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黃河入海淡水對(duì)海洋生態(tài)調(diào)控響應(yīng)研究

2019-08-24 08:54谷源澤徐叢亮張朝暉畢乃雙趙林林劉艷芬
人民黃河 2019年8期
關(guān)鍵詞:魚卵黃河口入海

谷源澤,徐叢亮,張朝暉,畢乃雙,趙林林,劉艷芬,周 斌

(1.黃河水利委員會(huì) 水文局,河南 鄭州450004;2.黃河河口海岸科學(xué)研究所,山東 東營(yíng)257000;3.自然資源部 第一海洋研究所,山東 青島266100;4.中國(guó)海洋大學(xué),山東 青島266100;5.東營(yíng)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究院,山東 東營(yíng)257000)

1 黃河口海域海洋生態(tài)對(duì)入海淡水的需求

1.1 近海洄游魚類具有春季低鹽產(chǎn)卵孵育習(xí)性

黃河口萊州灣生態(tài)系統(tǒng)在黃渤海生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能維持中具有重要作用。1855年黃河入渤海以來(lái),黃河入海徑流豐富的營(yíng)養(yǎng)源驅(qū)動(dòng)著黃河口及鄰近海域生物群落的生產(chǎn),提供了巨大的漁業(yè)生產(chǎn)力,黃河口海域成為黃渤海漁業(yè)生物重要的產(chǎn)卵場(chǎng)、孵幼場(chǎng)、索餌場(chǎng)和洄游通道。黃河口海域已監(jiān)測(cè)到的海洋生物有600多種,其中漁業(yè)資源種類約有130種,漁業(yè)資源中重要的經(jīng)濟(jì)魚類和無(wú)脊椎動(dòng)物50余種,分布于灘涂的貝類資源近40種,其中經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的貝類有10余種。

黃河口海域魚卵、仔稚魚的種類和數(shù)量影響著整個(gè)黃渤海海域魚類資源的補(bǔ)充[1-2]。黃渤海漁業(yè)資源類群具有河口近岸低鹽水域產(chǎn)卵的特性[1-5]。渤海區(qū)特別是黃河沖淡水的堆積區(qū)水質(zhì)肥沃,形成了黃渤海海域漁業(yè)資源生物最重要的產(chǎn)卵場(chǎng)和育肥場(chǎng)。黃河口重要近海漁業(yè)生物產(chǎn)卵大部分要求水深1~10 m,鹽度18‰~32‰,溫度12~25℃,產(chǎn)卵盛季一般在5月,見表1。

表1 黃河口重要近海漁業(yè)生物產(chǎn)卵習(xí)性

表1中產(chǎn)卵適宜鹽度7種介于13.0‰~26.0‰,最低適宜鹽度高于30.0‰的只有3種。黃河口萊州灣鹽度分布西部低東部高,東部最高鹽度很少年份超過(guò)33‰。在萊州灣東部沙灘海域產(chǎn)卵的藍(lán)點(diǎn)馬鮫的仔稚魚需要洄游到黃河口覓食。黃河口鄰近海域每年約有39種魚類在此產(chǎn)卵[6],超過(guò)40種的幼魚在此索餌,萊州灣海域的對(duì)蝦、半滑舌鰨、鲅魚、梭子蟹等,黃河口梭魚、大閘蟹等每年5—6月在此區(qū)域產(chǎn)卵孵育生長(zhǎng)。豐富的黃河淡水補(bǔ)給使附近海域生物資源豐富多樣。

1.2 黃河春季入海沖淡水為海洋生物提供了低鹽、高生產(chǎn)力的產(chǎn)卵棲息環(huán)境

河流沖淡水對(duì)近岸鹽度時(shí)空分布的影響是最直接的,鹽度和溫度是影響魚卵新陳代謝的主要因素,其變動(dòng)對(duì)仔稚魚的生產(chǎn)和形態(tài)發(fā)育產(chǎn)生直接影響,近海低鹽水系對(duì)魚卵的繁殖與孵化有重要影響[3-5]。河口區(qū)海水鹽度低促進(jìn)海洋生物尤其初級(jí)生產(chǎn)力的浮游動(dòng)植物的生長(zhǎng)、繁殖,高鹽海水會(huì)抑制海洋生物的生長(zhǎng)、繁殖,黃河沖淡水入海對(duì)孕育黃河口海域低鹽環(huán)境與海洋初級(jí)生產(chǎn)力具有重要作用。

(1)對(duì)浮游植物的影響。浮游植物是海洋動(dòng)物尤其是幼體的直接或間接餌料,是海洋食物鏈的基礎(chǔ),浮游植物的種類和數(shù)量分布與水溫、海水鹽度、水動(dòng)力環(huán)境等密切相關(guān),同時(shí)受海水中營(yíng)養(yǎng)鹽含量等制約。硅藻是黃河口海域浮游植物的主要種類之一,河口區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽的大量增加,促進(jìn)了硅藻的繁殖,成為浮游植物密集區(qū)[7]。

(2)對(duì)浮游動(dòng)物的影響。浮游動(dòng)物是海洋中的次級(jí)生產(chǎn)力,是大多數(shù)漁業(yè)生物的餌料基礎(chǔ),在海洋食物鏈中占有重要一環(huán),其生物量和生產(chǎn)力影響著海洋的漁業(yè)資源。許多底棲動(dòng)物的浮游幼蟲及魚卵、仔稚魚等對(duì)鹽度特別敏感,較高鹽度下幼體呼吸強(qiáng)度受到抑制。海水鹽度變化對(duì)海洋生物的影響主要表現(xiàn)在滲透壓和容重上的作用,低鹽環(huán)境使生活在該水域的生物用于滲透調(diào)節(jié)的能量降低,更多能量用于促進(jìn)代謝生長(zhǎng),這對(duì)生物幼體存活意義重大[1,8]。

(3)對(duì)魚類的影響。海水鹽度與水溫一樣是影響魚類胚胎發(fā)育的主要因素[9]。鹽度變化是影響海水魚類生存、生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子,也是海水魚類種苗培育的關(guān)鍵因子之一[10],不同魚類對(duì)鹽度的適應(yīng)范圍有較大差異。

(4)對(duì)海洋底棲動(dòng)物的影響。海洋底棲生物是棲息在潮間帶、淺海及深海海底的生物,是海洋生物中種類最多的一個(gè)生態(tài)類群,溫度和鹽度是最重要的海洋生態(tài)因子[11],梁玉波等[12]研究表明,鹽度是影響櫛孔扇貝生長(zhǎng)的主要因素,櫛孔扇貝胚胎發(fā)育適宜的鹽度為 27.5‰~32.5‰。

在黃河淡水堆積區(qū),黃河每年自上游攜帶大量營(yíng)養(yǎng)鹽和淡水入海,為海洋生物提供了餌料豐富的低鹽生存環(huán)境,孕育了較高的初級(jí)生產(chǎn)力,為海洋生物幼體的生長(zhǎng)發(fā)育提供了豐足的食物,許多魚類幼體階段生活在該生態(tài)系統(tǒng)中,使河口海域成為大量海洋魚類重要的產(chǎn)卵場(chǎng)、育幼場(chǎng),孕育著種類不斷更替的魚類資源。

2 黃河春季入海水量變化對(duì)海域產(chǎn)卵場(chǎng)生態(tài)環(huán)境與漁業(yè)資源的影響

2.1 黃河入海水沙變化

黃河是中國(guó)第二大河流,水少沙多,近60 a來(lái)受流域人類活動(dòng)和氣候變化影響,黃河入海水沙量呈顯著減少趨勢(shì)(見圖1)。黃河調(diào)水調(diào)沙的進(jìn)行遏止了黃河入海水沙20世紀(jì)70年代以來(lái)持續(xù)減少的趨勢(shì)。

圖1 黃河利津水文站入海水沙通量年際變化情況

2.2 黃河春季入海水量變化

黃河干流上修建了10余座大型水利樞紐工程,三門峽水庫(kù)1973年蓄清排渾運(yùn)用以來(lái),下游河道自然水文情勢(shì)發(fā)生了較大變化。歷史上寧蒙桃花汛每年4月入海,為春季河口海域注入了豐沛淡水及豐富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),為河口海域動(dòng)物產(chǎn)卵與幼仔成長(zhǎng)塑造了所依賴的淡水環(huán)境。三門峽水利樞紐工程于1957年4月開工,1960年9月蓄水,運(yùn)用方式經(jīng)過(guò)了“蓄水排沙”(1960-09—1962-03)、“滯洪排沙”(1962-04—1973-10)、“蓄清排渾”(1973-11至今)三個(gè)階段?!靶钋迮艤啞边\(yùn)用方式的成功探索,為大型水利樞紐工程建設(shè)運(yùn)行提供了寶貴經(jīng)驗(yàn),其副作用是徹底截?cái)嗔藢幟蓫{谷桃花汛水量入海。1973年桃花汛首次被三門峽水庫(kù)截住(見圖2),斷流最嚴(yán)重的1997年上游桃花汛無(wú)法入海(見圖 3)。

圖2 1973年龍門—小浪底—利津水文站日平均流量過(guò)程線

另外黃河以其占全國(guó)2%的水資源,承擔(dān)著全國(guó)15%的耕地、15%的人口的供水任務(wù)。20世紀(jì)70年代以來(lái),隨著沿黃地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展,黃河水資源總量供需矛盾日益突出。黃河下游年均引水量呈增加態(tài)勢(shì),由 1950—1964 年的 30.83 億 m3/a 增加至 2003—2016 年的 115.83 億 m3/a。

圖3 1997年龍門—小浪底—利津水文站日平均流量過(guò)程線

受人類活動(dòng)以及其他因素影響,黃河春季入海水量銳減,見表3。利津站流量1972年以前基本與三門峽站一致,相差幅度較小但水量豐沛,如1950—1972年僅4月桃花汛入海水量仍達(dá)28.68億m3,但1973年以后隨著兩岸引水量加大等使入海水量顯著下降,3—5月入海水量從 1950—1972年的78.56億 m3下降到1994—2003 年的 8.61 億 m3,不足歷史上利津站 78.56億m3水量的1/9,僅為同期三門峽3—5月50.13億m3水量的約1/6。但從2004年起黃河入海水量開始增多,2012—2015年3—5月利津入海淡水量顯著提升,是2004—2011年的2.0倍,是最枯竭的1994—2003年的 3.3 倍。

表2 黃河三門峽、利津站60 a來(lái)各時(shí)期3—6月平均入海水量統(tǒng)計(jì) 億m3

2.3 黃河入海沖淡水減少對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)資源的影響

黃河入海沖淡水減少對(duì)海洋浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲生物及潮間帶生物影響巨大,導(dǎo)致海域初級(jí)、次級(jí)生產(chǎn)力顯著下降。黃河口海域海水表層鹽度不斷增大,促使適宜低鹽環(huán)境發(fā)育和生長(zhǎng)的海洋生物的生存范圍呈縮小趨勢(shì),魚卵種類減少,密度降低;同時(shí)導(dǎo)致底棲動(dòng)物的棲息密度和生物量下降,海洋初級(jí)生產(chǎn)力水平下降,浮游植物生物量下降大半。20世紀(jì)80年代前黃河口及鄰近海域初級(jí)生產(chǎn)力高于渤海的平均水平[13],浮游植物細(xì)胞數(shù)量明顯高于渤海和山東半島沿海的平均水平。但與1984年相比,2002年5月浮游植物細(xì)胞數(shù)量下降了近1個(gè)數(shù)量級(jí),這與黃河徑流銳減導(dǎo)致該海域磷缺乏有關(guān);2002年浮游動(dòng)物生物量下降了近50%,生物量顯著下降,對(duì)食物鏈上層的魚類、蝦蟹類數(shù)量分布有較大負(fù)面影響。

隨著春季黃河入海水量銳減,海洋中的產(chǎn)卵場(chǎng)逐漸萎縮、生物資源量下降。20世紀(jì)90年代,黃河下游斷流加劇,著名的萊州灣對(duì)蝦產(chǎn)量銳減,依賴低鹽水生態(tài)環(huán)境的刀鱭(黃河刀魚)、中華絨螯蟹(大閘蟹)等溯河性經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)品和日本鰻鱺、達(dá)氏鱘等洄游性魚類已基本絕跡。

海域初級(jí)、次級(jí)生產(chǎn)力顯著下降,是海域漁業(yè)生產(chǎn)力下降的主要原因之一。1982年5月魚資源密度(標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)具與船速拖網(wǎng))為200~300 kg/h,1992年5月降至10~50 kg/h,無(wú)脊椎動(dòng)物密度由1982年5月的30~50 kg/h降至1992 年 5 月的小于 10 kg/h,明顯減少的有黃姑魚、銀鯧、牙鲆、對(duì)蝦、藍(lán)點(diǎn)馬鮫、鷹爪蝦等。據(jù)金顯仕等[14]的調(diào)查結(jié)果,1998—1999年黃河口及鄰近海域主要漁業(yè)種類的生物量下降至歷史最低水平,平均漁獲量分別僅為 1959年、1982—1983年、1992—1993年的 3.3%、7.3%、11.0%;小型中上層魚類,特別是20世紀(jì)90年代初生物量最高的鳀魚下降幅度最大,僅為1992年的0.8%,黃鯽、斑和赤鼻鯪鳀等小型中上層魚類的生物量也有不同程度的下降,分布范圍縮小。黃河口魚類物種明顯減少,1982—1985年為114種,1992—1993年下降為85種;淡水種和半咸水種魚類亦有消失的跡象,例如洄游性日本鰻鱺和達(dá)氏鱘,重要經(jīng)濟(jì)魚類真鯛和帶魚均成為稀有種[2]。目前,漁業(yè)資源的主要優(yōu)勢(shì)種群朝著更加小型化、低齡化的方向演替[15]。

造成黃河口漁業(yè)生產(chǎn)力和魚類生物多樣性下降的原因有過(guò)度捕撈、水質(zhì)環(huán)境惡化等,黃河口及鄰近海域自然環(huán)境的顯著變化對(duì)魚類等的影響亦不可忽視。隨著黃河沖淡水量的減少,黃河口及鄰近海域鹽度明顯上升,營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)失衡,生態(tài)環(huán)境逐漸惡化,這無(wú)疑會(huì)造成漁業(yè)生產(chǎn)力的顯著下降和魚類生物多樣性的降低。

3 黃河沖淡水入海與海洋生態(tài)調(diào)控響應(yīng)關(guān)系

3.1 2014—2018年黃河春季下泄入海水量海洋生態(tài)成效調(diào)查

為探索黃河調(diào)水調(diào)沙對(duì)海洋的調(diào)控效應(yīng),2014—2018年5—6月在黃河口海域連續(xù)開展了以魚卵、仔稚魚為主要調(diào)查對(duì)象的水文水環(huán)境水生態(tài)聯(lián)合調(diào)查[16]。魚卵、仔稚魚樣品采用淺水Ⅰ型浮游生物網(wǎng)水柱水平拖網(wǎng)采集,網(wǎng)長(zhǎng)145 cm、網(wǎng)口內(nèi)徑50 cm,網(wǎng)口面積0.2 m2。網(wǎng)口放置流量計(jì),將網(wǎng)具置于海表(0~3 m),船速約為2節(jié),水平拖網(wǎng)10 min。樣品采用5%甲醛溶液固定后帶回實(shí)驗(yàn)室,從樣品中挑取魚卵、仔稚魚標(biāo)本,采用生物解剖鏡,對(duì)各站標(biāo)本進(jìn)行種類鑒定、個(gè)體計(jì)數(shù)并計(jì)算密度。

2014年6月、2015年5月,黃河口魚卵密度分布見圖4。5月為產(chǎn)卵盛季,雖然6月魚卵密度相對(duì)降低,但2014年春季黃河口魚卵平均密度仍達(dá)2.34粒/m3、最高站位密度達(dá) 29.09 粒/m3,仔稚魚平均密度為0.02 尾/m3,最高站位密度達(dá) 0.11 尾/m3,魚卵密度較往年明顯增大。2015年5月魚卵平均密度為2.39粒/m3、最高密度達(dá) 35.7 粒/m3,仔稚魚平均密度為 2.19尾/m3、最高站位密度達(dá) 32.11 尾/m3;6 月魚卵平均密度為 1.73 粒/m3、最高站位密度達(dá) 32.11 粒/m3,仔稚魚平均密度為 0.41尾/m3、最高站位密度達(dá)9.36尾/m3;7 月魚卵平均密度為 0.58 粒/m3、最高站位密度達(dá)6.4 粒/m3,仔稚魚平均密度為 0.08 尾/m3、最高站位密度達(dá) 1.06 尾/m3。

圖4 2014—2015年黃河口海域魚卵密度分布

2016年5月航次測(cè)驗(yàn)范圍由黃河口海域24個(gè)站位擴(kuò)大到整個(gè)黃河口萊州灣海域69個(gè)站位,魚卵、仔稚魚分布見圖5。魚卵平均密度為0.69粒/m3,仔稚魚平均密度為0.16尾/m3,魚卵平均密度遠(yuǎn)低于2015年 5 月 2.39 粒/m3。

2017年5月航次測(cè)驗(yàn)范圍調(diào)整為黃河口萊州灣海域48個(gè)站位,魚卵平均密度為1.49粒/m3,仔稚魚平均密度為0.26尾/m3。2018年5月航次測(cè)驗(yàn)范圍優(yōu)化到整個(gè)黃河口萊州灣海域66個(gè)站位,魚卵平均密度為 2.07 粒/m3,仔稚魚平均密度為 0.50 尾/m3,見圖 6。

3.2 黃河沖淡水春季入海與海洋魚卵、仔稚魚密度調(diào)控響應(yīng)關(guān)系

海洋生態(tài)變化與入海淡水水量密切相關(guān)。2016年春季(3—5月)入海水量只有 10.70億 m3,僅為2015年春季水量的約1/4,見圖7、表3。把2007年、2009年兩次同期調(diào)查數(shù)據(jù)[1,17]作為本底數(shù)據(jù),根據(jù)表3繪制圖8,可以顯示其響應(yīng)關(guān)系:2014—2015年入海淡水量為2009年的2~3倍,使得黃河口海域魚卵密度得到大幅提升。2016年春季入海水量低于2009年的,魚卵、仔稚魚密度下降并低于2009年。2017年春季水量是2016年的2倍多,魚卵密度回升至2016年的2倍。2018年黃河實(shí)施生態(tài)調(diào)度,春季入海水量增大為2016年的5倍,魚卵密度增大為2016年的3倍。

圖5 2016年5月黃河口萊州灣魚卵、仔稚魚密度分布

圖6 黃河口萊州灣海域魚卵密度分布

圖7 利津站2007年、2009年、2014—2018年春季流量過(guò)程

該調(diào)查結(jié)果顯示,黃河口海域魚卵、仔稚魚密度與春季入海水量之間具有密切的響應(yīng)關(guān)系。黃河春季入海淡水量增加致使魚卵、仔稚魚密度相應(yīng)增大,黃河春季入海淡水量減少致使魚卵、仔稚魚密度降低,表明春季(3—5月)淡水入海有利于形成產(chǎn)卵盛季低鹽產(chǎn)卵孵育場(chǎng)。

浮游動(dòng)物調(diào)查涉及魚卵、仔稚魚密度的文獻(xiàn)較少,只搜索到2007年、2009年的文獻(xiàn),而且從2015年起才開始進(jìn)行水文、水環(huán)境、水生態(tài)、沉積物等的多專業(yè)聯(lián)合調(diào)查,因氣象影響航次測(cè)驗(yàn)時(shí)間也有差別,調(diào)查區(qū)域、站位也不斷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,致使表3數(shù)據(jù)只是魚卵、仔稚魚數(shù)量與春季入海水量大致響應(yīng)關(guān)系趨勢(shì)的比較結(jié)果。同時(shí)只進(jìn)行了魚卵密度的比較,沒有進(jìn)行總量的計(jì)算,如2015年、2018年平均密度比上年度提高有限,但調(diào)查區(qū)及低鹽海水?dāng)U散范圍卻顯著擴(kuò)大,直接影響漁業(yè)資源總量的變化。如2015年僅東營(yíng)市海洋與漁業(yè)局統(tǒng)計(jì)中國(guó)對(duì)蝦漁獲量已達(dá)5 000 t之巨,黃河口魚米之鄉(xiāng)盛景在2015年已初現(xiàn)。

表3 魚卵、仔稚魚數(shù)量對(duì)比

圖8 魚卵仔、稚魚數(shù)量對(duì)比

通過(guò)調(diào)查初步確定,黃河春季入海水量和海洋生態(tài)直接相關(guān),黃河春季入海淡水量的變化直接影響河口海洋生物資源量變化,黃河沖淡水對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境和資源恢復(fù)具有顯著效果。要恢復(fù)河口海洋春季低鹽海水生境,提高黃渤海漁業(yè)資源產(chǎn)量,唯有盡可能增加春季入海水量,擴(kuò)大春季產(chǎn)卵場(chǎng)所依賴的低鹽淡水面積。

3.3 黃河入海淡水對(duì)萊州灣低鹽產(chǎn)卵場(chǎng)與棲息地的影響

2016年5月、8月生態(tài)調(diào)查航次測(cè)驗(yàn)范圍擴(kuò)大到整個(gè)萊州灣海域,調(diào)查發(fā)現(xiàn)受黃河口海域南向余流影響,黃河入海沖淡水總體向萊州灣匯集,受萊州灣地形限制,灣內(nèi)沖淡水不斷累積,致使黃河入海沖淡水大部分儲(chǔ)存在萊州灣,萊州灣海水整體鹽度較低,形成了適宜生物產(chǎn)卵孵育的低鹽環(huán)境,結(jié)合表1生物習(xí)性可以確定整個(gè)萊州灣低鹽產(chǎn)卵場(chǎng)、孵育場(chǎng)的范圍。

2016年5月航次大面站鹽度調(diào)查發(fā)現(xiàn),黃河口北側(cè)孤東海岸至萊州港外弧線以南的整個(gè)萊州灣海域鹽度較低,鹽度等值線呈舌狀向東偏南方向伸展,最小鹽度為 29.8‰,鹽度 29.8‰以下面積為0,鹽度30‰以下低鹽區(qū)面積為900 km2,而弧線以北緊鄰黃河口的孤東海域鹽度迅速升至31‰以上,見圖9。8月累計(jì)入海徑流量增加,萊州灣西南部受沿岸入海淡水補(bǔ)給,河口海域及整個(gè)萊州灣西南部1 400 km2鹽度低于29‰。此次調(diào)查的是在2016年利津水文站極枯入海水量下萊州灣表層鹽度的變化。

圖9 枯水年萊州灣表層鹽度分布(單位:‰)

2018年5月黃河實(shí)施水量生態(tài)調(diào)度,2018年1—5月黃河利津入海水量達(dá)到69.90億m3,黃河口萊州灣低鹽淡水區(qū)急劇擴(kuò)大,表層鹽度低于29‰的低鹽區(qū)面積達(dá)2 300 km2,鹽度低于30‰的低鹽區(qū)面積達(dá)3 400 km2,是2016年的近4倍,為5月產(chǎn)卵盛季營(yíng)造了急需的低鹽產(chǎn)卵環(huán)境。另外,萊州灣有1.7 a的淡水儲(chǔ)存水體交換時(shí)間,及豐水年足夠入海水量,可以使萊州灣多保持0.7 a的低鹽淡水環(huán)境。

4 黃河水資源生態(tài)調(diào)度調(diào)控方案探索與實(shí)踐

4.1 陸海一體化統(tǒng)籌調(diào)度管理基礎(chǔ)條件

在黃河水資源短缺的前提下,如何統(tǒng)籌調(diào)度使有限的水資源實(shí)現(xiàn)水利樞紐發(fā)電、沿黃工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水、維持黃河下游有利于行洪的中水河槽、河口及其鄰近海域生態(tài)修復(fù)等綜合效益最大化,成為亟需研究的課題。自2002年起,黃河下游調(diào)水調(diào)沙已連續(xù)實(shí)施了十余年,調(diào)水調(diào)沙發(fā)揮了巨大的沖沙降河作用,有利于行洪的下游河道中水河槽已初步形成,下游懸河形勢(shì)得到極大緩解,調(diào)水調(diào)沙已不需要非常迫切的每年都進(jìn)行。嚴(yán)格下游河道水文監(jiān)測(cè),可以有效監(jiān)控下游河床沖於演變情況。河床稍微暫時(shí)淤高可以降低兩岸引水成本,在下游河床淤高、超過(guò)水文監(jiān)測(cè)預(yù)警高度前再進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙,從而優(yōu)化調(diào)水調(diào)沙頻次,從每年都調(diào)水調(diào)沙到多年進(jìn)行一次調(diào)水調(diào)沙或有需要時(shí)再調(diào)水調(diào)沙。

隨著調(diào)水調(diào)沙實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,對(duì)調(diào)水調(diào)沙的時(shí)機(jī)、目標(biāo)也可以進(jìn)一步優(yōu)化,黃河調(diào)水調(diào)沙目標(biāo)可以從初期單一的沖刷河床向陸海統(tǒng)籌應(yīng)對(duì)解決緊缺黃河水資源的一系列需求轉(zhuǎn)變,“陸河聯(lián)動(dòng)、陸海統(tǒng)籌”,從河源到河口實(shí)現(xiàn)陸(防洪、沖沙、發(fā)電、灌溉、河流生態(tài))海(海洋生態(tài)、河口治理)一體化綜合統(tǒng)籌調(diào)度管理[16]。鑒于春季黃河入海水量越大,河口近海魚類低鹽產(chǎn)卵場(chǎng)營(yíng)造越顯著,漁業(yè)資源效益越大。因此優(yōu)先滿足沿黃工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水,兼顧水庫(kù)發(fā)電效益和春季河口濕地與近海生態(tài)產(chǎn)卵場(chǎng)補(bǔ)水需求下,增加春季水量生態(tài)調(diào)度,以小浪底水庫(kù)發(fā)電最大過(guò)流能力,甚至更大水量在整個(gè)春季持續(xù)下泄,實(shí)現(xiàn)“陸海聯(lián)動(dòng)、陸海統(tǒng)籌”效益最大化。

4.2 海洋生態(tài)春季入海水量紅線指標(biāo)的研究與確定

由于黃河沖淡水春季入海形成了整個(gè)萊州灣低鹽水產(chǎn)卵場(chǎng)環(huán)境,與海洋魚卵、仔稚魚密度構(gòu)建了密切的調(diào)控響應(yīng)關(guān)系,海洋生態(tài)需淡水量與黃河水資源的緊缺構(gòu)成了對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系,因此黃河春季入海海洋生態(tài)需水量紅線指標(biāo)的劃定具有極其重要的意義。

(1)參考年的確定。2014年、2015年春季3—5月入海水量分別為 31.97 億、45.85 億 m3,平均魚卵密度都在2.3粒/m3以上,且2015年?yáng)|營(yíng)海洋漁業(yè)調(diào)查當(dāng)年對(duì)蝦捕獲量超5 000 t,創(chuàng)造的海洋漁業(yè)效益非??捎^,兩年都是比較理想的海洋生態(tài)春季入海水量紅線參考年??紤]到指標(biāo)的易實(shí)現(xiàn)性,選取入海水量較低的2014年為最終參考年,取整后暫時(shí)劃定春季(3—5月)入海水量紅線指標(biāo)為30億m3。

(2)參考年30億m3春季入海水量紅線指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的可行性。1950—2018年3—5月入海水量平均值為39.83 億 m3(見圖 10),1972 年以前全部遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) 30億m3,斷流嚴(yán)重的20世紀(jì)90年代基本全部在此值以下。分析最近的2012—2018年7 a中有4 a超過(guò)此值,2 a接近此值,只有1 a低于此值,春季水量只占全年水量的10.9%~34.3%。除2018年外,前6 a都沒有刻意實(shí)施包含河口近海資源目標(biāo)的生態(tài)調(diào)度,多數(shù)年份春季入海水量達(dá)到了參考年值,若再加主動(dòng)調(diào)度,完成此指標(biāo)壓力并不大。因此隨著黃河生態(tài)調(diào)度的實(shí)施,水量調(diào)度經(jīng)驗(yàn)與能力不斷增強(qiáng),不論豐水年還是枯水年,把30億m3入海水量作為海洋生態(tài)春季(3—5月)需淡水量紅線指標(biāo)具備可行性。

圖10 1950—2018年入海徑流量

4.3 基于陸海統(tǒng)籌的春季生態(tài)調(diào)度調(diào)控方案

構(gòu)建“基于陸海聯(lián)動(dòng)、陸海統(tǒng)籌的黃河水資源生態(tài)調(diào)度調(diào)控方案”:黃河調(diào)水調(diào)沙已不需要每年都進(jìn)行,對(duì)調(diào)水調(diào)沙的頻次、時(shí)機(jī)可以進(jìn)行優(yōu)化研究,黃河調(diào)水調(diào)沙的目標(biāo)可以從初期的沖刷河床向陸海統(tǒng)籌解決應(yīng)對(duì)緊缺黃河水資源的一系列需求轉(zhuǎn)變。黃河在每年春季3—5月實(shí)施下游及河口近海生態(tài)調(diào)度調(diào)控,在供給兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活用水,滿足發(fā)電、河道河口濕地補(bǔ)水等水資源需求前提下,保障有相當(dāng)水量入海,盡量在產(chǎn)卵季之前營(yíng)造河口近海低鹽水產(chǎn)卵孵育場(chǎng)環(huán)境。黃河水資源調(diào)度在常規(guī)年份(小浪底等干流水庫(kù)蓄水不足年份)嚴(yán)格30億m3海洋生態(tài)春季入海需淡水量紅線;在豐水年(小浪底等干流水庫(kù)蓄水充足年份)春季(3—5月)進(jìn)行生態(tài)水量調(diào)度或者調(diào)水調(diào)沙。同時(shí)嚴(yán)格海域管理,加強(qiáng)重要物種放流、嚴(yán)格環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)卵季禁漁管控等措施,20世紀(jì)80年代以前的黃河口萊州灣魚米之鄉(xiāng)盛景必將再現(xiàn)。

春季萬(wàn)物萌育生長(zhǎng),5月為近海魚蝦產(chǎn)卵盛季。春季3—5月為生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵期、生態(tài)水量重要調(diào)度期,因此應(yīng)實(shí)施基于“陸海統(tǒng)籌”的黃河春季生態(tài)調(diào)度調(diào)控方案。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)河流沖淡水對(duì)海洋生態(tài)的調(diào)控效果、調(diào)控范圍與時(shí)長(zhǎng)的研究調(diào)查,拓展了河流與海洋生態(tài)研究的領(lǐng)域,提出基于陸海統(tǒng)籌的黃河春季生態(tài)調(diào)度調(diào)控方案,為黃河從2018年起連續(xù)兩個(gè)春季實(shí)施的基于陸海聯(lián)動(dòng)、陸海統(tǒng)籌的生態(tài)調(diào)度提供了決策支撐,在大型河流水資源調(diào)配與海洋生態(tài)恢復(fù)方面進(jìn)行了積極探索,為世界同類型河口地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理提供了借鑒和示范。但該成果僅初步構(gòu)建了黃河口生態(tài)系統(tǒng)中魚卵、仔稚魚密度與入海沖淡水量的響應(yīng)關(guān)系,其精確性還有待進(jìn)一步深化研究,另外海洋生態(tài)系統(tǒng)中水體環(huán)境等要素研究尚未涉及,海洋生態(tài)與沖淡水的作用機(jī)制也未能構(gòu)建,尤其是調(diào)查數(shù)據(jù)系列短、不統(tǒng)一,分析依據(jù)仍然不充分,還有待今后持續(xù)不斷的調(diào)查監(jiān)測(cè)。黃河口水文水環(huán)境水生態(tài)監(jiān)測(cè)研究任重道遠(yuǎn)。

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