尹 煒，李 建，辛小康

（1.長(zhǎng)江水資源保護(hù)科學(xué)研究所，430010，武漢；2.長(zhǎng)江水利委員會(huì)湖庫(kù)水源地面源污染生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,430051，武漢）

復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境，維護(hù)河湖健康生命，是踐行習(xí)近平生態(tài)文明思想的根本要求。2021年12月，水利部印發(fā)《關(guān)于復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的指導(dǎo)意見(jiàn)》，水利部辦公廳印發(fā)《“十四五”時(shí)期復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境實(shí)施方案》，明確了復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的工作目標(biāo)和主要任務(wù)，其中包括強(qiáng)化重要河湖生態(tài)流量目標(biāo)確定，加強(qiáng)江河流域及重大調(diào)水工程水資源調(diào)度。2022年全國(guó)水利工作會(huì)議強(qiáng)調(diào)“將河湖生態(tài)流量目標(biāo)納入江河流域水資源調(diào)度方案及年度調(diào)度計(jì)劃，作為流域水量分配、水資源統(tǒng)一調(diào)度、取用水總量控制的重要依據(jù)”。開(kāi)展梯級(jí)水庫(kù)和引調(diào)水工程聯(lián)合生態(tài)調(diào)度已成為復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的重要抓手。

本文從論述漢江在國(guó)家河湖生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇中的重要地位出發(fā)，分析漢江中下游生態(tài)復(fù)蘇面臨的主要問(wèn)題和成因，以漢江中下游梯級(jí)水庫(kù)和流域引調(diào)水工程為抓手，以提升水生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性為核心，提出水利工程群聯(lián)合生態(tài)調(diào)度方案。

一、漢江在國(guó)家河湖生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇中的重要地位

1.漢江是國(guó)家水網(wǎng)構(gòu)建的重要紐帶

漢江全長(zhǎng)1 577 km，為長(zhǎng)江第一大支流。漢江流域規(guī)劃和建設(shè)了多個(gè)引調(diào)水工程，上游是南水北調(diào)中線工程、引漢濟(jì)渭工程、鄂北水資源配置工程調(diào)水水源地，同時(shí)規(guī)劃有向漢江引水的引江補(bǔ)漢工程和引嘉入漢工程，下游已建成引江濟(jì)漢工程。漢江流域東西互通、南北互濟(jì)的基本水網(wǎng)格局已初步形成，成為國(guó)家水網(wǎng)構(gòu)建的重要紐帶。

國(guó)務(wù)院批復(fù)的《漢江生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃》（2018年）將漢江定位為國(guó)家戰(zhàn)略水資源保障區(qū)、內(nèi)河流域保護(hù)開(kāi)發(fā)示范區(qū)、中西部聯(lián)動(dòng)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)和長(zhǎng)江流域綠色發(fā)展先行示范區(qū)。漢江流域生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇對(duì)于保護(hù)我國(guó)南北植物區(qū)系過(guò)渡帶和東西植物區(qū)系交匯區(qū)生態(tài)環(huán)境，以及確?！耙粠?kù)清水北送、一江清水東流”具有極其重要的意義。同時(shí)，漢江流域通過(guò)南水北調(diào)中線工程多次向北方受水區(qū)河湖開(kāi)展生態(tài)補(bǔ)水，為滹沱河、大清河、白洋淀等河湖生態(tài)復(fù)蘇提供基礎(chǔ)水量補(bǔ)充，在國(guó)家河湖生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇中具有重要地位。

2.漢江通過(guò)南水北調(diào)中線向北方多處河湖輸送復(fù)蘇水量

自2017起，在保證沿線大中城市正常生活用水前提下，南水北調(diào)中線工程連年擇機(jī)向北方實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水，累積已向河南省、河北省、天津市、北京市近50條河流生態(tài)補(bǔ)水超50億m3，推動(dòng)了滹沱河、瀑河、南拒馬河、大清河、白洋淀等一大批河湖重現(xiàn)生機(jī)，河湖生態(tài)環(huán)境顯著改善。

監(jiān)測(cè)表明，2020年9月末北京市平原區(qū)地下水平均埋深為22.49 m，與2015年同期相比回升了3.68 m，昌平、延慶、懷柔、門(mén)頭溝等區(qū)都出現(xiàn)了泉眼復(fù)涌；2021年8—9月，首次通過(guò)北京段大寧調(diào)壓池退水閘向永定河生態(tài)補(bǔ)水，永定河實(shí)現(xiàn)了1996年以來(lái)865 km河道首次全線通水。工程沿線曾經(jīng)干涸的洼、淀、河、渠、濕地重現(xiàn)生機(jī)，初步形成了河暢、水清、岸綠、景美的亮麗風(fēng)景線。

二、漢江中下游生態(tài)復(fù)蘇面臨的主要問(wèn)題及成因

1.硅藻水華頻發(fā)

水華是水體富營(yíng)養(yǎng)化的外在表現(xiàn)，通常認(rèn)為浮游藻類(lèi)密度超過(guò)107cell/L時(shí)即可判定為發(fā)生水華。水華發(fā)生時(shí)水體變色并伴有異味，浮游藻類(lèi)急劇增加形成遮光層，大量消耗水體中氧氣，威脅魚(yú)類(lèi)等水生生物生存，對(duì)水生態(tài)平衡產(chǎn)生破壞。同時(shí)，大量藻類(lèi)堵塞水廠過(guò)濾系統(tǒng)影響供水安全。

近年受水利工程下泄水量減少以及漢江中下游入河污染物排放量增加的影響，漢江中下游水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)日益突出，對(duì)漢江的水環(huán)境、水生態(tài)和城市供水安全造成威脅。綜合歷次水華暴發(fā)事件，漢江中下游水華暴發(fā)主要呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：在時(shí)間上，水華主要發(fā)生在枯水期1—3月份，以2月份最為集中；在空間上，主要分布在鐘祥至河口的漢江下游段，2014年以前水華主要發(fā)生在潛江以下江段，2014年興隆樞紐建成運(yùn)行后水華發(fā)生范圍向上擴(kuò)展至沙洋等興隆庫(kù)區(qū)江段；漢江下游水華的優(yōu)勢(shì)藻種為硅藻，以硅藻屬的漢斯冠盤(pán)藻為主。

充足的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、晴好天氣和較弱的流速是導(dǎo)致漢江中下游水華暴發(fā)的主要原因。

①營(yíng)養(yǎng)鹽方面，漢江下游總氮和總磷濃度偏高，整體處于輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，為硅藻水華暴發(fā)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，有研究認(rèn)為總磷濃度可能是漢江下游水華暴發(fā)的限制性因子。

②氣象條件方面，氣溫變化主要通過(guò)影響水溫間接影響藻類(lèi)生長(zhǎng)，水華發(fā)生時(shí)期氣溫偏高且光照充足，大部分在10℃以上，天氣變化引起的氣溫驟降對(duì)于水華的消退有重要促進(jìn)作用，相關(guān)研究表明漢江中下游氣溫高于同期3℃且持續(xù)5天以上時(shí)，暴發(fā)水華的概率大為增加。

③水動(dòng)力方面，河流中浮游藻類(lèi)生物量與流量和流速成反比，在漢江梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度和引調(diào)水工程運(yùn)行影響下，春季枯水期低流量以及長(zhǎng)江水位頂托共同導(dǎo)致漢江下游流速減緩，水體滯留時(shí)間延長(zhǎng)，這種水動(dòng)力減弱引起的滯水效應(yīng)是漢江中下游水華暴發(fā)的重要驅(qū)動(dòng)因素。

2.魚(yú)類(lèi)資源萎縮

漢江中下游規(guī)劃有丹江口、王甫洲、新集、崔家營(yíng)、雅口、碾盤(pán)山及興隆等7級(jí)水利樞紐工程，其中丹江口、王甫洲、崔家營(yíng)及興隆樞紐已經(jīng)建成并投入運(yùn)用，新集、雅口、碾盤(pán)山為在建。漢江中下游水庫(kù)群建設(shè)運(yùn)行對(duì)產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)的繁衍帶來(lái)影響，魚(yú)類(lèi)資源呈現(xiàn)衰退趨勢(shì)。

據(jù)20世紀(jì)70—80年代的調(diào)查監(jiān)測(cè)，漢江產(chǎn)漂流性卵的魚(yú)類(lèi)至少有25種，漢江中下游仍為長(zhǎng)江中下游魚(yú)類(lèi)重要繁衍棲息場(chǎng)所，尤其是中游分布有8處產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵場(chǎng)，產(chǎn)卵量為31.40億粒，其中“四大家魚(yú)”產(chǎn)卵場(chǎng)7處，產(chǎn)卵量9億粒，為漢江中下游、長(zhǎng)江中下游提供了重要魚(yú)類(lèi)種質(zhì)資源，發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。根據(jù)2004年調(diào)查，漢江中游干流有7處產(chǎn)卵場(chǎng)，總產(chǎn)卵量16.85億粒，其中“四大家魚(yú)”產(chǎn)卵場(chǎng)減少至5處，產(chǎn)卵量大幅度減少至0.98億粒。根據(jù)2009年和2013年調(diào)查，漢江中游產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵場(chǎng)進(jìn)一步縮減至3處，產(chǎn)卵規(guī)模降低至5億多粒。

3.外來(lái)物種入侵

2014年以來(lái)漢江中游干流丹江口至王甫洲江段外來(lái)入侵沉水植物伊樂(lè)藻過(guò)度生長(zhǎng)，嚴(yán)重?cái)D占本地沉水植物生存空間，威脅河流水生態(tài)系統(tǒng)健康平衡和水電站運(yùn)行安全。丹江口至王甫洲江段在2014年至2016年期間伊樂(lè)藻聚集情況并不嚴(yán)重，2017年和2019年漢江秋汛期間有大量伊樂(lè)藻斷枝在河道內(nèi)聚集。根據(jù)近兩年持續(xù)觀測(cè)，伊樂(lè)藻正在不斷向下游擴(kuò)散蔓延，襄陽(yáng)城區(qū)護(hù)城河已出現(xiàn)密集生長(zhǎng)的現(xiàn)象，當(dāng)前崔家營(yíng)庫(kù)區(qū)也面臨過(guò)度生長(zhǎng)問(wèn)題，亟須引起重視。目前，伊樂(lè)藻已在丹江口至王甫洲區(qū)間河道以及崔家營(yíng)庫(kù)區(qū)大量生長(zhǎng)，夏季部分水域形成茂密的“水下森林”。

三、促進(jìn)漢江中下游生態(tài)復(fù)蘇的生態(tài)調(diào)度方案

漢江流域梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行和引調(diào)水工程實(shí)施是影響漢江中下游三大水生態(tài)問(wèn)題發(fā)生、發(fā)展的重要因素，從水力調(diào)控角度提出漢江中下游水利工程聯(lián)合生態(tài)調(diào)度方案，對(duì)于紓緩漢江中下游水生態(tài)問(wèn)題具有重要意義。研究重點(diǎn)從生態(tài)調(diào)度目標(biāo)、調(diào)度時(shí)機(jī)和調(diào)度方式等方面提出生態(tài)調(diào)度方案。

1.漢江中下游生態(tài)調(diào)度目標(biāo)

圍繞三大水生態(tài)問(wèn)題，漢江中下游亟須開(kāi)展以水華防控、促進(jìn)產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵繁殖、控制外來(lái)沉水植物過(guò)度生長(zhǎng)為目標(biāo)的生態(tài)調(diào)度，需要通過(guò)流量或水位等調(diào)節(jié)達(dá)到調(diào)度目標(biāo)所需的閾值條件（見(jiàn)表1）。

表1 漢江中下游生態(tài)調(diào)度目標(biāo)和閾值需求

根據(jù)1992以來(lái)歷次水華發(fā)生期間流速模擬結(jié)果，水華暴發(fā)初期仙桃和沙洋斷面平均流速范圍分別為0.25~0.46 m/s和0.10~0.13 m/s，水華暴發(fā)持續(xù)一段時(shí)間后開(kāi)始消退時(shí)仙桃和沙洋斷面平均流速范圍分別為0.43~0.67 m/s和0.14~0.20 m/s。由此確定，仙桃自然河段和興隆庫(kù)區(qū)河段抑制水華生態(tài)需水調(diào)控的流速閾值分別為0.67 m/s和0.20 m/s，對(duì)應(yīng)的流量條件分別為興隆入庫(kù)流量1 160 m3/s、仙桃斷面流量約為1 040~1 200 m3/s（仙桃受長(zhǎng)江水位頂托影響流速流量關(guān)系不唯一）。

根據(jù)魚(yú)類(lèi)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)，漢江中下游“四大家魚(yú)”繁殖主要依賴(lài)區(qū)間來(lái)水，特別是唐白河洪水，在水位漲幅比較大、日上漲率高、漲水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的情況下，“四大家魚(yú)”繁殖規(guī)模也比較大。以“四大家魚(yú)”為代表的產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵繁殖對(duì)水文水力條件的需求為：水溫超過(guò)18℃，洪峰上漲時(shí)間持續(xù)3天以上，水位日上漲率達(dá)到0.3 m/d，流量日上漲率不低于400m3/s，魚(yú)卵孵化所需流速不小于0.3 m/s，漂流里程約為300 km。

根據(jù)近兩年調(diào)查監(jiān)測(cè)，岸邊水下伊樂(lè)藻形成單一優(yōu)勢(shì)群落的臨界水深為3~3.5 m，水溫10℃可認(rèn)為是伊樂(lè)藻由慢速向快速生長(zhǎng)切換的溫度閾值，影響伊樂(lè)藻生長(zhǎng)分布的臨界流速約為0.14 m/s，流速越大，對(duì)伊樂(lè)藻定植越不利。水文統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)春季丹江口水庫(kù)下泄流量（即王甫洲水庫(kù)入庫(kù)流量）較大且具有一定的波動(dòng)性（極值比＞2.0）時(shí)，例如2016年和2018年春季1—3月流量極值比分別為2.07和2.15，丹江口至王甫洲江段未出現(xiàn)伊樂(lè)藻過(guò)度生長(zhǎng)現(xiàn)象。在夏季伊樂(lè)藻生長(zhǎng)旺盛期，當(dāng)?shù)そ谙滦沽髁窟_(dá)到1 500 m3/s時(shí)，王甫洲水電站壩前水草漂浮物驟然增加，1 500 m3/s的流量條件可能是能夠?qū)σ翗?lè)藻成熟團(tuán)聚體產(chǎn)生沖刷破壞的臨界流量條件。

2.漢江中下游生態(tài)調(diào)度時(shí)機(jī)

漢江中下游水華大部分發(fā)生在1—3月，冬春1—3月是水華防控的生態(tài)調(diào)度時(shí)機(jī)。根據(jù)魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵溫度要求，促進(jìn)產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵繁殖的生態(tài)調(diào)度時(shí)機(jī)為5—8月，該時(shí)期水溫超過(guò)18℃，同時(shí)漢江上游和唐白河來(lái)水進(jìn)入豐水期。根據(jù)伊樂(lè)藻生長(zhǎng)節(jié)律，初春2—4月和秋末10—11月是開(kāi)展防控伊樂(lè)藻過(guò)度生長(zhǎng)生態(tài)調(diào)度的最佳時(shí)機(jī)，其中初春2—4月生態(tài)調(diào)度干擾伊樂(lè)藻萌發(fā)生長(zhǎng)，秋末10—11月干擾其斷枝隨水流漂浮定植，破壞新群落的形成。

漢江中下游以防控水華、促進(jìn)產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵繁殖和控制外來(lái)沉水植物過(guò)度生長(zhǎng)為目標(biāo)的生態(tài)調(diào)度時(shí)機(jī)主要包括1—3月、2—4月、5—8月、10—11月（圖1），不同調(diào)度目標(biāo)之間有時(shí)間上的重疊，生態(tài)調(diào)度時(shí)間可占全年10個(gè)月份，漢江中下游生態(tài)調(diào)度在流域水利工程群聯(lián)合調(diào)度中占有重要地位。

圖1 漢江中下游生態(tài)調(diào)度需求和調(diào)度時(shí)機(jī)

3.漢江中下游生態(tài)調(diào)度方式

（1）水華防控

漢江中下游水華防控生態(tài)調(diào)度圍繞丹江口水庫(kù)、漢江中下游梯級(jí)水利樞紐（興隆水庫(kù)為主）和引江濟(jì)漢工程聯(lián)合開(kāi)展。生態(tài)調(diào)度方式為：

①條件允許情況下，興隆水庫(kù)發(fā)生水華后可首先采用敞泄式調(diào)度方式，將庫(kù)區(qū)水體全部更換，使庫(kù)區(qū)積累的藻類(lèi)盡快排出，換水完成后盡快蓄水至正常蓄水位，減小發(fā)電損失；在興隆水庫(kù)蓄水期間，減少的下泄流量由引江濟(jì)漢工程補(bǔ)足。

②當(dāng)敞泄式調(diào)度存在困難時(shí)，興隆水庫(kù)應(yīng)優(yōu)先采用水位波動(dòng)式（沖蓄結(jié)合）調(diào)度方式進(jìn)行調(diào)度，同時(shí)丹江口水庫(kù)加大下泄流量至800 m3/s，使興隆水庫(kù)入庫(kù)流量逐步達(dá)到1 000~1 160 m3/s，王甫洲、崔家營(yíng)等梯級(jí)水利樞紐盡量采用低水位運(yùn)行，確保丹江口下泄水量盡快到達(dá)興隆庫(kù)區(qū)，興隆樞紐采用水位波動(dòng)式（沖蓄結(jié)合）調(diào)度方式，壩前水位波動(dòng)范圍盡量達(dá)到0.5 m/d。

③加大引江濟(jì)漢工程引水，引水流量能夠補(bǔ)充上游興隆樞紐水位抬升時(shí)期減少的下泄流量，丹江口水庫(kù)下泄、興隆水庫(kù)水位調(diào)節(jié)和引江濟(jì)漢工程引水三者共同保障到達(dá)仙桃斷面的流量不低于1 040~1200 m3/s（對(duì)應(yīng)不同水位）。

（2）促進(jìn)產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵繁殖

促進(jìn)產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵繁殖的生態(tài)調(diào)度圍繞丹江口水庫(kù)和漢江中下游梯級(jí)水利樞紐聯(lián)合開(kāi)展。參照湖北省政府批復(fù)的《湖北省漢江干流丹江口以下梯級(jí)聯(lián)合生態(tài)調(diào)度方案（試行）》要求，漢江中下游梯級(jí)聯(lián)合生態(tài)調(diào)度啟動(dòng)條件為：豐水年、平水年提前24 h預(yù)報(bào)唐白河發(fā)生600 m3/s以上洪水，枯水年提前24 h預(yù)報(bào)唐白河洪水大于300 m3/s；特枯年份，至8月中旬，上述啟動(dòng)條件仍未出現(xiàn)，則在8月下旬和9月上中旬，通過(guò)丹江口水庫(kù)加大出庫(kù)流量營(yíng)造洪水過(guò)程。生態(tài)調(diào)度方式為：

①丹江口水庫(kù)下泄流量日增幅不低于400 m3/s（特枯年份200 m3/s），造峰持續(xù)時(shí)間不少于3天。

②王甫洲水庫(kù)維持正常蓄水位，水庫(kù)進(jìn)出水平衡，以保證丹江口水庫(kù)“造峰”洪水維持原有形態(tài)不變向王甫洲下游傳播。

③崔家營(yíng)及以下樞紐水庫(kù)按照預(yù)泄、敞泄、回蓄三個(gè)階段開(kāi)展生態(tài)調(diào)度，自上而下依次逐步全開(kāi)閘門(mén)敞泄，使?jié)h江中下游恢復(fù)天然行洪狀態(tài)，保障上游“造峰”過(guò)程進(jìn)入各樞紐庫(kù)區(qū)時(shí)，水庫(kù)為敞泄?fàn)顟B(tài)。

（3）控制外來(lái)沉水植物過(guò)度生長(zhǎng)

控制外來(lái)沉水植物過(guò)度生長(zhǎng)的生態(tài)調(diào)度圍繞丹江口水庫(kù)和王甫洲水電站聯(lián)合開(kāi)展。生態(tài)調(diào)度方式為：

①春季2—4月，在不影響南水北調(diào)中線供水情況下，丹江口水庫(kù)擇機(jī)采用下泄流量極值比大于2.0的方式開(kāi)展調(diào)度，即在不低于490 m3/s最小下泄流量基礎(chǔ)上采用波動(dòng)式加大流量下泄，其峰值流量按照最低流量的2~3倍進(jìn)行設(shè)定，調(diào)度過(guò)程不少于2次，每次持續(xù)時(shí)間不少于5天。生態(tài)調(diào)度期間王甫洲水庫(kù)配合開(kāi)展水位波動(dòng)式調(diào)度，水位波動(dòng)幅度盡量達(dá)到0.5 m。

②未發(fā)生秋汛年份，在秋末10—11月?lián)駲C(jī)再開(kāi)展一次秋季生態(tài)調(diào)度，調(diào)度下泄流量峰值不低于1 500 m3/s，調(diào)度持續(xù)時(shí)間不少于5天。 ■