基于樅陽閘控制水位的菜子湖濕地保護調(diào)度試驗分析

夏軍曉

（安慶市長江河道管理局三分局，安徽 安慶 246000）

1 基本思路

辨析菜子湖水位變化過程與湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)關(guān)系，明確菜子湖水位調(diào)度過程需控制的關(guān)鍵水文要素。基于對菜子湖長系列水位變化過程的統(tǒng)計分析，確定關(guān)鍵水文要素值。綜合引江濟淮工程興利調(diào)度對菜子湖水位控制的要求，擬定菜子湖水位控制試驗方案。

2 菜子湖水位特征及關(guān)鍵水文要素的識別

采用1960—2015年共55年車富嶺站逐日水位數(shù)據(jù)進行分析，菜子湖水位在年內(nèi)變化呈單值分布，具有明顯的高、低水位變化，見圖1。從多年均值來看，以7月為界，全年可分為2個水位變化時期，1月中旬至7月中旬為水位上升階段，7月下旬至年末為水位下降階段。多年平均情況下，最低水位發(fā)生在1月13日，為6.86 m；最高水位發(fā)生在7月26日，為11.07 m。相同日期的最高和最低水位在55年內(nèi)最大差值達6.68 m。水位變化是影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)的最主要環(huán)境要素之一，湖泊的物理形態(tài)、濕地生物及濕地生境演替直接或間接受水位的控制。眾多研究表明，水位的高低、出現(xiàn)時間及變化速度等構(gòu)成了水位變化過程的主要要素，與湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)。菜子湖適應(yīng)性調(diào)度試驗水位調(diào)度方案的制訂關(guān)鍵，是確定反映湖泊水位變化過程的關(guān)鍵水文要素。

越冬候鳥作為菜子湖自然生態(tài)系統(tǒng)的指示生物，其數(shù)量和分布受到水位變化的影響。過高或過低的水位可通過影響植被生長和鳥類覓食對鳥類生存造成不利影響；高水位或低水位的持續(xù)時間對淺水區(qū)和泥灘地生存的候鳥種群數(shù)量有重要影響；高、低水位的發(fā)生時間是洲灘地植被構(gòu)成和多樣性的控制因素之一，可進一步影響菜子湖魚類生長和鳥類棲息生境；而水位上升與下降過程對維持濕地植被組成及分布有重要作用。因此，從湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的要求出發(fā)，菜子湖水位調(diào)控需要反映典型的水位變化過程。考慮到菜子湖水位適應(yīng)性調(diào)度在枯水期進行，工程對水位的影響主要是枯水期水位的抬升，確定菜子湖水位調(diào)控的5個要素：低水位值、低水位發(fā)生時間、低水位歷時、水位上升速率和水位下降速率。

圖1 1960—2015年菜子湖車富嶺站日水位變化

3 關(guān)鍵水文要素指標(biāo)值的確定

3.1 低水位值

考慮到菜子湖冬候鳥覓食的要求，結(jié)合環(huán)評報告書提出的菜子湖水位調(diào)控方案，適應(yīng)性調(diào)度期間，水位抬升幅度總體上按照不超過多年平均水位60 cm進行控制（候鳥越冬期水位抬升至8.10 m方案，按照不超過多年平均水位90 cm控制）。

3.2 低水位發(fā)生時間

1960—2015年多年平均情況下，菜子湖最低水位發(fā)生在1月13日。適應(yīng)性調(diào)度期間，最低水位發(fā)生時間按照1月中旬進行控制。

3.3 低水位歷時

1960—2015年多年平均情況下，1月上旬至2月中旬，菜子湖水位維持在6.86～6.89 m的較低水位上，無明顯變化。適應(yīng)性調(diào)度期間，在2月中旬前亦維持在較低水位，從2月下旬開始逐漸抬升水位。

3.4 水位上升速率和下降速率

菜子湖水位的上升和下降速率年際和年內(nèi)存在一定波動，采用水文變異性范圍法（Range of Variability Approach，RAV），取33%和67%分位數(shù)作為水位變化速率控制的上、下限，見表1。

表1 11月至次年3月菜子湖逐旬水位變化速率 m/d

4 初擬調(diào)度方案

4.1 調(diào)度目標(biāo)

通過開展試驗性調(diào)度，逐步抬升菜子湖水位，使得菜子湖水位變化過程控制在生態(tài)系統(tǒng)能承受的范圍之內(nèi)，并逐漸接近引江濟淮工程興利調(diào)度所需水位。

4.2 調(diào)度原則

依據(jù)關(guān)鍵水文要素分析成果，結(jié)合對菜子湖長系列水位監(jiān)測資料的分析，擬定調(diào)度原則如下：①從10月上旬開始預(yù)降水位，至11月1日，控制水位在8.50 m；②11月1日開始逐步消落水位，至1月中旬達到年度最低控制水位（年度最低控制水位由適應(yīng)性調(diào)度方案確定，并可結(jié)合該年度來水情況適當(dāng)調(diào)整）；③1月中旬至2月中旬，控制湖水位維持在年度最低控制水位附近；④2月下旬開始，逐步抬升湖水位；⑤4月1日，結(jié)束年度適應(yīng)性調(diào)度，轉(zhuǎn)入正常調(diào)度。

4.3 初擬水位過程

本工程環(huán)評報告書批復(fù)要求2030、2040年冬候鳥越冬期菜子湖水位按不超過7.50、8.10 m控制。適應(yīng)性調(diào)度期間，逐步抬高候鳥越冬期菜子湖水位至7.50 m，并視來水情況相繼實施8.10 m方案。考慮到菜子湖11月1日的多年平均水位即達到8.49 m，適應(yīng)性調(diào)度期間11月水位適當(dāng)抬高，不拘泥于不超過7.50 m或8.10 m控制，但在12月1日前需控制菜子湖水位逐步消落至7.50 m或8.10 m。在滿足關(guān)鍵水文要素指標(biāo)值控制要求的前提下，逐步減小消落期水位下降速率，增大上升期水位抬升速率，抬高各年最低水位，并盡量維持菜子湖原有水文節(jié)律，推求適應(yīng)性調(diào)度期間菜子湖水位過程。其中，考慮到8.10 m方案的低水位也不宜較歷史情況抬升過高，該方案從12月1日開始，按照時段適宜消落速率上限控降水位，在1月中旬消落至年最低水位7.77 m，至2月中旬維持在此水位附近。初擬適應(yīng)性調(diào)度水位過程見表2。

表2 初擬適應(yīng)性調(diào)度水位過程 m