淺析合肥市南淝河生態流量匱乏的緣由

邢勇志

(上海市政工程設計研究總院集團第六設計院有限公司，安徽 合肥 230031)

1 流域基本概況

1.1 流域基本概況

南淝河古稱施水，為長江流域巢湖水系的一級支流，發源于江淮分水嶺南部，自西北向東南斜穿合肥城區，于施口注入巢湖，河道全長70 km，流域面積1 464 km2,如圖1所示。南淝河主要支流有8條[1](表1)，其中左岸有四里河、板橋河、史家河、二十埠河、店埠河、長樂河等6條支流，右岸有二里河、關鎮河2條支流。南淝河流域地處江淮之間，境內有低山殘丘、丘陵崗地、低洼平原三種地貌，其中上游為低山殘丘，地形起伏不大，海拔30～60 m；中游為丘陵崗地，地形比較平緩，海拔10～30 m；下游為低洼平原，河道兩岸均為圩田，海拔5～10 m。

圖1 南淝河流域水系圖

表1 南淝河干流及主要支流概況

1.2 上游水庫工程概況

目前，南淝河上游建有大、中、小型水庫[2]共計12座，其中大型水庫2座，中型水庫3座，小型水庫7座，12座水庫總庫容4.68億m3，積水面積598 km2(不重復計算)，湖面面積54.73 km2，有關水庫設計參數見表2。

表2 南淝河流域已建水庫基本情況統計表

2 水資源現狀

2.1 降雨量

南淝河流域屬亞熱帶季風濕潤氣候，四季分明，氣候溫和，雨量集中，無霜期長。多年平均氣溫15.7℃左右，夏季極端最高氣溫為41℃，冬季極端最低氣溫為-20.6℃；多年平均無霜期為227d。全年盛行風向為東北偏東南，多年平均風速2.3 m/s，多年平均蒸發量為835.0 mm[3]。流域多年平均降水量為976.0 mm左右，多年平均汛期(5～9月份)降水量595.0 mm左右，占多年平均降水量的60.5%。根據南淝河合肥站1968-2018年的實測降雨量資料，域內最大年降水量為1 525.0 mm(2010年)，最小年降水量為514.0 mm(1978年)，年降水量豐枯比為3.0，合肥站歷年降雨量柱狀圖如圖2所示。

圖2 南淝河流域合肥雨量站歷年降雨量柱狀圖

2.2 徑流量

南淝河流域無完整的實測流量資料，尤其是董鋪水庫[4]和大房郢水庫建成后，合肥自來水二廠、三廠、電廠、水庫周邊灌溉用水，以及利用滁河干渠向董鋪水庫補水等均沒有完整的統計資料，無法對流量進行還原。本次采用徑流系數法推求南淝河流域天然徑流量，如圖3所示。

圖3 南淝河流域歷年天然徑流量柱狀圖

2.3 生態流量

河流生態流量是指維持河流基本結構和功能所需的最小流量，強調滿足河流最基本的結構功能[5]。辨析河流生態流量研究的時間尺度對于確定生態流量閾值具有指導意義，最初生態流量研究的最小時間單元一般為年，對于某一條特定的河段，其基流在年內應是單一值，而不是隨時間不斷變化的流量過程。隨著研究的深入，生態流量研究的最小時間尺度逐漸變為季或月，即生態流量在年內也可以為多個值，如Tennant法根據不同用水期將年內生態流量分為魚類產卵期和一般用水期[6]。由于不同區域不同類型或功能的水利水電工程在確定生態流量時差異較大，我國不同區域的生態流量顯著差異，確定河流生態流量時需要根據不同時期或不同水期分別計算各時段的生態流量，如我國北方地區生態流量計算時一般分汛期與非汛期兩個水期分別確定[7]。

南淝河生態流量以現狀調查為基礎，摸清南淝河流域水文特征、水資源現狀、水環境現狀及水生態現狀[8]，對現狀中存在的水生態問題，提出保障生態流量、提升水體自凈能力、維護河道可持續發展需要的生態補水的必要性，并結合Tennant方法等水文學生態流量計算方法計算成果的對比分析，確定合理的生態流量。南淝河流域多年平均徑流量為48 760萬m3，多年平均流量為15.46 m3/s，按照Tennant法，以滿足最小生態流量要求的基本生態流量為年平均流量的10%[9]，即南淝河生態流量為1.55 m3/s。

3 生態流量匱乏的原因

3.1 建水庫對河道生態流量的影響

南淝河上游及其支流建有12座大中小型水庫，總庫容4.674 9億m3，積水面積597.92 km2，占南淝河總流域面積約40.8%，其中董鋪、大房郢及眾興水庫是合肥市城市主要供水水源。根據董鋪水庫、大房郢水庫近20年的壩下的實測流量數據，水庫多年平均攔蓄水量占水庫來水量的91.5%，其中水庫攔蓄水量占來水量最大的年份為2013年，攔蓄水量占比為97.7%，水庫攔蓄水量占來水量最小的年份為2002年，攔蓄水量占比為79.7%。

綜上所述，南淝河上游建庫后極大地減少了上游天然徑流量，改變了河道的生態流量條件[10]。

3.2 城市地面硬化對河道生態流量的影響

南淝河穿合肥市城區而過，其中南淝河上游為水庫攔蓄區，中游為城市已建成區，下游為規劃城市建設區。由于合肥市城市建設區范圍不斷擴大，南淝河流域的開發強度越來越高，對河道生態影響也越來越明顯。隨著合肥市城市的發展，南淝河沿岸城市地面硬化程度越來越高，地面硬化后改變了流域的下墊面情況，由原來的山、水、田、林、湖、草等自然調蓄體變成了道路、廣場、建筑等硬化地面，硬化后的地面加快了降雨期的匯流速度，使降雨產流由原來的“來得慢，去得慢”變成現在的了“來得快，去得也快”的產流特性，尤其是在非降雨期，缺乏穩定的下滲基流，導致無基流補充河道。因此，城市地面硬化后，加劇了流域內產流的不均衡性，“豐枯”變化更加顯著，流域本底的滯、滲、蓄、凈等自然功能基本喪失，河道的生態流量無法保障。