滇中引水工程利用洱海调蓄的环境影响研究

汪青辽，李秋洁，刘 媛，张仲伟

(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430015)

1 研究背景与概况

云南省滇中地区是长江流域三大干旱区之一，水资源量仅占全省的12%[1]，资源性缺水与工程性缺水并存，已成为制约地区经济社会可持续发展的瓶颈[2]。洱海为云南省第二大高原淡水湖泊，是大理市主要饮用水源地，又是苍山洱海国家级自然保护区和大理国家级风景名胜区的核心。洱海南北长约42.5km，东西最大宽度约8.4km，总库容28.8亿m3。洱海水质保护目标为Ⅱ类。

滇中引水工程从丽江石鼓镇的金沙江右岸大同村附近引水，多年平均引水规模34.03亿m3，输水总干渠总长度661.06km。国家发改委关于《滇中引水工程项目建议书》的批复(发改农经〔2015〕642号)意见提出：“下一步工作中研究输水工程引水入滇池、洱海并利用受水区内有条件的大中型水库增加调蓄能力，提高供水保证率的可行性”。

洱海是滇中引水线路附近重要湖泊，其呈南北走向，与滇中引水工程输水线路走向一致。滇中引水利用洱海调蓄的工程布置走向见图1。总干渠的水从洱海东北部的长育村进入洱海，调蓄后在洱海南部的凤仪镇附近出洱海后进入总干渠的凤仪隧洞。该方案可节省总干渠长度约27.3km，经估算投资减少36.2亿元，且利用洱海的调蓄作用，减少枯期引金沙江水水量，能提高供水保证率。

图1 利用与不利用洱海方案的工程布置

本文根据洱海调蓄的水资源配置与工程布置方案，研究利用洱海调蓄可能导致的水环境、水生态和环境敏感区影响问题，充分论证利用洱海调蓄的环境可行性，为滇中引水可研阶段引水规模的确定及输水线路的布置提供重要的技术支撑。

2 利用洱海调蓄对减缓金沙江引水的影响

根据石鼓水源来水、受水区需水、洱海调蓄能力，在洱海水资源配置原则的基础上，通过长系列调节计算，确定水资源配置方案与总干渠设计流量。利用与不利用洱海调蓄两个方案的引水量及分配结构详见表1。由表可见，利用洱海调蓄方案与不利用洱海方案多利用洱海水量3.48亿m3。利用洱海较不利用调蓄方案少分配总水量0.87亿m3，其中受水区少供生产生活用水0.32亿m3。利用洱海调蓄方案渠首引水量29.68亿m3，水量进入洱海调蓄后与洱海本流域水资源一同供出。

表1 利用与不利用洱海调蓄两个方案的引水量及分配结构

根据表1，利用较不利用洱海调蓄方案，在多利用洱海水量3.48亿m3的基础上，导致石鼓水源点引水设计流量由135 m3/s降低至125 m3/s，多年平均总引水量(按渠首)由34.03亿m3减小至29.68亿m3，可少引金沙江水量4.35亿m3，并将引水时段变成集中在汛期和平水期多引，尽量减少枯期引水对金沙江水环境与水生态影响。

3 利用洱海调蓄对洱海水质的影响

在比较金沙江石鼓水源点与洱海现状水质差异的基础上，结合规划水平年实施的水污染综合治理措施，采用洱海平面二维非恒定数值模型，预测引水充蓄洱海后的洱海水质浓度，并分析较不利用洱海调蓄方案的水质变化。

3.1 石鼓与洱海现状水质浓度分析

图2为洱海和金沙江2011—2015年TN与TP的实测浓度(2015年为滇中引水可研设计截止年份)。由图可看出，洱海TN浓度在II～III类变化，平均浓度0.51mg/L；洱海TP浓度在II～III类变化，平均浓度0.024mg/L；金沙江TN浓度基本在II～III类变化，平均浓度0.7mg/L；金沙江 TP浓度基本在II～III类变化，平均浓度0.030mg/L。总体上，TN浓度金沙江高于洱海，而TP浓度金沙江很多月份超过湖泊Ⅱ类水质标准。金沙江CODMn的浓度低于洱海并均可达标。

图2 2011—2015年金沙江和洱海逐月的TN、TP实测浓度比较

3.2 洱海水质计算模型及浓度场分布

洱海水质预测采用平面二维非恒定模型，其中的紊流模型采用混长模型，水流与水质模型的控制方程采用守恒形式，控制方程为连续方程和水平向动量方程。

二维非恒定水质模型控制方程为：

洱海二维模型包括整个洱海湖区，模拟范围为东西向20km，南北向40km。模型计算网格距为400m，计算单元数东西方向50个，南北方向100个。

金沙江引水水质采用多年月平均值，洱海初始浓度场为现状实测水质，采用洱海典型风场西南风4.1m/s为风场条件。经预测，洱海2040年在平水年情况下，不利用洱海调蓄和利用洱海调蓄两种方案下的洱海TP水质浓度场，见图3。如图所示，由于两种方案滇中引水出入湖流量有差异，所以各方案浓度场分布上略有不同，但是差异不大，全湖平均浓度相近。图示洱海浓度场基本呈现北部湖区水质浓度较高，南部湖区浓度次之，而湖心区水质浓度最低的分布状况，洱海水质这种北高南低的分布状况与洱海污染物的入湖空间分布主要集中在北部河流有直接关系。

图3 洱海模型计算区域及计算网格

3.3 利用洱海调蓄的水质变化影响

根据洱海采用平面二维湖泊非恒定数值模型的计算结果，规划水平年2040年，若有效执行洱海水污染防治对策措施提出的污染源削减方案，利用与不利用洱海调蓄的洱海丰、平、枯水年水质浓度预测值见表2。从表中可以看出，不利用洱海调蓄方案下2040年洱海TN、TP、CODMn浓度都达到地表水II类水质标准。利用洱海调蓄方案下，2040洱海TN、CODMn浓度可达到II类水质标准，但TP三个典型年份均超过Ⅱ类标准为Ⅲ类水质。利用较不利用洱海调蓄方案的洱海TN、TP浓度有所升高， CODMn浓度有所降低。

图4 不利用与利用洱海调蓄方案的洱海TP预测浓度场

表2 利用与不利用洱海调蓄的各典型年洱海水质浓度

因此，利用洱海调蓄将会使洱海水质恶化，导致洱海水质综合类别从II类降低为III类，洱海水质将出现超标现象。另外，由于TP、TN作为富营养化重要指标，从营养盐水平看，在洱海水温、流速出现不利情况下局部区域可能会存在富营养化趋势。

4 利用洱海调蓄的水生生态影响

4.1 对水生生物的影响研究

从金沙江引水进入澜沧江的洱海，同时也把不同水系的浮游植物引入洱海，引起浮游植物群落结构的改变，存在外来物种入侵的风险。同时，水营养程度增加，浮游植物迅速生长和局部堆积将影响其它生物类群。

从金沙江引水进入洱海调蓄，将导致入洱海口原有的静水湖泊生境变为流水生境，洱海现有底栖动物的种群结构将会发生改变，适合于湖泊静水的种类减少，河流种类可能增加。水生植物生长受到影响后，将抑制底栖动物所需的食物和栖息环境，底栖动物的生物量也将受到抑制和影响。同时，引水进入洱海，也会加快外来种金苹果螺的分布区域以及扩大钉螺的孳生范围，加快血吸虫的变异，使血吸虫感染目前有螺无病区的钉螺，扩大血吸虫的分布区，加大疫情。

4.2 对鱼类的影响研究

从金沙江引水进入洱海后，将会改变洱海鱼类种类组成，降低物种多样性，为适应缓流生活和一些外来鱼类的入侵提供条件。浮游植物组成改变，浮游动物趋向小型化，对中上层滤食性鱼类的生长有利。水生植物和大型底栖动物的减少，对草食性以及以底栖、软体动物为食的中下层鱼类、底层鱼类不利；由于物种隔离机制不健全，生活在金沙江水系的短须裂腹鱼、长丝裂腹鱼、四川裂腹鱼进入洱海之后，可能会与洱海的大理裂腹鱼、云南裂腹鱼等近缘种杂交；金沙江的鲤鱼进入洱海之后会与洱海记录有的洱海鲤、大理鲤等土著鲤鱼发生杂交。金沙江的种类与洱海土著种杂交之后，洱海土著鱼类种质资源下降，将会降低洱海地区土著鱼类的物种多样性和遗传多样性，不利于洱海土著鱼类的生存。

其次，洱海中的16种外来物种[3]特别是太湖新银鱼很可能经调蓄后出水至输水总干渠，进入下游的金沙江、元江、南盘江水系，特别是沿线的16座充蓄水库。目前充蓄水库基本以鲤鱼、草鱼、鳙鱼等经济鱼类为主，如果洱海作为调蓄水体，很可能导致充蓄水库存在被外来物种入侵的风险。

综上所述，金沙江引水进入洱海和洱海进入充蓄水库均存在着较大的水生入侵风险，从维护洱海水生生态系统的功能和稳定，保护充蓄水库水生生态出发，滇中引水工程不宜引水进入洱海调蓄。

5 利用洱海调蓄的环境敏感区影响

利用洱海调蓄方案涉及的环境敏感区主要有大理苍山洱海国家级自然保护区。大理苍山洱海国家级自然保护区由苍山保护区和洱海保护区组成，总面积797km2，其中，核心区、缓冲区、实验区分别占比为21.3%、41.8%、36.9%。该保护区的主要保护对象为高原淡水湖泊水体湿地生态系统、第四纪冰川遗迹高原淡水湖泊、以大理裂腹鱼为主要成分的特色鱼类区系[4]。

利用洱海方案进水口、出水口工程均位于该自然保护区的实验区，工程建设前需按照自然保护区的管理要求，分析论证工程建设对保护区生物多样性的影响，并履行相关审批程序。利用洱海方案运行后，洱海水位、水质等水文水环境条件均会发生改变。同时如果水源区鱼类随着水流进入洱海，很可能在洱海存活并建立种群，特别是裂腹鱼类和高原鳅类，给洱海的鱼类种群结构造成巨大的影响。因此，将直接影响到保护区的主要保护对象大理裂腹鱼的栖息生境。从维护自然保护区的功能和完整性角度考虑，滇中引水工程不宜引水进入洱海。

图5 利用洱海方案与自然保护区的关系

6 结语

本文根据洱海调蓄方案，研究利用较不利用洱海调蓄可能导致的水环境、水生态和环境敏感区影响问题，充分论证利用洱海调蓄的环境可行性。通过研究发现：利用较不利用洱海方案的输水干渠长度投资有所降低，并可少引金沙江水量4.35亿m3。但是，利用洱海调蓄后，经采用二维水质模型计算的洱海预测年2040年在丰、平、枯水文年下TN、CODMn浓度可达到II类水质标准，但TP三个典型年均超标至Ⅲ类水质，即利用较不利用洱海调蓄方案对TP的影响较大，会造成洱海的TP浓度升高，从Ⅱ类恶化为Ⅲ类，致使洱海水质治理目标难以实现；利用洱海调蓄后金沙江鱼类特别是裂腹鱼类和高原鳅类随着水流进入澜沧江水系的洱海，会带来跨流域生物交互影响和生物入侵问题，并可导致受退水区特别是充蓄水库被大量外来水生物种侵占的风险。会带来钉螺随总干渠远距离迁移和大面积扩散，导致血吸虫病蔓延的潜在风险；工程方案实施涉及大理苍山洱海国家级自然保护区的实验区，对保护区主要保护对象存在不利影响。因此，从环境保护角度，不推荐利用洱海进行调蓄的方案。