李傳哲 ，崔英杰 ，魏永富 ，徐曉民 ，焦裕飛 ，王洪杰

（1.中國水利水電科學研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室，100038，北京；2.河北大學生態(tài)環(huán)境學院，071000，保定）

白洋淀水位波動是降水、自然入流、補水與淀區(qū)水面蒸發(fā)、水生植物蒸散發(fā)、滲漏、下泄等水平衡要素共同作用的結(jié)果。 上游水庫水、再生水、雨洪水、外調(diào)水等多水源補水以及棗林莊樞紐下泄是調(diào)控白洋淀水位的主要措施。 水位高低對淀區(qū)水生植物生長、水面面積恢復、淀區(qū)及雄安新區(qū)防洪有著重要影響。 適合水生植物生長以及淀區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的自然水位波動，與雄安新區(qū)防洪需要的水位調(diào)控之間存在著一定的競爭與沖突。 白洋淀水位調(diào)控必須統(tǒng)籌兼顧生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展與防洪需要。 通過分析白洋淀歷史水位，提出白洋淀生態(tài)水位調(diào)控過程目標及生態(tài)需水量，結(jié)合現(xiàn)有補水水源，提出不同來水情景下的外調(diào)水補水量，為白洋淀生態(tài)補水、生態(tài)環(huán)境保護與修復提供參考。

一、歷史水位變化情況

1.年際水位變化幅度大

十方院水位站觀測水位是白洋淀水量調(diào)控、生態(tài)修復的重要指標。受氣候變化和人類活動影響， 淀區(qū)年平均水位呈現(xiàn)階段性先減少、 后增加的趨勢。 從1950—2018 年水位數(shù)據(jù)來看，白洋淀水位變化大概分為6 個階段。

①自然時期（1950—1965年）。 白洋淀河川徑流主要受自然調(diào)控影響，人類活動影響較小， 水位處于較高狀態(tài)，水質(zhì)、生態(tài)等接近自然狀態(tài)。

②調(diào)控初期（1966—1983 年）。 白洋淀上游6 座大型水庫相繼建成并投入運行，入淀河流徑流開始受人類活動影響， 天然水文情勢逐漸改變，水位整體有所下降。 這一時期取、用、耗、排水量較小，水位雖較自然狀態(tài)下有所下降， 但仍保持較高狀態(tài)，屬于近自然狀態(tài)。

③干淀時期（1984—1988 年）。 因干旱降水減少，加之人口已具有一定規(guī)模，人類活動影響加大，白洋淀多次出現(xiàn)干淀情況，水位難以測量。

④下降期（1989—2002 年）。 降水急劇增大，白洋淀入淀水量激增，水位大幅度提高， 緩解了前期連續(xù)干淀的狀態(tài)，重新出現(xiàn)較高水位。 此時，人們生態(tài)保護意識薄弱，加之隨后氣候處于干旱期，白洋淀水位處于波動式下降階段。 1989—2002 年間，水位下降了近3 m，白洋淀再次面臨干淀威脅。

⑤穩(wěn)定期（2003—2011 年）。 干旱期過后降水恢復，此時人們生態(tài)保護意識增強，加之白洋淀生態(tài)補水的實施，形成了較穩(wěn)定的補水水源，白洋淀水位波動相對穩(wěn)定。

⑥恢復期（2012—2018 年）。 生態(tài)環(huán)境保護力度加大， 因引黃入冀補淀的引黃水、 南水北調(diào)中線工程的引江水、上游水庫水的多水源調(diào)度，白洋淀逐步恢復往期水位。 隨著雄安新區(qū)設立，白洋淀保護作為重要內(nèi)容，其生態(tài)用水也納入雄安新區(qū)供水安全保障，由此白洋淀生態(tài)用水保障趨于穩(wěn)定。

2.年內(nèi)水位變化幅度趨勢減小

白洋淀年內(nèi)水位各月均值出現(xiàn)波動變化，一般來說，白洋淀水位在汛期八九月份最高，汛前五六月份最低，但不同年代也不盡相同。 1950—1965 年段和1966—1983 年段，白洋淀年內(nèi)水位波動最大，水位統(tǒng)計標準差最大。這是由于人類調(diào)控較小，水位變化幾乎完全受氣候變化影響，水位隨季節(jié)變化較大， 符合自然狀態(tài)。 2003—2010年段和 2011—2018 年段， 年內(nèi)水位波動最小，水位統(tǒng)計標準差最小，年內(nèi)各月水位值較均衡。 這是由于白洋淀生態(tài)補水多出現(xiàn)在冬四月（11 月—次年2 月），水位隨月份變化較小。

白洋淀水位的自然波動，符合淀內(nèi)蘆葦?shù)人鷦又参锷L和自然狀態(tài)發(fā)展規(guī)律。加強人工調(diào)控以后，季節(jié)性水位波動變化減小，水位有一定的恢復，但常年波動幅度較小的高水位運行，與白洋淀水生植物生長周期不匹配，不利于淀內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定，易導致淀水動力不足、淀區(qū)水質(zhì)惡化等，因此調(diào)控還需考慮年內(nèi)水位過程。

二、生態(tài)水位調(diào)控目標

白洋淀是大型淡水濕地生態(tài)系統(tǒng)、 華北地區(qū)生態(tài)廊道的重要節(jié)點，具有蓄水滯洪、生態(tài)涵養(yǎng)、生產(chǎn)生活和休閑游憩等多功能。 恢復白洋淀生態(tài)系統(tǒng)功能， 需要統(tǒng)籌考慮水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)問題。

1.水安全——保障雄安新區(qū)防洪安全

淀區(qū)水位要滿足防洪安全，不能過高。 白洋淀周邊村落歷史上曾作為蓄滯洪區(qū)，以減少洪水對下游城市的安全隱患。 雄安新區(qū)成立后，白洋淀水安全問題至關重要，同時白洋淀周邊地區(qū)將失去蓄滯洪區(qū)的功能。 調(diào)控目標是白洋淀水位低于防洪水位，汛期水位低于汛限水位。

2.水資源——恢復淀區(qū)水面面積

調(diào)控方向是增加淀區(qū)長效補水量，滿足新區(qū)規(guī)劃建設后淀區(qū)所需水量。隨著雄安新區(qū)建設，目前已實現(xiàn)上游山區(qū)水庫水、雨洪水、外調(diào)水、再生水等多水源統(tǒng)籌供水局面。 調(diào)控目標是遵循節(jié)水優(yōu)先、 生態(tài)優(yōu)先理念，充分利用外調(diào)水、 優(yōu)化利用地表水、控制利用地下水、 加大利用再生水，保障新區(qū)和白洋淀用水安全。

3.水環(huán)境——改善淀區(qū)水質(zhì)

根據(jù)白洋淀規(guī)劃，白洋淀要修復水生態(tài)和水環(huán)境，關鍵點國控斷面水質(zhì)要達到Ⅲ～Ⅳ類。除內(nèi)源和外源污染治理外，通過補水提高水動力也是白洋淀水質(zhì)提高的重要途徑，較高的生態(tài)水位有助于改善白洋淀水質(zhì)狀況。調(diào)控目標是通過調(diào)控優(yōu)質(zhì)水資源提高淀區(qū)水位、縮短換水周期、改善水質(zhì)。

4.水生態(tài)——修復生物多樣性

白洋淀是華北平原地區(qū)重要的魚類養(yǎng)殖地和洄游通道， 也是天鵝類、雁類、鷺類、鶴類、鸛類等鳥類生境區(qū)。 過低水位無法支持魚類、底棲生物生長，過高水位也不利于遷徙鳥類停留。 為增加生物多樣性，恢復白洋淀食物網(wǎng)完整性，應核算合理的生態(tài)水位。 調(diào)控目標是增強淀區(qū)生態(tài)環(huán)境健康穩(wěn)定性，提升淀區(qū)物種多樣性和食物鏈食物網(wǎng)復雜性。

白洋淀生態(tài)水位調(diào)控應統(tǒng)籌考慮水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)因素，在本地水、外調(diào)水、再生水、雨洪水等多水源補水格局下，保證入淀水量充足、 減小年際水位變化幅度，尤其避免出現(xiàn)干淀情況；同時應科學調(diào)控年內(nèi)水位變化幅度，增加生物多樣性，滿足雄安新區(qū)防洪要求。

三、生態(tài)水位確定方法

1.水文頻率法

白洋淀流域自1950 年以來雖然有過多次干淀，但總體生態(tài)環(huán)境仍屬于可持續(xù)發(fā)展， 并未造成根本性破壞。 因此，選擇自然條件下維持湖泊生態(tài)環(huán)境的水位作為最低生態(tài)水位較為科學。 根據(jù) 1950—2018 年月均水位頻率分析，選擇50%頻率下的水位作為白洋淀的最低生態(tài)水位，為6.55 m。

2.天然水位資料法

1965 年以來，白洋淀入淀水量和出淀水量均處于人工調(diào)控過程。1965—1980 年間，在氣候變化和人類活動導致入淀水量減少的情況下，輕微的人工調(diào)控，是保證淀區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康的一種手段。 1965—1980 年間，出現(xiàn)4 次間歇性干淀情況，但隨汛期到來白洋淀可迅速恢復一定水位，因此認為此種情況白洋淀的生態(tài)環(huán)境處于彈性可恢復狀態(tài)。而1981—1988年7 年間，出現(xiàn)6 年干淀情況，其中5年連續(xù)干淀，白洋淀生態(tài)環(huán)境受到一定程度影響。 因此選擇白洋淀連續(xù)干淀前的平均水位6.49 m， 作為最低生態(tài)水位較為科學。 綜合考慮白洋淀植被生長、生態(tài)恢復和防洪要求，選擇白洋淀連續(xù)干淀前1950—1980 年平均水位7.07 m，作為白洋淀適宜生態(tài)水位較為科學。

3.湖泊形態(tài)分析法

根據(jù)湖泊形態(tài)，水位和水面面積呈現(xiàn)出一定的相關關系。 但隨水位升高，水面面積變化并非線性，水面面積變化的突變點即認為是湖泊形態(tài)的變化點，一般認為該點水位變動將引起水面大幅度變動，具有一定意義的閾值水位。

表1 最低生態(tài)水位

表2 最高生態(tài)水位

通過實測的白洋淀水位與白洋淀水面面積資料，繪制白洋淀水位與水面面積變化率的關系曲線可知，6.25 m 和7.00 m 出現(xiàn)突變點，低水位突變點對應的水位即為湖泊最低生態(tài)水位，較高突變點對應的水位即為適宜生態(tài)水位。

4.生物空間需求法

白洋淀濕地內(nèi)生存著眾多水生動植物，其生存狀況決定著白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 蘆葦是白洋淀重要水生植物，針對蘆葦生長周期調(diào)控淀區(qū)水位， 保障蘆葦健康生長尤為重要。 蘆葦生育中3 個關鍵時期分別是萌芽期、抽穗期和開花期。 不同生長期對應的適宜水深不同，其中蘆葦萌芽期水深不宜過大。

四、白洋淀生態(tài)水位控制線

考慮白洋淀相關規(guī)劃要求，防止干淀情況造成生態(tài)系統(tǒng)嚴重破壞，白洋淀應全年維持一定的水位和水量，對此制定白洋淀最低生態(tài)水位。 最低生態(tài)需水量應滿足白洋淀蒸發(fā)、滲漏等耗水，以及保證一定換水周期以提升白洋淀淀區(qū)水質(zhì)達標，同時白洋淀最低生態(tài)水位應滿足典型水生植物（如蘆葦）生長需水，非生長季最低水位可適當調(diào)低。

考慮白洋淀防洪要求， 以棗林莊樞紐溢流堰頂高程7.5 m 為控制線，預留兼作交通公路的溢流堰頂風浪爬高余量0.2 m，將白洋淀最高水位控制在7.3 m 以下， 分時段確定水位控制標準。在汛期特別是主汛期，嚴格執(zhí)行白洋淀水位不高于汛限水位6.8 m 的要求，非汛期白洋淀最高水位以7.3 m作為控制線， 實現(xiàn)白洋淀淀區(qū)正常水位保持在6.5～7.0 m 的目標（以上高程均為國家85 高程基準）。 白洋淀生態(tài)水位控制線如表1、表2。

表3 生態(tài)水位控制線及生態(tài)需水量

表4 不同來水情景下生態(tài)補水量（億m3）

五、白洋淀生態(tài)水位調(diào)控措施

1.白洋淀生態(tài)水位控制下生態(tài)需水及補水量

依據(jù)白洋淀水位庫容曲線特點，計算白洋淀不同水位下的淀區(qū)蓄水量，根據(jù)不同水位下的蘆葦?shù)人参镎羯l(fā)及水面蒸發(fā)量、滲漏量計算結(jié)果，核算白洋淀不同水位下生態(tài)需水量。 根據(jù)豐平枯不同來水情景及不同降水情景情況，核算不同情景下所需外調(diào)水供水量，見表3、表4。 通過多源補水保障白洋淀維持生態(tài)需水位，保護淀區(qū)良好生態(tài)。

2.白洋淀水位調(diào)控措施

汛期一般為6—9 月， 主汛期為7—8 月， 根據(jù)白洋淀水位調(diào)控目標、白洋淀生態(tài)需水量和多水源補水量計算結(jié)果，主汛期降水和本地水補水充足，合理管理調(diào)度上游水庫及棗林莊樞紐，保障主汛期白洋淀水位依照汛限水位運行，保障雄安新區(qū)及下游防洪安全，主汛期無需外調(diào)水補水。 6月水生植物處于較高耗水時期，且溫度升高水面蒸發(fā)強度加大，為維持白洋淀蒸發(fā)滲漏等剛性生態(tài)需水和下游河道生態(tài)需水要求，可由南水北調(diào)中線工程相機補水。

在非汛期，除滿足白洋淀剛性生態(tài)需水和下游河道生態(tài)需水要求外，為滿足汛后水位達到正常蓄水位要求，9 月以后根據(jù)水位實際變化和供水水源來水情況，須將水位由汛限水位 6.5～6.8 m 提升至 7.0～7.3 m， 需水量約 1 億 m3。

未來建議增加白洋淀空間水位監(jiān)測點，加強入淀水質(zhì)監(jiān)測，對不同區(qū)域不同保護目標進行水位、水量、水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控，通過多源補水提高水動力過程，改善白洋淀淀區(qū)水質(zhì)，展現(xiàn)荷塘葦海、城淀共融、人水和諧的美麗景象。