我国重点河湖生态流量达标现状及管控建议

王建华，胡 鹏，刘庆涛，赵钟楠，张 璞，李腾飞

（1.中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，100038，北京；2.水利部信息中心，100053，北京；3.水利部水利水电规划设计总院，100120，北京；4.北京金水信息技术发展有限公司，100053，北京）

2020年4月，水利部印发了《关于做好河湖生态流量确定和保障工作的指导意见》（以下简称《意见》），同期公布了第一批83个断面的生态流量（水量、水位）目标。同年12月，公布了第二批83个断面的生态流量目标。两批共166个断面，涉及87条河流9个湖泊，标志着我国河湖生态流量正式从科学研究走向管理实践阶段。

目前，已有部分学者基于《意见》要求，分析了不同地区生态流量确定与保障的难点，并给出相关建议，但对于全国范围内已定目标断面的达标现状、不达标成因，尚无系统研究。本文基于相关断面天然径流量及2018—2021（截至2021年8月31日）实测径流数据，初步评估了两批166个断面生态流量目标的适宜性、达标现状及演变趋势，分析了相关断面不达标成因，并提出了加强生态流量管控的措施建议，为我国河湖生态流量管理提供参考。

一、已定生态流量目标及适宜性分析

1.概况

目前已定目标的166个断面涵盖除西南诸河区、西北诸河区外的其余8个水资源一级区。生态流量目标类型包括生态基流、基本生态水量、最小生态水位、敏感生态流量4种，每种目标类型涉及的断面数量分别是143个、25个、10个、5个，部分断面具有多种生态流量目标要求。其中42个具有生态基流目标的断面同时制定了包括下游基本生活生产用水需求的最小下泄流量目标，由于最小下泄流量与生态基流目标的管控要求一致，下文中以其最小下泄流量作为生态基流目标进行分析。具体分布见表1。

表1 已定目标断面的流域和类型分布（单位：个）

2.生态基流占比分析

已定生态基流目标的143个断面中，基流目标占断面多年平均天然径流量比例的均值为14.9%。其中珠江区平均占比最高，达到19.2%；其次是长江区17.8%；淮河区最低，仅有4.4%，且各断面之间差异很小，均在5%以内；辽河、黄河、东南诸河区生态基流占比均值都在10%左右。

分断面情况来看，如图1所示，占比最大的11个断面（>25%）分别是丰满水库、宜昌、大通、兰州、皇庄等，均位于松花江、长江、黄河、汉江等大江大河干流，唯独白龙江（嘉陵江支流）的碧口（占比31%）、三磊坝（占比27%）断面除外。相关断面上游均有控制性水利工程进行调控，所以能够保障较高的基流目标。但过高的基流目标也会造成河流水文情势“坦化”严重，影响敏感期生态流量的达标。初步来看，非大江大河干流的白龙江两个断面基流目标可能设置过高。

图1 生态基流占比超过25%的断面

占比最小的11个断面（<5%）分别是磨盘山水库、利津、辽中、周口等，主要位于松花江区、辽河区、黄河区、淮河区，其中利津、大赉、华县、辽中分别位于黄河、嫩江、渭河、辽河干流。辽中断面生态基流目标是分季节设置，分别是冰封期(12—3月)1.08 m3/s，占比0.8%；非冰封期(4—11月)5.95 m3/s，占比4.2%；其他10个断面均为全年统一目标。初步分析，利津、大赉、华县等大江大河干流断面基流目标偏低，应补充设置分季节或分阶段目标，如针对枯水期、非枯水期分别制定生态基流目标。

3.基本生态水量目标占比

25个已定基本生态水量目标的断面分别位于松花江区、辽河区、海河区、淮河区，其基本生态水量目标占断面多年平均天然径流量比例的均值仅为10.1%，其中最高的松花江区14.3%，最低的海河区仅有2.1%（近期，远景为10.4%）。具体而言，占比最大的是牡丹江镜泊湖水库，达到20.9%；最小的洋河响水堡、永定河三家店等断面，均在3%以下。总体而言，目前各断面生态水量目标严重偏低。

究其原因，很多断面直接将基流目标通过“积分”的方式得到生态水量目标，故而导致水量目标偏低，这与生态水量的内涵不相符。基流目标代表了河流生态系统一定时期内可“耐受”的最低流量，但长期维持在基流水平，河流生态系统将不可避免地退化，应更换方法重新制定各断面基本生态水量目标。

4.敏感生态流量目标分析

制定了敏感生态流量目标的仅有长江区（宜昌）、东南诸河区（交溪白塔、建溪松溪）、珠江区（西江桂粤、高要）等5个断面，只占所有断面的3%，目标要求见表2。将其流量绝对值转换成百分数，则白塔断面要求4—6月份流量为多年平均径流量的31%；宜昌断面要求5—7月各发生一次持续3天涨水过程，日均涨幅占比7.3%；桂粤、高要断面要求5—8月各发生一次持续4天涨水过程，起涨流量占多年平均径流量的74%，日均涨幅占比14.8%。

表2 敏感生态流量断面、所在河流及目标要求

初步来看，白塔断面要求偏低，敏感期4—6月流量仅为多年平均径流量的31%；宜昌断面宜补充起涨流量要求；桂粤、高要断面目标较为适宜。总体而言，目前敏感生态流量目标制定仍在探索阶段，制定目标的断面严重偏少，且目标值参差不齐，缺乏统一标准和要求。

二、生态流量达标现状分析

1.生态基流达标现状分析

2018—2021年（截至2021年8月31日），已定生态基流目标的143个断面，平均每年达标天数比例分别为93.3%、92.3%、95.2%、93.2%，近4年均值为93.5%，即平均每个断面每年有24天未达到基流目标要求。年际达标率总体呈上升趋势，从2018—2019年的92.8%上升到2020—2021年的94.2%。

从分区情况来看，近4年黄河区生态流量平均达标天数比例最高，达到98.5%，其次是长江区95.3%；而东南诸河和珠江区作为水资源丰沛的地区，在过往以月均流量达标作为判断标准的研究中生态基流保障情况均好于北方地区，但本次评价中达标天数比例最低，均不足90%。一方面受近两年降水偏枯影响，另一方面也说明这两个地区虽总水量丰沛，但基流稳定性差，日均流量达标情况并不理想。以2020年作为加强生态流量监管的分界线，7个一级区中有5个一级区达标天数比例呈上升趋势，其中辽河区提升幅度最大，由2018—2019年的91.4%提升到2020—2021年的97.4%；淮河区次之，由91.6%提升到97.4%。东南诸河、珠江区受近两年降水偏枯影响，达标率分别较2018—2019年下降了8.3%、2.7%。

从达标断面占比来看，若以断面年内日均流量均达到基流目标作为达标标准，则2018—2021年全国生态基流达标断面比例分别为51.4%、47.2%、46.4%、48.6%，近4年平均达标断面比例是48.4%，即每年有超过一半的断面存在生态基流不达标问题。即使考虑部分断面当年遭遇90%以上枯水年的情况（理论占比10%左右），达标率也不足60%。

从分区情况来看，黄河区达标断面比例最高，有68.8%，其次是松花江区61.4%；辽河区、东南诸河区最低，不足30%。从年际变化趋势看，与达标天数比例完全相反，7个一级区中有5个在2020年之后呈下降趋势，只有松花江、辽河区上升，整体上由2018—2019年 的49.3%下 降 到2020—2021年的47.5%，这与整体的达标天数、监管力度变化均不对应。可见，以年内日均流量均达到基流目标作为断面达标评价标准并不合理，需要寻找更适宜的方式。

2.基本生态水量、最小生态水位达标现状分析

10个已定生态水位目标的湖泊，评估期内日均水位均满足最小生态水位要求。已定生态水量目标的25个断面中，仅沂河临沂断面在2018年3月、2019年4—5月出现月生态水量不达标，绰尔河两家子断面在2017—2018年冰封期、2018—2019年冰封期生态水量不达标。在2020年加强生态流量监管后，所有断面最小生态水位、基本生态水量均达标。

3.敏感生态流量达标现状分析

制定了脉冲流量目标的3个断面中，宜昌站近4年敏感期内共发生7次符合要求的涨水过程，平均每年1.8次，每次持续4.3天，年均次数达标率为60%。涨水过程主要集中在7月，平均每年1.25次；其次是5月，平均每年0.5次；近4年6月份未发生符合要求的涨水过程。西江桂粤、高要站近4年平均每年发生2.5次符合要求的涨水过程，年均次数达标率62%，每次涨水平均持续5天，主要在6—7月，近4年5月份未发生符合要求的涨水过程。

制定敏感期生态流量目标的两个断面中，交溪白塔站近4年敏感期生态流量平均达标率69.2%，主要不达标天数常年分布在4—5月，6月仅2020年出现1天不达标。建溪松溪站达标情况良好，仅2020年5月出现6天不达标，其余时段均可达到敏感期生态流量要求，平均达标率98.4%。

三、生态基流不达标成因分析

1.不达标时段分析

生态基流是我国现阶段生态流量保障工作的重点。针对86个近4年出现过日均流量生态基流不达标的断面进行汇总分析，其年均不达标天数为29天，不达标时段主要集中在枯水期11—3月，该时段平均不达标天数为16.7天，占比58%。水资源相对丰沛的南方3区，不达标时段与全国基本一致，其中11—3月的不达标天数占比达到71%。北方4区中，松花江区不达标时段主要集中在12—5月；辽河区主要集中在4—5月；淮河区主要集中在10—12月，5—6月也较高；黄河区整体情况较好，不达标高峰出现在6月。可见，南方生态基流不达标主要出现在枯水期，北方除枯水期外，4—6月农业用水高峰期达标情况也较差。

2.不达标成因分析

对具有长系列资料的59个出现过日均流量生态基流不达标断面，分别从取用水总量过高、取用水季节性冲突、水利工程不合理调度、其他原因等4个方面成因进行分析，其中其他原因包括遭遇自然枯水年、产汇流关系变异等。相关成因的判别条件如表3所示。

表3 生态基流不达标成因分类及判别条件

成因分析：取用水总量过高和季节性冲突是生态基流不达标主要成因，二者贡献占比之和为42.1%，其中取用水季节性冲突的影响更甚；水利工程不合理调度的贡献占比为18.4%；其他成因占比39.5%。从分区情况来看，南北方差异明显。北方4区的主要成因为河道外取用水，其中取用水总量过高的贡献是36.6%，取用水季节性冲突的贡献为41.4%，这也与不达标天数的分布相吻合。南方3区中，其他原因占比较大，在人类活动影响中，首要因素是水利工程不合理调度，贡献达到27.1%（东南区达到45.5%），其次是取用水季节性冲突贡献为8.1%。

对于初步判断为基流目标设置过高的白龙江碧口、三磊坝两个断面进行分析，发现近4年该两个断面的平均达标天数比例为80.8%、93.3%，即平均每年存在70天、25天生态基流不达标，但均不存在取用水过高、工程不合理调度的问题，且流域近4年来水保证率均不枯于90%，可认定其不达标成因主要是基流目标设置过高造成。从分析结果来看，长江区、珠江区、东南诸河区目前普遍存在这一问题。

四、生态流量管控建议

针对全国重点河湖生态流量在目标制定、达标评价等方面的问题和不达标成因分析，提出以下6项管控建议。

1.加快完善目标体系

部分断面生态基流要求过高，导致达标率较低，可适当降低生态基流目标，并明晰下游河道外取用水与生态基流冲突时的管控要求。对于生态基流目标占比低于10%的断面，建议按照枯水期（12—3月）、非枯水期（4—11月）分别设置基流目标，提升非枯水期的基流目标。创新基本生态水量目标的制定方法，避免采用基流目标“积分”的方式，促进生态水量目标的合理制定。加大敏感生态流量目标制定的覆盖率。

2.加强季节性取用水总量控制

在区域用水总量控制基础上，加强分流域的用水总量控制（水量分配），以及分季节的用水过程调控。4—6月份的农业用水高峰期，应优先保障河流生态基流，剩余水量再进行合理分配。尽可能多利用河道输水，而不是把灌溉用水全部引入渠道。即使在水量紧缺、不可避免破坏河流生态基流的情况下，也应加强应急调度，保障生态基流连续破坏时长不超过河流生态系统的耐受能力。

3.加强水利工程生态调度

对于大多数河流来说，水库等拦蓄工程对于生态基流保障会起到“削峰补枯”的正向作用，但前提是要加强水利工程的合理调度和运行。建立生态基流泄放规则，确保下游河道的生态基流不被破坏，没有生态流量泄放设施的要予以改造和完善。在鱼类产卵、作物生长等生态敏感期，需要根据鱼类产卵、河谷植被的水文水动力需求，开展水利工程的生态调度，营造相应洪峰过程和脉冲流量，减缓水利工程调蓄对于河流生态系统的影响。

4.加强生态流量实时监控预警

生态流量的达标评价属于“事后”性质，一旦遭到长时间破坏，其对河流生态系统的损害已不可避免，因此必须加强实时监测和提前预警。通过设立“红-橙-黄”多级预警值，建立起生态流量监测预警与调控预警系统，在流量达到相应级别的预警值后，启动应急调控方案，如加大上游水利工程的下泄流量、削减河道外取水量等，确保河流生态基流达标。

5.建立科学的考核评价方法

对于生态基流达标评价而言，要求年内日均流量均达标过于严苛，且不能准确反映整体保障情况。考虑到生态系统自身的耐受性，建议以“达标天数比例≥90%、有基流目标时段不断流且连续不达标天数≤7天”作为断面生态基流年度达标评价方法。在推荐方法下，近4年全国平均达标断面比例为75%，黄河区最高为89.8%，长江区其次为84.9%；东南区、辽河区和珠江区不足60%。2020年加强监管后，整体达标断面比例从2018—2019年 的72.8%提 升 到 了2020—2021年的77.2%，比较符合现实情况。

6.加强重点河湖生态补水

已制定和公布目标的166个断面，均属于现阶段生态流量保障情况相对较好的断面，海河流域、西北诸河等水资源供需矛盾突出的河湖断面暂未纳入。海河流域恢复河流生态流量的前提是地下水水位恢复到合理水平，对于依靠自身水资源条件已难以实现地下水亏空填补和生态流量保障的河湖，须结合南水北调及其后续工程加强生态补水。西北诸河区水资源开发强度高，暂时也缺乏外来水源补充，导致出山口以下河段和尾闾湖严重退化，未来需结合区域主体功能定位以及国家水网工程建设予以恢复和保障。

五、结论与展望

本文基于水利部公布的两批166个重点河湖控制断面生态流量保障目标，根据断面多年平均天然径流量和近4年实测流量，对已定目标的达标现状进行了全面评价，对生态基流不达标断面的不达标成因进行了解析，并在此基础上提出了我国河湖生态流量管控建议。主要结论如下：

①已定生态基流目标的143个断面，其基流目标占断面多年平均天然径流量比例的均值为14.9%，其中珠江区最高，达到19.2%，淮河区最低，仅有4.4%，基流目标总体合理，但部分断面目标偏大。已定基本生态水量目标的25个断面，水量目标占断面多年平均天然径流量比例的均值为10.1%，其中最高的松花江区14.3%，最低的海河区仅有2.1%，水量目标严重偏低，需改进现有计算方法。166个断面中只有5个断面制定了敏感期生态流量目标，覆盖率偏低，且缺乏统一的标准和要求。

②现行目标下，已定基流目标断面近4年平均达标天数比例为93.5%，年际间总体呈上升趋势；但若以年内日均流量均达到基流目标作为断面达标评价标准，则近4年平均达标断面比例仅为48.4%，且年际间呈下降趋势。综合来看，要求断面年内日均流量均达到基流目标的要求过于严苛，宜选择更加适宜的断面达标评价标准。从不达标成因来看，北方4区的主要成因为河道外取用水，贡献占比达到78%，其中总量过高的贡献是36.6%，季节性冲突的贡献为41.4%；南方3区，基流目标设置过高等其他原因的占比最大，人类活动影响中，首要成因是水利工程不合理调度，贡献占比27.1%。

③针对现有问题和成因，建议加快完善全国重点河湖生态流量目标体系，加强季节性取用水总量控制和水利工程生态调度，加强生态流量的实时监测预警和调控保障，建立更加科学的考核评价方法，并加强重点河湖的生态补水工作。

需要指出的是，本次研究所采用的实测流量数据为各控制断面的实时监测上报数据，与整编数据存在微小的差距，但总体上不影响达标评价结果和基本结论。目前，全国范围内的生态流量管控实践刚刚起步，如何对其成效进行更加全面的评估，并提出生态流量目标和调控保障措施的完善建议，值得广大学者和从业人员进行更加深入的研究。