吳海峰

（山東省臨沂市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院,山東 臨沂 276000）

0 引言

流域生態(tài)水文情勢(shì)是確保流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、完整及生物種群多樣性的基礎(chǔ),水利工程建設(shè)和運(yùn)行必將改變流域自然生態(tài)水文情勢(shì)及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能。沂河支流東汶河流域水資源豐富、徑流穩(wěn)定,且流域內(nèi)魚類物種資源多種多樣,常年分布著魚類物種產(chǎn)卵場(chǎng)、索餌場(chǎng)和越冬場(chǎng),生態(tài)保護(hù)價(jià)值顯著,但是流域內(nèi)魚類種群再生能力脆弱,容易受外界環(huán)境因素影響[1]。為此,進(jìn)行沂河支流東汶河流域水利工程建設(shè)運(yùn)行對(duì)河段生態(tài)水文情勢(shì)的影響研究對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)十分重要。

1 研究區(qū)概況

岸堤水庫(kù)位于沂河支流東汶河流域,具有防洪、灌溉、養(yǎng)殖、供水、發(fā)電、旅游等綜合功能。水庫(kù)于1959 年建成,于次年4 月竣工蓄水,并于1997 年進(jìn)行除險(xiǎn)加固,使水庫(kù)工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良等級(jí)。岸堤水庫(kù)100 a一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3 d凈雨量340 mm,最大洪峰14200 m3/s,入庫(kù)水量5.81×108m3；萬(wàn)年一遇校核標(biāo)準(zhǔn)3 d凈雨量1040 mm,最大洪峰31100 m3/s,入庫(kù)水量18.4×108m3。岸堤水庫(kù)水文站是岸堤水庫(kù)入庫(kù)流量監(jiān)測(cè)控制站,岸堤水庫(kù)水文站以上河道并無(wú)大型水利工程,受干擾程度較輕,能近似反映所在流域天然來(lái)水狀況。為減輕人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)分析結(jié)果的影響,本文選取1990 年~2016 年岸堤水庫(kù)水文站逐日流量均值實(shí)測(cè)值和岸堤水庫(kù)相同歷史期逐日出庫(kù)流量序列,進(jìn)行水庫(kù)影響下流域河段生態(tài)水文情勢(shì)演變分析及水文變化指標(biāo)的計(jì)算,并運(yùn)用RVA進(jìn)行岸堤水庫(kù)對(duì)壩下河段生態(tài)水文情勢(shì)影響程度的量化分析。

2 對(duì)河段生態(tài)水文情勢(shì)的影響

2.1 月平均流量的變化

流域生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的維持主要靠流域河段流量大小及機(jī)械性變化情況,從表1 可以發(fā)現(xiàn),岸堤水庫(kù)建成運(yùn)行后對(duì)流域河段月流量均值存在顯著影響：1 月~5 月和11 月~12 月流量均值增大幅度最為明顯,6 月10 月則減小,其中1 月、2 月、3 月、9 月、12 月月平均流量改變幅度最大,4 月、7 月、10 月月平均流量改變幅度次之,5 月、6 月、8 月、11 月改變幅度最小?？傮w而言,岸堤水庫(kù)的運(yùn)行促使壩下流域河段月平均流量趨于均一化變動(dòng)趨勢(shì),季節(jié)性差異減小,主要原因在于水庫(kù)運(yùn)行在滿足防洪、發(fā)電、供水、灌溉等需求的過(guò)程中起到了“蓄豐補(bǔ)枯”的積極作用,確保了流域灌區(qū)生態(tài)用水。徑流的調(diào)整為流域不同物種提供了適宜的水文條件。但是岸堤水庫(kù)運(yùn)行加劇了壩下流域河段流量的均一化,必將改變流域內(nèi)生物種群結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng),不利于流域生物洄游、遷徙及生態(tài)環(huán)境多樣性。

2.2 年極端流量的變化

從圖1 和圖2 可知,岸堤水庫(kù)運(yùn)行之后壩下河段年內(nèi)流量最大值明顯減小,90 d流量最大值指標(biāo)的發(fā)生微小幅度改變,但其他流量指標(biāo)均變化幅度較大。水庫(kù)運(yùn)行所影響的最大1 d流量均比目標(biāo)下限小（圖1）,而年最小1 d流量明顯增加,其他流量指標(biāo)高度變化。水庫(kù)運(yùn)行后最小1 d流量均值比目標(biāo)上限高,而且表現(xiàn)出較大的年際變動(dòng)（圖2）。最小流量指標(biāo)的變動(dòng)程度整體上大于最大流量指標(biāo),充分表明岸堤水庫(kù)的運(yùn)行對(duì)流域河段年內(nèi)最小流量影響更大,極端流量變動(dòng)必將擾動(dòng)流域生態(tài)系統(tǒng),影響水生物棲息環(huán)境,阻礙流域與河岸營(yíng)養(yǎng)的交換,不利于水生物生長(zhǎng)。

圖1 水庫(kù)運(yùn)行前后流域河段最大1 d流量均值

圖2 水庫(kù)運(yùn)行前后流域河段最小1 d流量均值

此外,岸堤水庫(kù)運(yùn)行前最大流量通常出現(xiàn)在7 月~10 月,且通常集中于7 月下旬~8 月上旬,岸堤水庫(kù)運(yùn)行后,最大流量出現(xiàn)的時(shí)間范圍更加寬泛,4 月~11 月均有而且5 月上旬~8 月下旬期間較為集中,也就是說(shuō),年最大1 d流量出現(xiàn)的時(shí)間整體上提前了1 個(gè)月,由于灌區(qū)春灌期的影響,岸堤水庫(kù)必須加大出流量滿足灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水所需,所以生態(tài)水文情勢(shì)低度改變。岸堤水庫(kù)運(yùn)行前最小流量出現(xiàn)的時(shí)間范圍擴(kuò)大,最小1 d流量集中出現(xiàn)在2 月~3 月,由于12 月至次年3 月所在流域進(jìn)入凌汛期,水庫(kù)必須在凌汛期到來(lái)前減小其下泄流量,從而達(dá)到封河穩(wěn)定的目的,為確保開(kāi)河安全,凌汛期結(jié)束時(shí)下泄流量仍需繼續(xù)減小。所在流域魚類通常在汛期漲水時(shí)期產(chǎn)卵,所以岸堤水庫(kù)運(yùn)行使年內(nèi)最大流量出現(xiàn)時(shí)間大大提前必將引起魚類繁殖條件的改變,從而擾亂其正常的繁殖活動(dòng),影響水生物種群結(jié)構(gòu)與規(guī)模。

2.3 流量頻率與延時(shí)

河流生態(tài)過(guò)程直接受到流量高低的影響和驅(qū)動(dòng),進(jìn)而影響不同水生物物種的生存機(jī)會(huì)。根據(jù)表2 可以看出,岸堤水庫(kù)運(yùn)行之后年內(nèi)高低流量出現(xiàn)頻率明顯減小,而且持續(xù)時(shí)間大大縮短,總體而言,低流量指標(biāo)的變動(dòng)率高于高流量指標(biāo),岸堤水庫(kù)運(yùn)行對(duì)低流量的出現(xiàn)頻次和持續(xù)時(shí)間影響更為顯著。所在流域壩下河段魚類在產(chǎn)卵期和育苗期內(nèi)由于高流量持續(xù)時(shí)間過(guò)短而難以獲得足夠的水域和充分的營(yíng)養(yǎng),從而影響水生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展,甚至導(dǎo)致部分生態(tài)環(huán)境的惡化和消失。

表2 岸堤水庫(kù)運(yùn)行對(duì)高低流量的影響

此外,根據(jù)分析,岸堤水庫(kù)運(yùn)行后,壩下流域河段流量變動(dòng)頻次明顯增多,流量年增大（減?。┞示党霈F(xiàn)較大幅度的波動(dòng),究其原因主要是岸堤水庫(kù)電力荷載的變動(dòng)導(dǎo)致下泄流量出現(xiàn)頻繁的“陡漲陡落”,進(jìn)而影響浮游生物及其他水生物生長(zhǎng)棲息環(huán)境。

綜合岸堤水庫(kù)運(yùn)行對(duì)所在流域生態(tài)水文情勢(shì)變化指標(biāo)的影響程度,改變程度顯著。充分表明,岸堤水庫(kù)運(yùn)行及調(diào)度方式對(duì)所在流域河段水文情勢(shì)存在較大程度的影響和改變,進(jìn)一步擾動(dòng)了水生物棲息環(huán)境。

3 結(jié)論

岸堤水庫(kù)的運(yùn)行導(dǎo)致壩下流域河段生態(tài)水文情勢(shì)出現(xiàn)顯著性改變,由于水庫(kù)徑流的調(diào)節(jié)作用,流域年內(nèi)徑流過(guò)程表現(xiàn)出均一化趨勢(shì)特征,最大流量規(guī)模減小且出現(xiàn)時(shí)間顯著提前,最小流量恰好相反變動(dòng),流量呈現(xiàn)出“陡漲陡落”趨勢(shì),且變動(dòng)愈加頻繁,極大地影響了壩下游流域河段水生物種群結(jié)構(gòu)規(guī)模、棲息環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)。但岸堤水庫(kù)的建設(shè)對(duì)流域水文情勢(shì)仍有很大的積極影響,“蓄水補(bǔ)枯”作用有效確保了流域下游河道在枯水期的生態(tài)灌溉用水,使得水資源利用效率大大提升,水庫(kù)同時(shí)還發(fā)揮著防凌防洪、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等作用。