新疆山区水库工程生态基流在水资源平衡分析中定位探讨

李淑珍

(新疆水利水电规划设计管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

水资源可利用量以满足生态环境需水和维持水资源可持续利用为前提。新疆有些中小河流上的水利工程在水资源供需平衡分析时没有扣除或预留河道内生态需水量，其理由是生态基流要求工程影响的某水文断面(坝址断面、闸址断面及引水断面等)下泄水量不小于生态基流量即可。

笔者认为生态基流应计入需水量，参与水资源供需平衡分析计算。一些设计单位认为：在灌溉期农业灌溉需水量远远大于生态基流量，即坝址断面下泄水量远远大于生态基流量，坝址断面满足生态基流量要求。而至下游渠首断面则将水量全部引入灌区，从而造成渠首断面下游断流，对下游河流生态造成极大地负面影响，而从表面上看，坝(闸)址断面生态基流是满足环境保护要求的。

水资源平衡分析生态基流是否参与平衡分析，会影响到水库及引、调水工程规模论证。对水资源丰沛地区的大江大河，余水有保障，而对于干旱区新疆的小河流，规模过大无水可蓄，造成浪费，规模太小则不能满足水利工程建设的功能要求。

为此笔者结合多年实践工作实践，以工程实例从以下几方面来进一步阐明水利枢纽工程生态基流在水资源平衡分析中定位。

1 新疆河流水资源引用现状

1.1 基本情况

新疆属大陆性干旱气候，干旱少雨，水资源紧缺，生态脆弱，加之经济社会发展对水资源的大量引用，水资源供需矛盾日益突出。随着各地经济发展的需要，多数河流的出山口上游都修建了调蓄控制性水库工程。拦河水利工程的修建将改变下游河流水文情势,对下游局部地区的生态环境造成不利影响。

新疆降水稀少，是典型的温带大陆性气候。新疆的河流多为内陆河，河流由高山上的积雪冰川消融汇集而成，出山口以下进入平原区，分布着绿洲灌区。

二十世纪六七十年代，为引水灌溉农田，各大小河流出山口处几乎都修建了引水渠首。但河道天然来水过程与农业灌溉用水过程存在时空上的不匹配，需要修建调蓄工程以满足灌溉需水过程。随着我国综合国力增强和水利水电工程技术的进步，在有条件的河流上逐步修建了山区控制性水利枢纽工程。

1.2 水资源利用特点

新疆是典型的内陆干旱区，水土光热资源丰富，农业在新疆经济社会发展中占有重要地位，农业生产形成独特的“荒漠绿洲，灌溉农业”格局。由此决定了新疆大部分水资源用于农业灌溉，水利灌溉在新疆经济社会发展中具有十分重要的地位和作用。新疆现状农业灌溉用水大多是通过渠首引入下游灌区。为保证平原区农田都在渠首所引水量惠及的范围内，渠首基本都建在地势较高的河流出山口处。

山区水库的修建保证了各业用水需求。而水库为灌区供水时，基本是将灌溉需水量下泄至原河道中，再通过下游渠首引入已成型的灌区灌溉系统进行灌溉。工业用水基本通过管道直接引用。由此就出现了即使不将生态基流参与水资源平衡分析，在灌溉期坝址断面的下泄水量依然满足生态基流量要求的假象。

2 生态基流及下泄要求

2.1 生态基流概念及其流量

河流生态基流量是指为保证河流生态服务功能,用以维持或恢复河流生态系统基本结构与功能所需的最小流量。研究和确定河流生态基流量的目的在于遏止河道断流和因流量减少而造成的生态环境恶化,最终实现流域河流生态系统的可持续发展。

依据我国现行水利及环境保护行业有关技术标准，目前新疆地区生态基流按汛期和非汛期两个时期分别确定，正常情况下非汛期生态基流按不低于工程断面多年平均天然径流量的10%，汛期生态基流按不低于工程断面多年平均天然径流量的20%～30%考虑。

2.2 生态基流存在型式

生态基流是通过在主要控制水文断面河道流量满足河道内生态环境需水量(即生态基流量)来实现的。主要水文控制断面是指坝址断面、闸址断面等蓄、引、调、提水断面。现状环保要求生态基流在线流量监测设施设在主要控制水文断面，如坝址、闸址等断面后。

工程设计中，水资源平衡分析如何对待生态基流存在两种情况：一部分工程在项目规模论证时，水资源平衡分析中将生态基流列入并参与平衡计算，但也有相当部分工程在水资源平衡分析中未将生态基流列入参与平衡计算，设计单位认为：在水库调度运行过程中，水库坝址断面有大于生态基流的水量下泄，就可以不另计生态基流。因在坝址断面灌溉期会下泄灌溉用水，以此作为生态基流，只要该断面有大于生态基流的水量下泄，满足环境保护要求，即可视为下泄了生态基流。这样就会造成灌溉需水量沿河道到达渠首时被全部引入灌区，而造成渠首下游断流，从而导致河道生态环境恶化。

《水工程规划设计生态指标体系于应用指导意见》中指出，北方水资源短缺地区水资源可利用量计算的主要控制因素是河道内生态环境需水量。鉴于此，确定水资源可利用量思路应为：首先计算河道内生态环境需水量，再从水资源总量中减去河道内生态环境需水量即为水资源可利用量。即水资源可利用量应以保证河道内生态环境需水量为前提。为保护下游河道生态，任何水利水电工程的建设必须预留河道内生态用水，即生态基流。水利工程项目水资源供需平衡分析时，生态基流量应参与平衡分析。

3 工程实例

3.1 流域及工程概况

若羌河发源于阿尔金山北麓，水库工程坝址位于若羌河出山口渠首以上8.4km处。其地表径流以冰川积雪和降水补给为主，坝址断面多年平均径流量为9010万m3。由于河道天然来水和灌区需水过程不匹配，造成若羌河流域灌区呈工程性缺水。拟建的若羌河水库总库容1776万m3。

3.2 水资源供需平衡分析

若羌水库设计过程中，虽然提出生态基流量：坝址断面丰水期(4—9月)按不少于多年平均径流量的20%，枯水期(10—次年3月)按不少于多年平均径流量的10%下泄生态基流，年下泄生态基流量总计不少于1324.8万m3。但在水资源平衡分析计算时并未将生态基流计入参与平衡，同时也影响到水库规模的确定。

3.2.1 P=75%来水频率

在此来水频率下，至设计水平年农田灌溉和工业总需水量为5978.4万m3(为方便说明，在此只计入地表水可利用及需水量，地下水可利用量和需水量均不计入)。

(1)无水库时

没有将生态基流列入平衡分析时，在无水库调节的情况下平衡计算后灌区缺水1302.3万m3，地表水余水量2414.0万m3。见表1。

(2)生态基流不参与供需平衡(有水库时)

有水库调节时，不计入生态水量时，平衡计算后灌区不缺水，地表水余水量1002.1万m3。见表2。

(3)生态基流参与供需平衡分析(有水库时)

生态基流参与平衡分析情况下，生态基流年下泄量为1324.8万m3，大于地表水余水量1002.1万m3，经平衡计算后地表水余水量为负，表明本灌区已超引水量，占用了河道内生态水量，应采取节水灌溉技术或减少灌溉面积等措施以减少河道引水，达到保护河道生态的目的。见表3。

3.2.2 P=50%来水频率

在此频率下，至设计水平年农田灌溉和工业总需水量为5978.4万m3(为方便说明，在此只计入地表水可利用及需水量，地下水可利用量和需水量均不计入)。

(1)无水库时

至设计水平年无水库时，只对地表水的来水和用水量进行平衡。在无水库调节的情况下平衡计算后灌区缺水540万m3，地表水余水量3077.9万m3。见表4。

(2)生态基流不参与供需平衡分析(有水库时)

有水库调节时，不计入生态水量时，平衡计算后灌区不缺水，地表水余水量2477.8万m3。见表5。

(3)生态基流参与供需平衡分析(有水库时)

生态基流参与平衡分析情况下，生态基流年下泄量为1324.8万m3，平衡计算后灌区不缺水，地表水余水量1152.9万m3。见表6。

表1 设计水平年水资源供需平衡表(无水库) 单位：万m3

表2 设计水平年水资源供需平衡表(有水库) 单位：万m3

表3 设计水平年水资源供需平衡表(有水库) 单位：万m3

表4 设计水平年水资源供需平衡表(无水库) 单位：万m3

表5 设计水平年水资源供需平衡表(有水库) 单位：万m3

表6 设计水平年水资源供需平衡表(有水库) 单位：万m3

由以上平衡计算可知，在P=50%来水频率下，水库建成前后，水资源平衡分析中，生态基流参与或者不参与平衡分析，河道来水量均能满足生态基流下泄量要求。而在P=75%来水频率下，当水资源平衡分析不计入生态基流时，河道有1115.1万m3的余水下泄，而生态基流参与水资源平衡分析时，河道余水量为-322.7万m3(按要求年下泄生态基流量为1324.8万m3)。此结果意味着要想同时满足流域内工农业需水和生态需水，尚缺水322.7万m3。此时坝址断面在线流量监测的结果却是全年满足生态基流要求(因灌溉期此断面下泄水量不叠加生态基流时照样可以满足此时段生态基流要求)，但至下游渠首处则水量全部引入灌区，渠首断面下游断流。为满足各业用水，只能挤占生态水量，违背了为保护河道生态下泄生态基流的宗旨和目的。应通过减少灌溉面积或采取节水灌溉措施，将灌区用水量调整至河道水资源承载能力范围内，同时调整水库库容至合适规模，既保护好了河道生态，又使水资源发挥最大的效益。

4 结论

综上，引、蓄水工程规模论证时，在水资源供需平衡分析计算中，河道内生态环境需水量(即河道生态基流)应参与水资源供需平衡分析计算。

随着社会经济的发展，用水矛盾的日益尖锐，导致河流生态需水被占用，从而引发河流生态系统的破坏，越来越引起社会的重视。如何合理地利用水资源，最大限度地保障河流生态需水量，成为有关部门必须面对的问题。具体到每个水利工程，要在每一个主要的水文控制断面生态基流均能满足河道内生态环境需水要求。只有这样才能真正地实现对河道生态环境的保护、实现经济社会发展与生态环境的和谐共处。