滹沱河河北段生態基流保障研究

□趙子岳 焦騰躍 張 戈 李保琦

生態基流是水資源分配的主要考核目標之一，但有限的水資源總量在滿足正常生活生產的前提下，很難滿足河流生態需水，即使是生態基流也較難保障。滹沱河流域位于人口較為密集的華北平原，工業、生活用水量較大，加之其自產地表水資源量相對不足，導致在蓄水工程全力確保生態流量下泄情況下，滹沱河流域干支流生態流量保障率仍然較低。因此，開展滹沱河河北段生態基流保障研究，具有突出的迫切需求和鮮明的現實意義。在充分分析水資源開發利用情況、生態現狀的基礎上，制定保障目標，給出保障方法，并輔以調度管理方案，最后提出保障措施，以期充分保障滹沱河河北段生態基流，突破中下游生態基流難以保障的瓶頸問題，解決河道生態基流保障與生產生活用水之間的矛盾問題。

表2 滹沱河生態補水情況 單位：億m3

表3 滹沱河基本生態水量保障目標 單位：億m3

表4 滹沱河基本生態水量控制斷面

1.滹沱河生態基流補水現狀

目前，在滹沱河流域的總供水量中，用于生態補水的水量不足1.5%。2001年—2018年，滹沱河流域平均地表水總供水量為11.29億m3，滹沱河山西省平均地表水供水量為3.64億m3，滹沱河河北省平均地表水供水量為7.65億m3，其中河北省黃壁莊水庫以上平均地表水供水量為3.51億m3，黃壁莊水庫以下生活平均地表水供水量為0.76億m3、生態平均地表水供水量為0.17億m3，計三灌區、靈正灌區和石津灌區平均地表水供水量為3.21億m3。滹沱河地表水開發利用率達76%，遠超國際公認的40%合理開發利用紅線，滹沱河流域供水情況見表1。

滹沱河生態現狀主要表現為徑流減少。滹沱河徑流量總體呈下降趨勢，尤其是80年代初，河道徑流量出現急劇下降。崗南水庫、黃壁莊水庫1956年—1979年年均徑流量分別為15.5億m3、26.3億m3，1980年—2000年年均徑流量分別下降至9.7億m3、16.7億m3，2001年—2016年3站年均徑流量僅為6.1億m3、12.1億m3。河道徑流下降是天然徑流減少和水資源開發利用工程建設共同影響的結果。

滹沱河生態補水水源為南水北調中線引江水、黃壁莊水庫水和再生水。2018年9月開始試點補水—到2020年6月共補水12.83億m3。分水源看，其中南水北調中線引江水補水9.56億m3占74.5%，黃壁莊水庫水補水1.77億m3占13.8%，再生水補水1.50億m3占11.7%，引江水為主要補水水源；分年統計，其中2018年9月—12月共補水4.43億m3，2019年1月—12月共補水5.50億m3，2020年1月—6月共補水2.90m3。滹沱河生態補水情況見表2。

2.保障目標

采用2000年—2019年共20年實測徑流量，對滹沱河考核斷面生態水量計算值滿足程度進行統計分析，滿足程度為年徑流量扣除現有用水戶后，達到或超過生態水量計算值的年數與20年的比值。滹沱河基本生態水量保障目標見表3。

3.保障方法

3.1 保障范圍及保障對象

考慮到黃壁莊水庫以上河道常年有水，水生態維持較好，此次滹沱河基本生態水量保障方案工作范圍為滹沱河黃壁莊水庫以下河段。滹沱河黃壁莊水庫以下河段不涉及重要生態敏感區，亦不屬于水生生物多樣性保護重點區域和水產種質資源保護區。滹沱河河北段基本生態水量保障對象為維持河道基本生態水量，改善河流生態功能。

3.2 控制斷面

按照河湖生態保護對象和相關技術要求，滹沱河設考核斷面和管理斷面。考核斷面是指為保障河流生態流量（水量），需要定期監測并考核是否達標的斷面；管理斷面是指對考核斷面生態流量（水量）保障具有重要、直接關系的控制斷面。鑒于方案生態水量保障河段需通過崗南、黃壁莊兩座大型水庫聯合調度予以保障，綜合考慮現有水文站點分布、監測指標、監測頻次等，選取崗南水庫（壩下）、黃壁莊水庫（壩下）為考核斷面，滹沱河小覺水文站、冶河平山水文站為管理斷面。

考核斷面：崗南水庫可通過電洞、泄洪洞、溢洪道向下游滹沱河補水；黃壁莊水庫可通過溢洪道直接進入滹沱河、通過石津渠—太平河進入滹沱河下泄生態水量。結合實際情況、全面考核黃壁莊水庫下泄生態水量，設置黃壁莊水庫（壩下）為考核斷面，包括黃壁莊水庫（溢洪道）斷面直接下泄入滹沱河生態水量、通過石津渠—太平河向滹沱河生態補水水量之和。

管理斷面：設置滹沱河小覺站和冶河平山站兩個管理斷面，在考核斷面出現預警時，積極協調水利部、山西省加大上游下泄水量，控制冶河引水等方式，加大崗南水庫、黃壁莊水庫出庫水量，保障滹沱河生態水量。滹沱河基本生態水量控制斷面見表4。

3.3 計算方法

按照相關技術要求，對各控制斷面1980年—2016年水文系列多年平均天然徑流量和1956年—2000年水文系列多年平均天然徑流量進行比較，根據第三次水資源調查評價成果，各斷面1980年—2016年系列天然徑流量比1956年—2000年系列減少均超過10%以上，因此，滹沱河生態水量目標計算均采用1980年—2016年水文系列。

根據水利部技術要求，生態基流可采用Qp、Tennant法等計算方法，原則上對豐枯變化劇烈、工程調控能力較弱的主要控制斷面，可采用Qp法，其他斷面可以采用Tennant法。滹沱河工程調控能力較強，此次采用Tennant法計算生態水量，分別取各斷面1980年—2016年平均天然徑流量的1%、3%、5%、10%計算基本生態水量。

4.實現目標的可達性

利用2000年—2019年20年崗南、黃壁莊水庫水庫供城市生活和農業水量等資料進行可達性分析，可達性為可下泄水量達到或超過生態水量計算值的年數與20年的比值。黃壁莊水庫可供水量首先為水庫通過溢洪道下泄水量，當下泄水量不滿足時，優先滿足生活用水和基本生態用水進行計算。

采用Tennant法（10%）時，通過合理調度崗南和黃壁莊水庫后，近20年中仍有1年在優先供生活生態壓減灌溉用水后、滹沱河生態水量不能滿足，需要壓減農業用水1.45億m3，影響約48萬畝地表水農業灌溉面積。采用Tennant法（5%）時，通過合理調度崗南和黃壁莊水庫后，近20年僅有6年可保障生態需水量，有14年需壓減部分灌溉用水才能保障滹沱河生態水量，需要壓減農業用水0.73億m3，影響約24萬畝地表水農業灌溉面積。采用Tennant法（3%）時，通過合理調度崗南和黃壁莊水庫后，近20年僅有7年可保障生態需水量，有13年需壓減部分灌溉用水才能保障滹沱河生態水量，需要壓減農業用水0.44億m3，影響約15萬畝地表水農業灌溉面積。采用Tennant法（1%）時，通過合理調度崗南和黃壁莊水庫后，近20年僅有8年可保障生態需水量，有12年需壓減部分灌溉用水才能保障滹沱河生態水量，需要壓減農業用水0.15億m3，影響約5萬畝地表水農業灌溉面積。

綜上，考慮到河北省水資源嚴重短缺、地下水嚴重超采的實際，采用1980年—2016年平均天然徑流量的1%作為近期黃壁莊水庫下泄滹沱河的生態水量目標。

5.結語

河流生態基流保障是水資源分配的主要內容之一，用水涉及生活用水、工業用水、農業用水，供水涉及自產水、外調水和再生水等多個方面，需要解決中下游水資源綜合調配問題，確保流域內水資源科學開發與高效利用，確定主要控制斷面的下泄水量，滿足河道內生態水量需求，才能改善河道水質、生態環境，實現滹沱河流域人口、資源、環境的協調持續發展。