閆耕泉,李慶慶
(1.山東省聊城市水利局,山東 聊城252000;2.山東省聊城市東昌府區(qū)水務(wù)局,山東聊城252000)
生態(tài)需水量是針對水資源開發(fā)利用中的生態(tài)環(huán)境保護以及科學(xué)地進行生態(tài)環(huán)境修復(fù)和改善等問題而提出來的概念。本次計算的河道生態(tài)需水包括河道內(nèi)生態(tài)基流和敏感生態(tài)需水。
生態(tài)基流是為維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能的河道內(nèi)最小流量。河流基本生態(tài)功能主要為防止河道斷流、避免河流水生生物群落遭受到無法恢復(fù)的破壞等。
敏感生態(tài)需水是維持河流生態(tài)敏感區(qū)正常生態(tài)功能的需水量及過程,主要包括河流濕地及河谷林草生態(tài)需水、河口生態(tài)需水、重要水生生物生態(tài)需水、輸沙需水等。敏感生態(tài)需水應(yīng)分析生態(tài)敏感期,非敏感期主要考慮生態(tài)基流。
本次生態(tài)需水量以徒駭河聊城段為例。
徒駭河是一條大型排水河道,位于海河流域南部,東臨渤海,南靠黃河,西、北以馬頰河、德惠新河為界,流域面積13 902 km2(其中河南省602 km2,河北省4 km2),山東省境內(nèi)16個縣(市區(qū)),總?cè)丝?71萬人,現(xiàn)有耕地面積1 188.4萬畝,易澇面積102萬畝。該河發(fā)源于莘縣文明寨,在無棣縣秦河口匯流后經(jīng)套兒河入渤海,全長436.35 km,1968年按“64年雨型”(五年一遇)排澇,“61年雨型”(二十年一遇)防洪標(biāo)準(zhǔn)進行了擴大治理,1970年以后對其支流進行了治理,排澇流量可達1 780 m3/s。
聊城市處于徒駭河上游,境內(nèi)干流流經(jīng)莘縣、陽谷、東昌府區(qū)、茌平、高唐等5個縣(市),保護人口353.58萬人,從莘縣文明寨到高唐縣李集出境。流經(jīng)處地勢西南部高、東北部低,起點處莘縣文明寨地面高程46.35 m(黃海高程,下同),出境處李集地面高程23.6 m,地面坡降1/7 000~1/8 000。
聊城市境內(nèi)徒駭河支流有37條,流域面積100 km2以上的支流19條,其中新金線河、趙王河、小運河、西新河、四新河、七里河、管氏河、趙牛河等8條較大,流域面積都在300 km2以上。建有攔河閘(壩)11座,形成了較完善的防洪工程體系。
作為我市城市水系的重要組成部分,行洪排澇之余,徒駭河容納著居民日常生活廢水和城市工業(yè)用水的排放。因此,進行生態(tài)需水量的計算非常重要。
生態(tài)基流及敏感生態(tài)需水計算方法選取以下因素:氣候特征、水文特性、河床特性、水生態(tài)系統(tǒng)的類型和特性、水生態(tài)系統(tǒng)的重要性和敏感性、生態(tài)保護目標(biāo)、控制節(jié)點在生態(tài)系統(tǒng)中的相對位置等。
生態(tài)基流應(yīng)分非汛期和汛期兩個水期分別確定,一般情況下,非汛期生態(tài)基流應(yīng)不低于多年平均天然徑流量的10%;汛期生態(tài)基流可按多年平均天然徑流量20%確定。
生態(tài)敏感區(qū)特指以下四類:Ⅰ—具有重要保護意義的河流濕地(如公布的各級河流濕地保護區(qū))及以河水為主要補給源的河谷林;Ⅱ—河流直接連通的湖泊;Ⅲ—河口;Ⅳ—土著、特有、珍稀瀕危等重要水生生物或者重要經(jīng)濟魚類棲息地、“三場”分布區(qū)。
敏感期是指維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的水量敏感期,如果在該時期內(nèi),生態(tài)系統(tǒng)不能得到足夠的水量,將嚴(yán)重影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。敏感期包括植物的水分臨界期,水生動物繁殖、索餌、越冬期,水-鹽平衡、水-沙平衡控制期等。
一般來說,Ⅰ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水為豐水期的洪水過程;Ⅱ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水以月均生態(tài)水量的形式給出;Ⅲ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水以年生態(tài)需水總量的形式給出;Ⅳ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水為重要水生生物繁殖、索餌、越冬期所需的流量過程。
敏感生態(tài)需水是上述四類需水量及過程的外包。
根據(jù)區(qū)域氣候和水文特點,每個計算單元可選擇一個或多個斷面,作為生態(tài)基流及敏感生態(tài)需水控制斷面。
根據(jù)聊城市實際情況和控制斷面選取原則,選擇徒駭河的聊城站、劉橋閘站、馬頰河王鋪閘站,作為生態(tài)需水計算控制斷面。
根據(jù)聊城市水資源狀況,生態(tài)基流應(yīng)分非汛期和汛期兩個水期分別確定,非汛期生態(tài)基流按多年平均天然徑流量的10%;汛期生態(tài)基流可按多年平均天然徑流量20%確定。根據(jù)多年平均天然徑流量系列(1956-2010年),計算徒駭河的聊城站、劉橋閘站等控制斷面的汛期、非汛期生態(tài)基流。
經(jīng)計算聊城站汛期生態(tài)基流為0.352 m3/s,非汛期生態(tài)基流0.041 m3/s;劉橋閘站汛期生態(tài)基流為0.758 m3/s,非汛期生態(tài)基流 0.089 m3/s。詳見表3 。
表1 徒駭河主要控制斷面生態(tài)基流(或水位)成果表
表2 徒駭河敏感生態(tài)需水成果表
根據(jù)實際情況選擇徒駭河聊城水利風(fēng)景區(qū)、徒駭河莘縣水利風(fēng)景區(qū),計算敏感生態(tài)需水。徒駭河劉馬莊段生態(tài)需水量為300萬m3,徒駭河聊城段生態(tài)需水量為4 567萬m3。詳見表4。
生態(tài)需水保障是以現(xiàn)狀生態(tài)需水為基礎(chǔ),考慮南水北調(diào)通水后水資源(含再生水)狀況,為規(guī)劃生態(tài)需量安排水源并提出對策措施。
聊城境內(nèi)的徒駭河、馬頰河現(xiàn)有水量不能河滿足生態(tài)需量要求,需進行進行供水配置并分析水源可行性。
徒駭河畢屯-聊城段通過建設(shè)修建北城橡膠壩進行蓄水,以滿足生態(tài)需水要求。徒駭河聊城-劉橋段,以達到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的中水為水源進行補水。
河流生態(tài)需水是指維持水生生物正常生長及保護特殊生物和珍稀物種生存所需要的水量;河流環(huán)境需水是指為保護和改善河流水體水質(zhì)、為維持河流水沙平衡、水鹽平衡及維持河口地區(qū)生態(tài)環(huán)境平衡所需要的水量。對于河流生態(tài)環(huán)境需水量的確定,不僅要考慮所需水量的多少,而且還要考慮在此水量下的水質(zhì)。維持河道生態(tài)文明的低限水量,是水系的警戒水量,是人類索取水系資源的紅線。因此,生態(tài)需水量是維持水系健康生命理論體系框架和建設(shè)生態(tài)文明的的重要指標(biāo)之一。