中外水资源生态调度研究现状调查

赵珑迪

（河南省水文水资源局，河南 郑州 450000）

水是生命的源泉，是必备的生产要素，是自然生态的基础，社会人类赖以生存的基础物质之一，一直以来都是社会经济和生态协调发展的重要因素。由于长期忽视生态环境与水的问题，在水资源配置实践中，过分强调生产和生活需水，从而导致了河流生态环境退化、水体生物多样性减少、地下水位下降、甚至河道断流等诸多问题。

1 研究生态调度的意义

我国水资源分布不均匀，水资源和土地资源组合也极度不平衡，分配过于集中化，并且年际变化较大。水资源供需矛盾相对较大，导致了我国水资源开发与利用存在一定难度。建国后，我国政府高度重视水利工程建设，兴建了一大批水利工程，取得了较高的社会经济效益。

水库调度，主要是有效协调除害与兴利之间的矛盾与利益，包括水库防洪、供电以及蓄水等。一般情况下，管理部门在进行水库调度时，往往对自然生态环境以及水库生态保护没有给予足够重视，对河流生态系统造成了严重的影响。

研究学者Naiman等通过大量研究与分析后，认为流域生态系统对流域乃至国家的可持续发展都有十分重要的作用。随着社会的发展和进步，保护河流生态健康的呼声逐渐得到重视，水资源调度本质上也发生了巨大变化。为了有效降低大坝对河流生态环境造成的的负面影响，并实现可持续开发与利用，必须要高度重视河流生态环境的保护，在此基础上才能够更好地满足社会经济发展，更好地保护河流健康，推动人类社会与生态环境协同发展[1]。

当前学界在生态调度方面的概念并没有统一界定，不同学者从不同的角度有不同的定义。研究学者Griphin通过大量研究与分析后指出，当前水库生态调度系统，不仅应满足人们的用水需求，还要满足生态系统的需求。江恕诚提出，当前生态调度是在各项经济效益与社会效益得到保障的同时，实现水资源的合理调度与配置，继而将生态效益充分体现。蔡其华提出，各水库根据具体情况将水库在防洪、发电等多方面的功能充分发挥，并通过调度方式下泄适当生态基流，促使水库形成的负面影响处于可控范围内，逐步对生态系统与环境系统予以修复，促进可持续发展。研究学者董哲仁等通过大量研究与分析后，提出了当前关于河流生态系统保护的水库调度方法，该调度不仅要满足防洪、发电等基本功能，还需要考虑河流生态系统对水资源的需求，进而实现综合调度。

相对于我国，西方先进国家关于生态调度方面的研究起步较早，并且取得了较多的研究成果，逐步进入成熟阶段，而我国仍然处于起步发展阶段。当前国内关于生态调度方面的研究与西方先进国家研究学者关于生态调度方面的研究探索方向有所不同，并且具备一定的特殊性。通过生态调度能够有效将河流生态环境予以改善，并且能够更好地协调水资源利用与生态环境保护这两方面存在的矛盾，实现对水库资源更高效的利用[2]。

2 西方对水库生态调度的研究过程及成果

西方先进国家对水库生态调度的研究开始较早，美国自1940年便开始重视河川径流方面的问题，并将其作为一项重要的生态因子，而北美洲以及欧洲等多个国家随后也开始对水库生态调度方面予以重视，关于鱼类栖息与河流流量之间的关系一度成为研究重点。进入1970年后，西方国家研究学者开始围绕水库对生态环境造成的负面影响展开全面研究与分析。其中研究学者Schlueter通过大量研究与分析后，于1971年提出在河流开发与利用过程中，水利工程除了要满足自身功能，还需要对河流生态多样性和河流生态环境给予保护。研究学者Junk通过大量研究与分析后，于1982年提出了关于生态洪水脉冲的概念。而研究学者Petts，在随后围绕生态与水资源之间的关系，以及生物的可持续发展与和河流流量之间的关系展开全面研究。研究学者Hughe通过大量研究与分析后构建了满足生态需水的水库调度模型。

关于技术方面以及理论方面的研究，主要围绕下列两点：其一，对河流流域内水利工程与生态系统之间的关系与产生的影响进行分析，逐步对水库调度方式予以优化；其二，分析相关技术对流域生态系统造成的影响，并构建相关评估体系。1980年后，水库调度决策中将河流生态保护作为一项重点内容落实[3]。西方国家关于水库生态调度方面的研究已经逐步趋于实践阶段，各个国家在生态调度方面的工作以及取得的相关措施和成果介绍如下：

美国在1991—1996年期间，田纳西河流域管理局对管理的20余个水库展开了调度调整，以更好保护下游生态系统。其中一项重要调度措施是通过涡轮通风设备等将水库下泄水流的溶解氧浓度提高。古力坝以及哥伦比亚流域当局为了更好地满足鱼类生存发展，于1980年开始优化水利设施的调度。海洋局也从生物学角度于1995年提出相关建议，并将其纳入到水利工程调度中。

澳大利亚政府为了确保水资源得以可持续利用，更好地满足生态系统的发展，提出了关于水资源的利用与分配方案，并要求各地区必须要对水依赖的生态系统予以评价。而这些方案必须要满足未来五年后可能的状况，更好地达到生态目标。其中墨尔本大学研究学者对汤姆森河展开系列研究。

日本在1995年促进河川趋于可持续发展，保障生育环境，与此同时也提出了关于河川与地域关系对于未来河川发展的必要性。1997年日本对河川法再次修订，确保以往治水、疏水方面以外，还需要确保保全河川环境。

俄罗斯为了逐步将遭受严重损坏的生态系统予以恢复，对伏尔加河下游的水流调度展开了大量的可行性研究工作。1960年伏尔加格勒大坝建成以后，春季通过人造洪水的方式实现增加大坝下游放水，能够有效改善农田灌溉以及鱼类发展条件。

与此同时其他国家的水库生态调度研究也取得了一定的成果。巴西为了更好地满足大坝下游航运要求，并且避免对生态环境造成危害，严格规定了水电站水位不得高过72 m。非洲津巴布韦通过Desktop模型计算生态环境需水量，为水库优化调度提供依据。

综上所述，当前西方国家关于水资源调度方面的研究主要关注于恢复生物多样性及其保护方面，当前水库调度已经是关系到整个流域以及生态系统可持续发展的问题。

3 我国生态调度研究的现状

当前我国关于生态调度方面的研究仍然处于起步阶段。自进入1980年后，国内学者开展了各鱼类生存环境方面的研究。傅春和冯尚友、董哲仁等，提出要将生态学和水利学科从理论上相结合。余文公、夏自强等提出了要考虑建立生态库容，以满足河流适宜流量的需要，并对新疆大西海子水库生态库容方面展开了研究；钮新强等围绕三峡工程生态调度方面展开研究。研究学者刘昌明等通过大量研究与分析后对水能、水量、水沙、水盐等方面平衡与生态需水方面的关系予以揭示。当前国内学界关于水库生态调度模型的构建主要通过两种模式，第一种是将生态目标作为水库多个目标之一予以考虑，还有的就是将水库下游河流的生态需水作为模型约束条件来考虑。

自进入70年代后，由于水利工程等强人类活动影响，长江干流鱼类资源逐渐减少，为此我国大型水库调度不能够仅仅考虑防洪、供电等基本问题，必须要综合考虑各方面问题。长江水利委员会蔡其华于2005年指出，当前多数水库调度方案没有考虑下游和库区生态环境的保护，没有实现流域水库群统一调度与管理。进而提出逐步优化水库调度方面的思路与对策，具体包括了落实水库调度需要全面考虑下游水生态以及环境方面的保护，确保下泄水温度在可控范围，确保河流泥沙问题得以考虑，确保湿地保护方面有纳入水库调度方案中。小浪底水库为了确保黄河不会出现断流情况，确保下游生态、生产以及日常生活各方面用水的需求，也制定了相应综合调度方案。2001年黑河流域通过全线闭口、集中下泄，确保了下游生态用水量，恢复了下游地区生态环境，继而实现对生态环境的保护，落实了国务院下批的中下游分水方案，确保生态保护目标得以实现。

4 总结

随着社会经济持续快速发展，水库对生态造成的影响日益严重，生态调度方面的研究要得到了研究学界的重视。原水利部部长汪恕诚于2004年发表论文《论大坝与生态》，其中明确地指出了当前水电工作者必须要重视水利水电发展过程中涉及到的生态问题，只有正确对待该方面的问题，才能够更好地开展相关工作。学者董哲仁通过大量研究与分析后提出了关于水利工程对生态系统胁迫方面的成因，并提出了相关针对性对策。傅箐箐等于2006年提出，关于锦屏二级工程枢纽生态流量下泄过程的确定方法。关于水利工程生态调度方面的研究仍需进一步深入，逐步完善相关研究理论对于水库调度的实践工作具有重要的指导性意义。