼类和一些大型经济性鱼类极其少见。

（3）入海水沙量减少。据统计，滦河20 世纪50年代年均入海水量约57 亿m3，80 年代年均入海水量降至15 亿m3，2001―2016 年年均入海水量仅为4.6 亿m3。滦河口为沙质河口，泥沙来源为滦河干流和青龙河支流，由于滦河入海水量总体呈减少趋势，入海沙量也随之减少，从而滦河口三角洲由缓慢淤积逐渐转为侵蚀。

2 生态流量的确定

2.1 生态流量保障目标

制定生态流量是为了明确河湖生态保护的目标和要求，管控水资源开发利用强度，在保障河湖生态流量的前提下优化水资源配置格局［1］。要确定生态流量保护目标，需要明确河湖生态功能定位。目前，经正式批复的有关确定滦河生态水量的规划包括《海河流域综合规划》（以下简称《综合规划》）和《京津冀协同发展六河五湖综合治理与生态修复总体方案》（以下简称《六河五湖方案》）。《综合规划》对滦河进行的生态功能定位为：滦河上游水量充沛，基流较大，主要生态问题是迁西以下河流断流问题。因此，滦河上游以生态基流保护为重点，下游以生态水量补给为重点［2］。《六河五湖方案》对滦河进行的生态功能定位为：滦河山区段水量、水质条件较好，应维持良好生境功能，平原段断流严重，应恢复水体连通功能［3］。结合近年滦河实测水文资料来看，滦河中上游除源头闪电河以外水量充沛未出现过断流；中下游潘家口、大黑汀以及桃林口水库主要以供工农业和生活用水为主，设计之初未考虑生态下泄流量，非汛期和非灌溉供水期基本不向河道泄放生态水；且滦河下游距入海口55 km处有大型农业灌区，年引水量4.5 亿m3左右。综上，滦河生态流量保障的目标应为恢复平原段水体连通，并维持一定入海水量。

2.2 生态流量控制断面及保障要求

《综合规划》提出的滦河生态水量控制断面为山区段闪电河白城子、滦河三道河子以及平原段滦县，规划生态水量分别为0.14 亿、1.31 亿和4.21亿m3∕a，同时规划滦县断面以下考虑支流汇入后入海水量不小于4.21 亿m3∕a。《六河五湖方案》提出的滦河生态水量控制断面为支流武烈河承德、滦河三道河子和滦县，其中承德断面规划生态水量为0.25 亿m3∕a、其余2个断面规划生态水量与《综合规划》一致。通过滦河各断面实测水文资料可知，山区段长年基流较大，因此不再提出白城子和三道河子断面生态流量保障要求；承德断面位于滦河支流武烈河，断面上游建有双峰寺水库，原环境保护部批复的双峰寺水库建设环境影响评价报告书对水库下泄生态流量提出了明确要求，且武烈河天然径流量占滦河干流比例较小，水库建成后对滦河干流潘家口水库入库径流影响不大，因此不再提出承德断面生态流量保障要求。

通过调查可知，滦河流域现有4 处国家级水产种质资源保护区，分别是沽源闪电河水系坝上高背鲫国家级水产种质资源保护区、滦河特有鱼类国家级水产种质资源保护区、柳河特有鱼类国家级水产种质资源保护区、迁西栗香湖鲤黄颡鱼国家级水产种质资源保护区。前3处特殊生态保护区均不处于滦河干流，仅迁西栗香湖鲤黄颡鱼国家级水产种质资源保护区位于滦河干流，但该保护区在大黑汀水库库区内，一般情况下水量充足，因此不考虑特殊生态保护对象的生态流量要求。

为满足恢复平原段水体连通，并维持一定入海水量的生态流量保障的目标，同时根据《水利部关于做好河湖生态流量确定和保障工作的指导意见》明确的建设年代较早且下泄水量明显不能满足生态需求的水工程应合理确定生态流量目标的要求，选取滦河干流大黑汀水库（出库入河道断面）、支流青龙河桃林口水库（出库入河道断面）及滦县断面作为滦河生态流量控制断面，且提出各断面生态基流目标和滦河入海水量目标。

2.3 生态流量计算

生态流量计算方法很多，主要包括水文学法、水力学法和生境法三大类。为与《综合规划》等相关规划、方案相协调，本次采用水文学法进行生态流量计算。在分析计算的基础上，根据水源条件、可达性等方面的因素，综合确定生态流量目标。关于水文系列的选取，根据水利部有关河湖生态流量确定的技术要求，对于1980―2016 年水文系列多年平均天然径流量较1956―2000 年水文系列的变化幅度大于等于10% 的，以1980―2016年天然径流系列确定生态流量目标。大黑汀水库、桃林口水库及滦县3 个站1956―2000 年年均天然径流量分别为20.64 亿、7.84 亿、35.5 亿m3，1980―2016 年年均天然径流量分别为14.39 亿、5.44 亿、24.46 亿m3，2 个水文系列变幅远超10%。因此，采用1980―2016 年天然径流系列计算生态基流和入海水量。由于滦县断面为滦河入海前最后一个水文控制断面，因此通过计算滦县断面基本生态水量得到入海水量。滦河主要控制断面天然径流量变化，详见表1。

表1 滦河主要控制断面天然径流量变化108m3∕a

（1）生态基流。采用Q90法计算生态基流。即采用大黑汀水库、桃林口水库及滦县断面1980―2016年37 a 最枯月天然径流量排频，得到90% 保证率最枯月天然径流量，由此计算得到3 个断面生态基流分别为4.54、1.67和7.37 m3∕s。

（2）入海水量。首先计算滦县断面基本生态水量。《综合规划》采用Tennant法取天然径流量的10%计算基本生态水量，水文系列采用1956―2000 年天然径流系列。本次仍采用Tennant法进行计算，为使计算结果更加符合现阶段实际水情，在采用1980―2016 年水文系列的基础上，对基本生态水量占天然径流量的比例进行分析。由于1980―2016 年总体为枯水年，滦县1980―2016 年年均天然径流量比1956―2000年年均值下降了42%。滦县2001―2016年年均还原水量（主要是用水消耗量）为11.78 亿m3，该值反映现状用水水平；剩余水量（即天然径流量减去还原水量，为生态水量的主要来源）占天然径流量的比例下降28%。按照剩余水量占天然径流量的下降率计算，滦县1980―2016年水文系列生态水量应从占天然径流量的10% 下降到7.2%。因此，现阶段采用Tennant法取天然径流量的7.2%计算基本生态水量。经计算，得到滦县断面基本生态水量为1.76 亿m3。不考虑滦县以下支流汇入和沿途蒸发渗漏损失，则滦县基本生态水量1.76 亿m3即为滦河河口入海水量。滦县2个水文系列天然径流量变化，详见表2。

表2 滦县2个水文系列天然径流量变化108m3

2.4 现状满足程度分析

采用2010―2019 年实测径流资料，评价各控制断面生态基流和入海水量目标满足程度。由于滦县断面下游7 km 处有大型农业灌区引水口岩山渠首，因此在不考虑下游支流汇入和沿途蒸发渗漏损失的情况下，入海水量应为滦县断面径流量扣除岩山渠首引水量。通过评价结果可知，大黑汀水库和桃林口水库近10 a 生态基流满足程度较低，滦县生态基流满足程度除2010 年稍低以外其余年份均较高；入海水量近10 a全部满足。主要控制断面现状生态流量满足程度，详见表3。

表3 主要控制断面现状生态流量满足程度

2.5 生态流量目标可达性分析

灌溉期可结合灌溉供水满足生态基流，现状情况下大黑汀水库和桃林口水库生态基流满足程度低是由于非灌溉期和非汛期水库基本不向下游放水。通过计算可知，要使非灌溉期生态基流得到满足，则大黑汀水库、桃林口水库需年均向河道增加补水7 728 万和3 546 万m3，或从灌溉供水中将这部分水匀到非灌溉期下泄到河道。通过分析建库以来两水库年来水量、年初蓄量、供农业灌溉和城市生活用水量情况发现，除2000、2002等特枯年份以外其他年份生态流量目标均可达到。滦县断面现状生态基流满足程度较高，当不满足时可适当加大上游水库下泄量。

采用1980―2016 年滦县天然径流量、现状（2010―2019 年）引滦年均供水量和滦下灌区年均取水量，分析入海水量目标可达性。在50% 来水条件下，入海水量远远大于生态水量目标；在75% 来水条件下，入海水量也基本能满足生态水量要求；在95%来水条件下，入海水量不能满足生态水量要求。特殊枯水年尽管不能满足生态水量要求允许出现供水破坏，但其破坏深度不能使河道出现干涸。因此，在特殊枯水年的严重枯水期，需要调度潘家口、大黑汀、桃林口3 座水库适当为河道补水。远期可通过南水北调二期工程增大南水北调给天津输水等措施满足入海水量要求。不同来水条件入海水量满足情况，详见表4。

表4 不同来水条件入海水量满足情况108m3

2.6 生态流量目标确定

综上，可以确定滦河生态流量目标为大黑汀水库、桃林口水库及滦县断面生态基流分别达到4.54、1.67和7.37 m3∕s，保证率建议在75%～90%；年入海水量达到1.76亿m3，75%以上来水年份均应达到目标。

3 生态流量保障对策建议

为保障滦河生态流量目标的实现，对生态流量保障工作提出几点建议。

（1）加强水量调度，强化取用水管理。要将滦河生态水量保障纳入年度水量调度计划，水库运行管理单位应做好水库调度管理，严格按照年度水量调度计划，合理安排工程的水量调度运行。河北省应加强辖区内取用水管控，严格按照批准的取水计划取水，实施区域用水总量控制。

（2）加强监测预警，实现信息共享。要做好水文控制断面生态流量监测工作，完善小流量监测设施，加强取用水计量监测，特别是应尽快完善岩山渠首引水量在线监测计量设施，提高数据可靠性。合理设置生态流量预警阈值，建立预警发布机制。建立水情信息台账，依托全国水情信息交换系统、全国省界断面水文水资源监测信息系统、取水工程（设施）核查登记信息平台等，通过网络互联、数据交换、信息报送等手段，实现各级管理部门对生态流量监测信息的共享。

（3）完善生态流量保障监管考核体系。监管部门应不定期组织开展生态流量专项监督检查，对各控制断面的下泄（取）水量、日常监督管理、监测预警以及生态流量目标的满足情况进行检查督查，对存在的问题提出整改要求，并督促落实。按照水利部有关生态流量保障考核要求开展考核评估，建立考核制度体系，考核结果作为最严格水资源管理制度和河长制工作重要依据。通过严格考核和评估，督促落实政府和单位责任，确保滦河生态水量保障工作落到实处。

（4）进一步研究滦河源头闪电河生态流量目标和保障措施。闪电河为滦河源头，发源于河北省沽源县与丰宁县交界处，经沽源县流入内蒙古锡林郭勒盟太仆寺旗、正蓝旗、多伦县后又进入河北丰宁县。资料显示，闪电河径流自20世纪70年代开始逐年减少，至1998 年彻底断流。河北沽源县在闪电河上建有闪电河水库，多年来水库向下游放水不足，下游内蒙草原湿地生态受到破坏，省界水事纠纷严重。因缺乏长系列水文资料，本文未对闪电河生态流量目标进行分析计算，今后在进一步收集资料的基础上开展相关研究。

4 结语

通过分析滦河水资源开发利用情况和生态现状，依据滦河生态功能定位，明确了滦河生态保护目标和要求，根据生态保护目标研究确定了生态流量控制断面，采用水文学法计算了各控制断面的生态基流和入海水量，利用近10 a 实测资料对现状生态流量满足程度进行了分析，并开展了生态流量目标可达性分析，最终提出滦河生态基流目标和相应保证率以及入海水量目标和相应来水条件。为保障生态流量目标的实现，提出生态流量保障对策建议，有利于推进滦河生态修复、统筹“三生用水”配置和促进区域协调和可持续发展。