萬永智， 任中杰，邢亞

（江蘇省水文水資源勘測局徐州分局，江蘇徐州，221018）

摘  要: 本文介紹了阿湖水庫的基本情況，采用QP法、湖泊形態(tài)分析法（以下簡稱“形態(tài)法”）、生物空間法三種方法計(jì)算確定了阿湖水庫最低生態(tài)水位，旨在維護(hù)阿湖水庫水生態(tài)系統(tǒng)的基本功能，以促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展。計(jì)算結(jié)果表明，阿湖水庫最低生態(tài)水位為24.50m。根據(jù)最低生態(tài)水位保障目標(biāo)，從明確責(zé)任主體、構(gòu)建生態(tài)水位監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)、加強(qiáng)監(jiān)督考核、做好應(yīng)急補(bǔ)水等方面提出了生態(tài)水位保障措施。

關(guān)鍵詞:阿湖水庫；生態(tài)水位；保障措施

1. 基本情況

阿湖水庫屬淮河流域沂沭泗水系，處于東經(jīng)118°41'，北緯34°22'，位于新沂市東北部丘陵山區(qū)阿湖鎮(zhèn)境內(nèi)，上游與連云港市東海縣相連。阿湖水庫是一座以城市防洪為主，兼有灌溉、養(yǎng)殖、景觀等綜合利用的中型水庫，主要建筑物有主壩1條，泄洪閘1座，灌溉涵洞2座，在阿湖水庫與安峰山水庫之間開挖一條長12km的阿安引河，并建節(jié)制閘1座。入湖河流主要為尤莊河、車站引河、三里直河、廖塘河，集水面積193.7 km²，出庫河流主要有淋頭河、水庫東干渠、水庫西干渠、阿安引河。

阿湖水庫地貌為起伏很小的丘陵坡地，庫區(qū)上游地勢較高。水庫校核水位（廢黃河口零點(diǎn)，下同）29.18m，設(shè)計(jì)水位27.73m，興利水位26.00m，死水位24.50m；水庫總庫容4032萬m³，興利庫容 886萬m³，死庫容230萬m³。

據(jù)調(diào)查，水庫內(nèi)藍(lán)藻密度為260.8×10⁴ cells/L～289.8×10⁴ cells/L，主要藍(lán)藻種類有中華平裂藻、大螺旋藻、和巨顫藻等；底棲動(dòng)物密度為64～144個(gè)/㎡，其中水絲蚓16個(gè)/m²、羽搖蚊幼蟲16個(gè)/m²、圓田螺 32～96個(gè)/m²、釘螺48個(gè)/m²，優(yōu)勢密度物種為圓田螺；魚類主要有鰱魚、鳙魚、青魚、草魚、鯉魚、鯽魚等。

2021年阿湖水庫水體水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類，氨氮和高錳酸鹽指數(shù)時(shí)段超標(biāo)，營養(yǎng)狀態(tài)為中度富營養(yǎng)。

2. 生態(tài)水位分析計(jì)算

本次生態(tài)水位分析計(jì)算參照《河湖生態(tài)環(huán)境蓄水計(jì)算規(guī)范》附錄A推薦的方法,主要有: Q_P法（又稱不同頻率最枯月平均值法）、形態(tài)法和生物空間法。

2.1 Q_P法

根據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境蓄水計(jì)算規(guī)范》，有長系列（n≥30年）的水位資料的湖泊，可首選Q_P法。本文以阿湖水庫（壩上）水文站長系列（n≥30年）月平均水位為基礎(chǔ)，用每年的最枯月平均水位建立P-Ⅲ型頻率曲線。依據(jù)淮河流域生態(tài)流量和生態(tài)水位計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，選取90%頻率下的最枯月平均水位作為阿湖水庫最低生態(tài)水位，見表1。 由表1可知，阿湖水庫生態(tài)水位確定在23.76m。表1    阿湖水庫（壩上）各頻率水位成果表

2.2 形態(tài)法

形態(tài)法是通過分析湖泊水面面積變化率與水位關(guān)系來確定維持其基本形態(tài)需水量對應(yīng)的最低水位^［1］，通過收集或?qū)崪y水位、面積資料，繪制水位與面積變化率的關(guān)系曲線^［1］。在枯水期低水位附近的最大值對應(yīng)水位為湖泊最低生態(tài)水位^［1］。如繪制的關(guān)系線圖上看不出最大值,形態(tài)法在此不適用。

利用阿湖水庫實(shí)測水位和水面面積資料，計(jì)算得到的水庫水位與水庫水面面積變化率關(guān)系曲線，見圖1。由圖1可看出，水庫水面面積由24.0m到24.5m增幅最大，亦是水庫水位與水面面積變化率關(guān)系曲線的最大值，此最大值對應(yīng)水位24.5m為阿湖水庫最低生態(tài)水位。

由于水位和面積數(shù)據(jù)的水位級差為0.5m，由此導(dǎo)致的誤差范圍為—0.25～0.25m。 因此，由形態(tài)法確定的阿湖水庫最低生態(tài)水位為24.25～24.75m^［2］。

2.3 生物空間法

生物空間法，該法基于湖泊各類生物對生存空間的需求來確定湖泊的生態(tài)水位^［1］。計(jì)算公式如下:

H=max(He¹_min，He²_min，···，Heⁱ_min，···，Heⁿ_min)

式中H為湖泊最低生態(tài)水位，m；

Heⁱ_min為第i種生物所需的最低生態(tài)水位，m。

魚類對湖泊生態(tài)系統(tǒng)具有特殊作用，同時(shí)對低水位最為敏感^［2］。最低生態(tài)水位如能滿足魚類，可認(rèn)為其他各類生物的最低需求也可得到保證。如選用魚類作為關(guān)鍵物種，上式可變?yōu)?

H=H₀+H_f

式中H₀為湖底高程，m；

H_f為魚類生存所需的最小水深， m。

阿湖水庫中水生生物主要包括浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物、沉水植物、挺水植物、浮葉植物以及魚類等。浮水植物和浮游動(dòng)物主要浮在或生存在水面上，水的深淺對于它的正常生長發(fā)育影響不大；底棲動(dòng)物生存空間較為廣泛，既可在湖庫底泥、水底或水中物體上中生存，又可鉆入木石、土岸、水生植物莖葉或在水層游動(dòng)，其生存條件也不高；挺水植物適宜水深0～1.5m^［3］,有些種類在潮濕的岸邊也可生長；沉水植物適宜水深約為0.3-6m^［3］，由于受光線和水中溶氧量含量的影響，水深不宜太深；浮葉植物因種類不同對水的深度適應(yīng)范圍較大，大多數(shù)可在較淺水域生存。以上這些水生生物都不是關(guān)鍵物種。

魚類對于其他水生生物的生存有著較大影響，它既鳥類的食物，又是庫區(qū)的主要養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。根據(jù)魚類對湖庫及湖濱生態(tài)系統(tǒng)的重要性以及對生存空間的敏感性，將魚類作為生物空間法的關(guān)鍵物種。相關(guān)資料表明，四大家魚及大部分魚類所需的生存水深應(yīng)在1.2～1.5m范圍^［4］。考慮到淤積影響，阿湖水庫湖底平均高程約為22.80m，阿湖水庫最低生態(tài)水位為24.00～24.30m。

2.4 阿湖水庫最低生態(tài)水位

通過Q_P法、形態(tài)法、生物空間法計(jì)算，阿湖水庫最低生態(tài)水位計(jì)算成果見表2。Q_P法主要利用長系列水位資料，依據(jù)流域開發(fā)利用程度、規(guī)模、來水等實(shí)際情況確定最低生態(tài)水位，防止天然生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化；形態(tài)法是從湖泊水文和地形變化角度研究生態(tài)系統(tǒng)不嚴(yán)重退化的最低生態(tài)水位^{［2］［5］}；生物空間法基于湖庫各類生物對生存空間的需求來確定最低生態(tài)水位，以維持水生態(tài)系統(tǒng)的基本完整^［5］。由于三種計(jì)算方法的理論和側(cè)重點(diǎn)不同，計(jì)算的最低生態(tài)水位有所不同，故存在一定差異。綜合以上三種計(jì)算成果，選取其中的最大值24.50m作為阿湖水庫最低生態(tài)水位。

 表2    阿湖水庫最低生態(tài)水位計(jì)算成果表

3. 最低生態(tài)水位目標(biāo)協(xié)調(diào)性分析

阿湖水庫主要以防洪為主，兼有蓄水、灌溉、漁業(yè)養(yǎng)殖，以及生態(tài)與濕地保護(hù)等綜合功能。考慮水庫調(diào)蓄需求，生態(tài)水位應(yīng)在滿足各種生態(tài)需求的基礎(chǔ)上留有一定的調(diào)蓄空間。阿湖水庫最低生態(tài)水位確定為24.50m，與庫區(qū)所養(yǎng)殖的家魚及大部分野生魚類生存和繁殖所需水深相協(xié)調(diào)；與《徐州市中型水庫洪水與水量調(diào)度方案》中“庫水位低于 24.50m 時(shí)，控制農(nóng)業(yè)供水”的要求不矛盾，有利于生態(tài)水位保障工作的實(shí)施；同時(shí)符合《大中型水庫調(diào)度規(guī)范》（D32/T3470-2018）中生態(tài)水位一般不得低于水庫死水位的要求，協(xié)調(diào)性較好。

根據(jù)阿湖水庫（壩上）水位站2011～2021年逐日水位資料，按年度統(tǒng)計(jì)日平均水位滿足該最低生態(tài)水位程度，評價(jià)結(jié)果顯示滿足率（%）介于92.05%～100%之間，處于較高水平，說明最低生態(tài)水位計(jì)算結(jié)果與控制斷面計(jì)算結(jié)果相協(xié)調(diào)。

4. 結(jié)論和保障措施

4.1 結(jié)論

結(jié)合阿湖水庫生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，阿湖水庫的最小生態(tài)水位確定為24.50m ，能夠滿足阿湖水庫的洪水調(diào)蓄主導(dǎo)生態(tài)功能，保證阿湖水庫生態(tài)濕地系統(tǒng)基礎(chǔ)，能夠維持水生生物和保證漁業(yè)養(yǎng)殖及野生魚類的正常生存。

4.2 保障措施

（1）明確責(zé)任主體，建立協(xié)調(diào)協(xié)商機(jī)制。

加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，明確各責(zé)任主體職責(zé)，各項(xiàng)工作要落到實(shí)處；完善阿湖水庫水資源統(tǒng)一調(diào)度和配置機(jī)制，建立生態(tài)水位調(diào)度管理制度、監(jiān)測報(bào)送和預(yù)警發(fā)布制度、信息共享制度；建立生態(tài)水位保障協(xié)商機(jī)制，促進(jìn)上下游地區(qū)以及部門之間的水量調(diào)度問題的解決。

（2）構(gòu)建河湖生態(tài)流量（水位）監(jiān)控、預(yù)警系統(tǒng)。

完善阿湖水庫生態(tài)水位控制斷面的監(jiān)控能力建設(shè)，依托現(xiàn)有水文預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，建立阿湖水庫生態(tài)水位管控信息平臺，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和預(yù)警信息的實(shí)時(shí)報(bào)送和發(fā)布。

（3）強(qiáng)化河湖生態(tài)流量（水位）監(jiān)督、考核。

水行政主管部門要按照有關(guān)文件要求，認(rèn)真開展生態(tài)水位監(jiān)測與評估工作，完善監(jiān)測體系，加強(qiáng)監(jiān)測與評估；加強(qiáng)對基層工作指導(dǎo)、監(jiān)督檢查，并將監(jiān)督檢查結(jié)果作為最嚴(yán)格水資源管理制度和河長制考核的重要依據(jù)。

（4）做好應(yīng)急補(bǔ)水，保障水量動(dòng)態(tài)平衡。

根據(jù)水庫當(dāng)前蓄水情況和水量分配方案，以及水情預(yù)報(bào)結(jié)果,科學(xué)調(diào)度，保障防洪安全和生態(tài)用水。阿湖水庫生態(tài)水位調(diào)度應(yīng)統(tǒng)籌兼顧防洪安全和水量調(diào)度，當(dāng)水位低于其最小生態(tài)水位時(shí),應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急補(bǔ)水，采取有效的應(yīng)急措施，確保阿湖水庫生態(tài)水位達(dá)標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國水利部．SL/T712-2021河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范〔Z〕.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2021．

[2] 徐志俠，陳敏建，董增川．湖泊最低生態(tài)水位計(jì)算方法〔J〕．生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，25(10)：2324-2328．

[3] 陳琳，李晨光，李鋒民，等．水生態(tài)修復(fù)植物生長特性比較與應(yīng)用潛力〔J〕．環(huán)境污染與防治，2022，44(7)：933-938．

[4] 朱志龍．湖北省典型湖泊最低生態(tài)水位分析[C]∥湖北省水利學(xué)會．實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度高層論壇論文集. 湖北：2010：131-133．

[5] 鄭清．水網(wǎng)連通工程對大東湖生態(tài)水文過程影響研究〔D〕．湖北：三峽大學(xué)，2016．

作者簡介：萬永智（1991-  ），男，漢族，江蘇省徐州市人，工程師，從事水文水資源監(jiān)測及評價(jià)工作。

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