浅谈平原河网地区生态友好型调度—以太湖流域为例

陆志华，蔡 梅，王元元，诸发文

（1.太湖流域管理局水利发展研究中心，上海 200434；2.水利部太湖流域管理局科技外事处，上海 200434）

浅谈平原河网地区生态友好型调度—以太湖流域为例

陆志华1，蔡 梅1，王元元1，诸发文2

（1.太湖流域管理局水利发展研究中心，上海 200434；2.水利部太湖流域管理局科技外事处，上海 200434）

太湖流域主要为典型的平原河网地区，流域内众多水利工程的建设与运行，已初步形成流域防洪与水资源调控工程体系，保障了流域经济社会发展，但是流域现行综合调度难以充分考虑水生态环境改善的需求，统筹兼顾流域防洪、供水、水生态3个安全协调难度较大。新形势下生态文明建设被提上国家战略高度，倒逼太湖流域要实现以水资源可持续利用支撑经济社会可持续发展，建设流域水生态文明，因此，流域生态友好型的调度研究迫在眉睫。阐述了水利工程的生态效应以及生态友好型调度的基本概念，结合平原河网地区主要特征以及流域调度理念的转变，初步界定太湖流域平原河网地区生态友好型调度的内涵，梳理总结流域生态友好型调度亟需研究的相关问题，以期为太湖流域面向“三个安全”（防洪安全、供水安全和生态安全）的综合调度深入研究提供可资借鉴的依据。

水利工程生态效应；生态调度；生态友好型调度；平原河网地区；太湖流域

1 问题的提出

水利工程调度是指运用在河流上修建的水库、大坝等，在时间、空间上对天然径流按需要进行重新分配或调节江河湖泊水位，满足人们对于防洪、发电、灌溉、供水和航运等方面的要求，按工程类型可分为水库调度、水闸调度、泵站调度等。

2 生态友好型调度的概念

水利工程的建设与运行在支撑经济社会发展的同时，也控制或改变了河流的自然水文情势、水生生态系统和河流自然景观，产生了各种次生生态环境问题，对流域生态系统造成了深远影响[1]。

水利工程的生态效应，既包括工程建成之后对自然界的生态破坏，也包括对自然界的生态修复两种生态后果[2]。当水利工程对流域生态要素产生负效应时，需要思考如何通过合理的水利工程调度与运行把不利影响降到最低，减轻或弥补对生态环境造成的影响，这就引出了“生态调度”概念，其核心是在调度中更多地考虑生态因素，建立人与自然、人与水的和谐关系[3]，这也是生态水利发展、水生态文明建设的必然要求。所以说，生态调度是伴随水利工程对河流生态系统健康如何补偿而出现的一个新概念。

生态调度的理念最早源于美国、澳大利亚等国家的水库调度，主要是通过调整水库的调度方式，考虑生态因素，满足所设定的河流生态保护或修复目标，进行了众多生态调度的研究与实践，除考虑防洪、发电、灌溉、航运、供水、渔业、控制水质和改善水景观以外，还包含生物栖息环境、维持或增强溯河产卵的鱼类种群的寻址需求、下游堤岸保护、湿地保护与改良等因素，将生态调度列入流域管理的日常工作中，并有明确的管理和补偿制度[3]。

我国对生态调度的研究也主要集中在水库调度领域。21世纪初，我国水利学领域明确提出了“生态调度”或“生态友好型水库调度”的概念[4]。生态调度是指充分考虑水库的调节性能和河道的输送特性，通过调整与优化调度方式，改善流域水环境，减轻筑坝对河流生态系统的负面影响，促进河流健康；而生态友好型水库调度则是适应生态要求的水库调度方式，将传统的以综合效益最佳为目标的水库调度和以生态保护为目标的调度结合起来，实现双赢。相对于生态调度，生态友好型调度一定是多目标的，既不同于传统的以综合效益最佳为目标的水库调度，也与专注改善生态环境的水库生态调度涵义有所差别，是经济目标与生态目标的协调与均衡，使水库调度理论和实践进入了一个新阶段[5]。

3 平原河网地区的主要特征

平原河网是十分特殊的地貌形态，往往出现于大河的三角洲地区。区内一般地势平坦、河网密布、河道比降平缓、水流方向往复不定，又往往濒临海洋使得外泄洪水受潮汐影响。平原河网地区自然条件优越，社会经济发达，水孕育了区域的文明，也对社会经济发展形成较大影响，主要表现在[6]：

（1）水动力是平原河网的主要成因，但人类活动改变了平原河网形态。平原河网在自然状态下的变化主要是淤积过程，而不是迁移过程。人类活动是平原河网改造的最大动力，受城市化深刻影响[7]，逐渐暴露出水系结构破坏、河流连通受阻、河网水系自然调蓄及河道排水功能明显下降等问题。

（2）平原河网地区洪涝灾害易发，水资源的治理以防洪为主导。平原河网一般地势低下，地区洪水排泄困难，如在河口三角洲，还易受风暴潮和台风等自然灾害的侵袭。为确保防洪安全，常通过建设防洪堤、分洪道、裁弯取直并辅以护岸、疏浚等措施，对洪水、涝水和高潮位进行排、蓄、堵。

（3）区域社会经济发达，容易引发生态环境问题。由于经济发展较早，积聚了大量人口，工业高度集中，农业十分发达，区域水环境难以承受巨大的环境压力。加之区域河网流速滞缓，水体自净能力差，易形成污水积集，引发水生态环境恶化等河流健康问题。

4 太湖流域平原河网地区生态友好型调度内涵界定

4.1 研究区域概况

太湖流域是我国典型的平原河网地区，流域以太湖为中心形成一个相对独立的封闭区域，是长江下游的支流区，流域北、东、南三边受长江和杭州湾水位影响。除局部山丘区外，主要为典型的平原河网地区（占78%），呈“分散开放”型，流域河流纵横交错，湖泊星罗棋布，地势低平，河道坡降小，且受潮汐顶托，水流流向往复、流速缓慢。

为解决洪水排泄问题，流域开展了大量水利工程建设，已初步形成北向长江引排、东出黄浦江供排、南排杭州湾且利用太湖调蓄的流域防洪与水资源调控工程体系，为统筹考虑流域和区域、防洪和水量调度奠定了基础。流域内水利工程众多、类型多样，流域范围内长江、太湖、天然河道、人工河道、流域治理骨干工程、闸、坝及其他配套工程形成了多尺度、多层次、多目标的复杂的江河湖水系连通巨系统[8]。因此，太湖流域平原河网地区的生态友好型调度是这个江河湖水系连通复杂巨系统的调度问题，也是流域尺度的水利工程联合综合调度问题，需要进行科学管理和调度，进而合理运筹好这个复杂的水资源系统。

4.2 调度理念转变与实践

近年来，随着太湖流域治理不断推进，经济社会快速发展，水利工程调控理念逐步升华，流域水利工程调控在保障流域防洪安全、供水安全和水生态安全中的作用愈加明显，人们对“流域水利工程调度不仅要确保流域防洪安全，同时还要保障流域供水安全和水生态安全”已形成了共识。在不同阶段，流域经济社会发展对防洪、供水和水生态安全有不同的需求和侧重，流域调度管理也紧紧围绕流域经济社会发展需求不断调整与优化[9]。

目前，流域内水利工程调控的主要任务是保障防洪供水为主，兼顾水环境。流域先后批复实施了《太湖流域洪水调度方案》（1999年）《太湖流域引江济太调度方案》（2009年）和《太湖流域洪水与水量调度方案》（2011年），初步实现了流域调度的“四大转变”，即从洪水调度向资源调度转变，从汛期调度向全年调度转变，从水量调度向水量水质统一调度转变和从区域调度向流域与区域相结合的调度转变。与此同时，流域并没有完全忽视生态问题的存在，已经开展了一些综合调度的探索，积极地改善水生态环境。太湖流域管理局自2002年以来开展的以改善太湖水质为目标的“引江济太”调水试验工作，利用已建水利工程体系将长江水引入太湖及河网，通过太浦闸等环湖口门向太湖周边及下游地区供水，加快了流域水体流动，提高了水体承载能力，增加了水体自净能力，保障流域水资源供给，改善流域水环境。

4.3 内涵界定

太湖流域情况特殊，流域内大部分地区多属于平原河网地区，地势低洼、平坦，地面坡降在1/10万～ 1/20万，河道水面比降小，排水速度慢，汛期流速仅0.3 ～ 0.5 m/s，且受降雨中心及河口潮汐等影响，流向往复不定，平原地区容易形成范围广、历时长的洪涝灾害。同时，平原河网地区受城市化影响深刻、受人工干预较多，水利工程繁多、调度管理影响因素复杂，平原河网地区水利工程联合调度与其他流域的梯级水库群联合调度、闸坝群联合调度等存在差异。但是，由于太湖流域平原河网地区处于经济发达的长三角核心地区，其河湖有序流动对于合理调控洪涝水，特别是改善水资源条件、提升水生态环境质量意义重大。

2000年之前，太湖流域突出问题是防洪，调度工作主要围绕防洪安全开展，主要指导思想是蓄泄兼筹、以泄为主，以洪水入江入海为安。进入21世纪，随着流域经济社会持续高速发展，流域水资源、水环境与经济社会发展的矛盾日益突出，供水、水环境、水生态用水需求不断增加。从2005年开始，随着引江济太长效运行，流域水利工程调度不仅要统筹流域防洪、供水安全，还需兼顾改善水环境。特别是2007年无锡供水危机后，太湖流域水环境综合治理将引江济太工程作为遏制太湖蓝藻暴发、确保太湖水源地供水安全的重要措施之一，流域调度开始围绕防洪、供水及水生态“三个安全”开展，调度目标也逐步调整为流域防洪、供水、水环境和水生态的多目标。

太湖流域水问题与经济社会发展的矛盾在未来一个时期将继续存在，流域多目标的综合调度是缓解矛盾，实现防洪、供水、水生态“三个安全”的必然选择和要求。因此，结合太湖流域综合治理与管理实际需求以及流域综合调度探索与实践，对太湖流域平原河网地区生态友好型调度给出了如下内涵：通过流域现有骨干水利工程的优化调度来统筹流域与区域、防洪与除涝、防洪与供水的关系，协调上下游、省份间的利益，在保障流域防洪安全与供水安全的前提下，兼顾河流生态系统对水资源的需求，通过调整和改变水利工程调度方式，减轻、缓解水利工程建设运行及水流受到调控后对河流、湖泊生态系统所带来的不利影响，在控源截污的基础上，通过水利工程调度促进河湖水体有序流动，提升水生态环境质量，实现生态效益与经济效益的双赢，发挥水利工程综合效益，最终保障流域防洪、供水、水生态安全。其核心是积极考虑将水生态环境因子纳入到现行的水利工程调度中来，尽可能地恢复河流的天然连续性、生态环境的空间变异性以及满足河流生物及其栖息地对生态环境用水的需求，促进河湖水体有序流动，维护河流的健康生命。

5 平原河网地区生态友好型调度研究展望

2011年中央一号文件强调“水利是生态环境改善不可分割的保障系统，要协调好生活、生产、生态环境用水，在保护生态前提下，尽快建设一批骨干水源工程和河湖水系连通工程，提高水资源调控水平和供水保障能力”[10]。特别是，当前河湖水系连通战略的提出，河湖水系连通工程将会得到更加广泛实践[3]，生态友好型调度的重要性也将会日益明显。对于太湖流域来说，新形势下生态文明建设被提上国家战略高度，倒逼太湖流域要实现以水资源可持续利用支撑经济社会可持续发展，建设流域水生态文明，流域也在探索和思考面向流域防洪安全、供水安全和水生态安全“三个安全”的综合调度模式，因此，本文提出的生态友好型调度作为一项最新的水利工程调度形式，亟需更深入的研究和实践。

5.1 找准社会经济目标与生态目标的恰当结合点

在当前太湖流域污染源没有得到有效控制的情况下，生态调度并不能真正与防洪调度、供水调度并列，要解决流域水生态环境问题，仍然需要加大对污染源的治理，而不能仅仅依靠水利工程调度来改善水质。水利工程生态友好型调度要统筹协调流域防洪、供水与水生态环境改善之间的不同目标，要权衡满足社会经济要求与满足生态健康要求的关系，找准社会经济目标与生态目标之间的结合点，实现社会经济生态的协调发展。

5.2 合理确定水利工程调度的生态目标

面对高度改变的河流生态系统，恢复到天然状态已不可能，需要清晰辨识、合理确定流域水利工程调度的生态目标。在生态友好型调度的框架下，如何选择能够体现河流、湖泊生态系统结构和功能整体性要求的目标，并选择合适的方法将其量化，这是生态友好型调度需要解决的关键科学问题。

5.3 探索研究流域性指示性生物物种

近几十年来，太湖沿江沿湖大量兴建闸坝，太湖作为洄游性鱼类繁殖和洄游通道的功能丧失，洄游性鱼类几近消失，江湖阻隔使入湖鱼类种类减少；水利工程调度引起太湖水位的变化也使得太湖水生植物的群落结构和分布发生了较大的变化；沿岸带水生植被破坏，沿岸带产卵的定居性鱼类减少。此外，太湖蓝藻问题尚未完全解决，太湖蓝藻与太湖水位高低之间的关系仍未明晰，缓解太湖蓝藻水华发生仍是流域调度中需要重点关注的。因此，需要探索受强烈人工干预影响的平原河网地区进行生态调度时选择指示性生物的必要性，并选择典型的生物物种。

5.4 开展流域尺度的水利工程生态友好型调度研究

在研究河湖生态需水、生态调度模型、生态调度与受损生态系统恢复之间的关系等理论基础和技术方法的基础上，从流域河湖生态系统整体出发，综合考虑水利工程群与自然湖泊群的联合调度，充分发挥水利工程、河网、湖泊的调蓄能力，把水利工程调度方式调整置于流域系统之中进行分析，使水利工程调度的综合效益得到最大发挥。

[1] 鲁春霞，刘铭，曹学章，等.中国水利工程的生态效应与生态调度研究[J]. 资源科学，2011(8)：1418 - 1421.

[2] 孙宗凤，董增川.水利工程的生态效应分析[J].水利水电技术，2004(4)：5 - 8.

[3] 崔国韬，左其亭.生态调度研究现状与展望[J].南水北调与水利科技，2011(6)：90 - 97.

[4] 员江斌，梅亚东，郑慧涛，等.生态友好型水库调度研究热点与展望[J]. 中国农村水利水电，2014(8)：79 - 81，84.

[5] 杨娜，梅亚东，李娜.生态友好型水库调度及其研究进展[J].水利水电科技进展，2008(5)：91 - 94.

[6] 阮仁良.平原河网地区水资源调度改善水质的机理和实践研究[D].上海：华东师范大学，2003.

[7] 孟慧芳，许有鹏，徐光来，等.平原河网区河流连通性评价研究[J].长江流域资源与环境，2014(5)：626 - 631.

[8] 韩义超，谷长叶，胡铁松，等.辽宁省跨流域水系联通复杂巨系统调度技术研究[J].节水灌溉，2014(2)：36 - 39.

[9] 梅青，章杭惠.太湖流域防洪与水资源调度实践与思考[J].中国水利，2015(9)：19 - 21,27.

[10] 中共中央国务院.中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定[Z].北京：中共中央国务院，2011.

（责任编辑 姚小槐）

Discussion on the Eco-friendly Regulation of Water Conservancy Project in Plain River Network Region: A Case of Taihu Basin

Lu Zhi - hua1，Cai Mei1，Wang Yuan - yuan1，Zhu Fa - wen2
(1. Water Conservancy Development Research Center of Taihu Basin Authority of Ministry of Water Resources，P.R.China，Shanghai 200434，China；2. Division of International Cooperation，Science and Technology of Taihu Basin Authority of Ministry of Water Resources，P.R.China，Shanghai 200434，China)

Taihu Basin is a typical plain river network region. After construction and operation of many water conservancy projects，the fl ood control and water resources regulationsystems in the Taihu Basin have been preliminary constructed，which guarantee the economic and social development. However，the existing integrated river basin regulation is difficult to fully consider the demand of water ecological environment improvement and the overall planning and coordination of the“Three security”including flood control，water supply and water ecological environment. Under the new situation，the construction of ecological civilization has been put on the national strategy，which forces Taihu Basin to achieve the target of supporting economic and social sustainable development with sustainable water resources utilization and constructing water ecological civilization.It is urgent to study the eco - friendly regulation in Taihu Basin. Based on the summary of related research literature，the paper outlines the basic content of ecological effect of water conservancy project and eco - friendly regulation. Combining with main features of plain river network region and adjustment of river basin regulation ideas，the paper preliminary def i nes the connotation of the eco-friendly regulation of water conservancy project in plain river network region of Taihu Basin. The research focus of river basin eco - friendly regulation is proposed in order to provide valuable reference on the further study of the integrated regulation oriented to“Three security”in Taihu Basin.

ecological effect of water conservancy project；ecological regulation；eco - friendly regulation; plain river network region；Taihu Basin

TV212.4

A

1008 - 701X(2017)05 - 0001 - 03

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.05.001

2017-04-11

水利部公益性行业科研专项经费项目（201501015）。

陆志华(1987 - )，男，工程师，硕士，主要从事水利规划、水资源保护等工作。E - mail：luzhihua2008@qq.com