大型水库生态调度实践及展望

第45卷第15期2014年8月人民长江YangtzeRiverVol|45．No．15Aug．，2014文章编号：1001—4179(2014)15—0022一O5大型水库生态调度实践及展望乔晔，廖鸿志2，蔡玉鹏，徐薇(I．水利部中国科学院水工程生态研究所水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室，湖北武汉430079；2．长江水利委员会防汛抗旱办公室，湖北武汉430015)摘要：水库生态调度是指通过改进水库调度方式来修复河流的生态功能，相关理论和技术在近几十年来得到了长足发展。分析总结了国内外利用水库生态调度方式减缓工程不利影响的实例与研究进展，详细介绍了三峡水库生态调度实践及存在的不足。分析指出，应从水库下游生态保护目标的修复角度出发，针对河流生态系统的高度复杂性与不确定性、人类对生态系统认知的局限性以及人类开发活动影响的难以预知性等，开展适宜于我国水利工程的生态适应性管理研究。指出了今后应加强生态需水量研究和生态适应性管理。关键词：生态调度；生态适应性管理；生态流评估；生态系统完整性；大型水库中图法分类号：TV697文献标志码：A1研究背景水利工程是实现水资源时空合理配置、改善区域能源短缺、提高水资源利用效率的重要手段，在发电、供水、防洪、灌概、航运、养殖、旅游等方面发挥了巨大效益。其中，水力发电在调整能源结构、减少化石能源消耗、缓解环境污染、降低温室气体排放等方面发挥了不可替代的作用。然而，水利水电工程在发挥功能及效益的运行过程中，由于淹没、阻隔及径流调节等方面的影响，导致了河流生态系统退化和生物多样性丧失，引起了社会各界对保护和修复河流生态系统的广泛关注。与建设过鱼设施、水库分层取水装置、鱼类友好的水轮机等工程措施相比，水库生态调度主要致力于改进水库调度方式，恢复下游河流的自然水文情势，修复河流生态功能，具有实施费用较低、便于开展原型试验、对下游河流作用范围较大、效果较明显等特点，相关理论和技术在近几十年来取得了长足发展。2国内外生态调度实践2．1国外生态调度实践生态调度通常指基于河流生态需求的大坝调度运行方式，主要是通过合理的技术手段管理河流流量、控制水温和沉积物输移，改善植物、鱼类和野生动物的环境状况等。生态调度是减缓大坝生态影响最为有效的措施之一。据美国大自然保护协会统计，截至2005年，世界上共有53个国家的855条河流开展了修复环境水流的研究或实践。在已进行的生态调度实践中，美国开展的生态调度试验研究不仅在数量上远超过其他国家，在类型上也涵盖了不同的生态目标和水库规模。美国从1980年开展大古力大坝和哥伦比亚流域其他水利工程调度，就充分考虑了满足维持或增强溯河产卵的鱼类种群溯流至产卵场的需求。田纳西流域管理局自1991年开始，通过提高水库泄流的水量及水质，以下游河道最小流量和溶解氧为指标，对20座水库调度运行方式进行了优化调整。美国中央河谷工程甚至将保护和恢复鱼类与野生动物需求放在比发电需求优先的位置考虑。在美国佛罗里达州基西米河，为了恢复河流原有的生态面貌，从1990年开始进行了一系列的生态修复试验，其中包括改变上游水库的运用方式，塑造具有季节性变化的、与天然状态尽可能接近的来流条件，以及人为抬高水位以恢复两岸的湿地。从调度目标看，主收稿日期：2014—07—1O基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题“三峡库区及长江中游生态系统结构与功能完善关键技术研究与示范”(2012BAC06B04)作者简介：乔晔，男，研究员，主要从事水生态保护与修复研究工作。E—mail：qiaoye@mail．ihe．ae．en第15期乔晔，等：大型水库生态调度实践及展望23要包括：增加河流最低流量和改善水质、控制河道水位变动及恢复河滨植被、改善栖息地适宜性等。由于涉及相关的物理化学及生物过程，主要采用模拟法分析。此外，在发达国家的水库再调度实践中，通常采用适应性管理方式调整水库调度，以消除不利生态环境影响，如美国格伦峡谷大坝通过适应性管理，对下游生物多样性及沙洲被破坏的生态环境问题开展泄流试验，取得了显著效果。部分生态调度实践如表1所示。2．2国内生态调度实践我国对河流生态修复、维持河流健康方面的重视程度正在不断提高，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要(2011)》中强调“在做好生态保护和移民安置的前提下积极发展水电”，突出了生态保护工作对于水电持续发展的重要性。同表1国外部分河流生态调度实践情况24人民长江时，国内也积极开展水利工程调度改善生态环境的工作，包括黄河调水调沙、珠江压咸补淡应急调水、塔里木河生态应急输水、扎龙湿地应急补水等。2008年，三峡水利枢纽工程初步达到设计水位，长江水利委员会防汛抗旱办公室(以下简称“防办”)也实施了一系列试验性调度，积极拓展水库调度的综合效益。如2011年以来，三峡水