临淮岗水资源综合利用工程生态效应分析

李君廷

(安徽省临淮岗洪水控制工程管理局,安徽 合肥 230088)

1 临淮岗工程概况

临淮岗洪水控制工程,也称临淮岗水利枢纽工程,是淮河防洪体系中的关键性工程,是中国治淮19项骨干工程之一,也是国家“十五”计划的重点项目。该工程位于淮河干流中游的霍邱县和颍上县交界处,距上游淮河源头约490km,距下游正阳关28km,集水面积42160km2。临淮岗工程建成后,与上游山谷水库、中游行蓄洪区、各类堤防及茨淮新河、怀洪新河等共同组成淮河中游多层次综合性的防洪体系,主要任务是调蓄洪水、削减洪峰,使淮河中游正阳关以下主要防洪保护区防洪标准由不足50年一遇提高到100年一遇,确保淮北大堤和沿淮重要工矿、城市等安全。

临淮岗工程涉及河南、安徽两省,主体工程跨安徽省霍邱县、颍上县、阜南县,控制面积4.22万km2,为Ⅰ等大(1)型工程,正常运用洪水标准为100年一遇,设计洪水位28.41m,滞洪库容85.6亿m3;校核洪水位29.49m,滞洪库容121.3亿m3。工程主要包括主坝、南北副坝及穿坝建筑物、临淮岗船闸、深孔闸、浅孔闸、姜唐湖进洪闸、上下游引河等。临淮岗工程于2006年11月建成,2007年6月通过竣工验收,工程荣获大禹奖、詹天佑奖和鲁班奖,并入选国家“百年百项杰出土木工程”。工程总体布置见图1。临淮岗复线船闸和临淮岗鱼道项目正在紧张建设过程中,不久也将投入使用。

图1 临淮岗洪水控制工程总体布置

2 临淮岗水资源综合利用工程规划

2.1 背景及依据

临淮岗工程的主要功能是“战略临淮岗”,即临淮岗作为控制淮河干流洪水的关键工程和提高淮河中游防洪标准的战略工程,战略防御淮河50年以上一遇的特大洪水,启用概率低。无洪水时,工程维持河道自然泄流。当淮河上、中游发生大洪水,且沿淮行蓄洪区均已充分运用,正阳关以下流量仍超过河道设计泄洪能力时,启用临淮岗工程控泄洪水,使正阳关以下河道泄量不超过设计流量1万m3/s。

面对新形势、新格局、新要求,为保障区域经济社会可持续发展,结合《淮河流域综合规划(2012—2030年)》《国务院关于淮河防御洪水方案的批复》等重要规划及文件精神,依据淮河流域水资源开发和应用现状、经济社会发展形势和需求,迫切要求建设“资源临淮岗”,使临淮岗在供水、航运、发电、生态保护等方面发挥综合作用,更好、更快地实现工程高质量发展,为淮河生态经济带建设和现代化美好安徽建设贡献“临淮岗”力量。淮河流域中游,特别是沿淮淮北地区存在水资源短缺的情况,发挥临淮岗工程蓄水兴利的作用,进一步优化调度洪水和流域治理开发,对临淮岗工程提出了在确保防洪安全和不影响排涝的前提下,应兼顾水资源利用,发挥综合效益。

临淮岗水资源综合利用工程已被列为国务院150项重大水利工程,目前正处于可行性研究报告编制阶段。

2.2 规划内容

临淮岗水资源综合利用工程是在确保临淮岗洪水控制工程原有的防洪蓄洪功能发挥和尽量减少蓄水影响的前提下,通过适度蓄水增加水资源有效利用,为安徽省阜阳市和六安市部分区县、河南省淮滨县和固始县部分乡镇等提供城乡居民生活用水和农业灌溉用水。工程实施后可充分发挥临淮岗工程的蓄水作用和水资源综合利用效益,有效缓解沿淮淮北地区水资源供需矛盾,提高区域水资源安全保障能力,对实施乡村振兴战略、促进区域经济社会的可持续发展具有重要意义。

水资源综合利用工程通过工程和非工程措施,对临淮岗工程及受其蓄水影响的上游水利工程进行加固改造,确保工程防洪安全,再根据汛期和非汛期水情雨情调度临淮岗深孔闸和浅孔闸,以抬高上游水位形成永久水域和河滩湿地,增加蓄水量,充分实现临淮岗洪水资源化利用,在确保“战略临淮岗”的同时实现“资源临淮岗”。工程建成后,按上游23.0m蓄水位测算,年均供水量约7.2亿m3。工程蓄水暂行方案如下:

a.非汛期(10月1日至次年4月30日),临淮岗坝上水位按23.0m控制。

b.非主汛期(5月1日至6月15日及8月15日至9月30日),临淮岗坝上水位按21.0～21.5m控制。期间若发生洪水,通过深孔闸、浅孔闸及时敞泄。

c.主汛期(6月15日至8月15日),及时敞泄。

临淮岗坝上河道蓄水水位-库容关系曲线见表1。

表1 临淮岗坝上河道蓄水水位-库容关系曲线

续表

3 临淮岗水资源综合利用工程生态效应分析

3.1 基本概念

生态文明是人类为保护和建设美好生态环境而取得的物质成果、精神成果和制度成果的总和,是贯穿于经济建设、政治建设、文化建设、社会建设全过程和各方面的系统工程,反映了一个社会的文明进步状态。因此,兴建水利工程,应尽量发挥对生物的有利效应,避免和减轻不利影响,水利工程引起的生物个体、种群、群落及其生存环境的变化,正在引起人们的关注和重视,建成结构合理、功能互补、安全可靠的水资源综合利用体系变得越发重要。

水利工程使环境改变,例如水库工程使陆地变为水域,浅水变为深水,流水变为静水等,都影响着生物生存环境。生物对这种变化的反应,以多种形式表现出来,主要有迫迁、阻隔、增殖、伤害、分布变化和病源生物扩散等。发挥水利工程生态效应,是指在水利工程的建设与运行中,通过工程和非工程措施尽可能避免或减轻对自然生态的影响,要充分评估工程的社会、经济、生态等效应,坚持生态优先,形成各有侧重、各具特色的生态环境,注重验证水利工程的生态效应,科学有效地进行评价并根据实际情况采取有效措施以增加正生态效应,减少负生态效应。

3.2 工程生态效应分析

3.2.1 对上游水域、生态湿地的影响

临淮岗洪水控制工程蓄水后,坝上蓄水面积和库容迅速扩大,新增了坝上约100km河段、约200.0km2的永久水域和河滩湿地,增加的蓄水量约在1.5亿～2.0亿m3之间(见图2)。

图2 临淮岗水资源综合利用工程淹没区范围示意图(蓄水至23.0m)

上游水面湿地和蓄水库容的增加,提升了库区周边及邻近区域范围内的空气湿度,促进了绿色植物和藻类的生长,形成了湖泊型生态湿地系统,保护了生态环境,保持了生物多样性,促进了周边经济的发展。

3.2.2 对下泄生态基流及生态水量的影响

工程实施后,有利于改善淮河中游生态基流调控,提高相机补给坝下河段生态基流的能力,减少了干旱年份淮河中游河道断流概率,保证了临淮岗坝下生态下泄流量。未来,将建立生态流量监管平台,实时预警与动态监管,按月通报河湖生态流量达标情况,将生态流量断面达标情况纳入最严格水资源管理制度考核,推动流域区域生态保护和高质量发展。

根据《淮河流域水资源保护规划》(2016—2030年),利用上游王家坝、下游蚌埠闸断面生态流量,推算出临淮岗断面需下泄生态流量分别为24.39m3/s(10月至次年3月)、27.96m3/s(4—5月)、52.90m3/s(6—9月)。通过对多年统计数据进行分析,临淮岗断面多年月平均下泄水量均大于各时段生态需水量,能满足下游河道生态保护需要,对提升下游生态效应提供了有力的保障。工程实施前后下泄水量与生态水量目标值见表2。

表2 工程实施前后下泄水量与生态水量目标值 单位:亿m3

3.2.3 对临淮岗上游保护区及生物的影响

工程实施后,非汛期水位将抬升至23.0m,对临淮岗上游环境敏感区非汛期生态影响分析如下:

a.颍上八里河自然保护区部分位于临淮岗上游的邱家湖行洪区和淮河滩地,工程实施后将淹没占保护区各功能区面积1.2%的核心区、14.1%的缓冲区和5.6%的试验区,淹没区水深约0.5～3.0m,对鸟类在该部分滩地摄食和栖息产生轻微不利影响。

b.河南固始淮河湿地省级自然保护区位于淮河和史灌河交汇处,滩地高程为22.0～25.0m,工程实施后将淹没其8.4%的核心区。淹没区水深约1.0m,可能会使该部分区域喜陆地摄食和栖息的鸟类迁移至其他适合的区域。

c.安徽阜南王家坝国家湿地公园位于濛河分洪道南北两堤之间,滩地高程21.0～26.0m,工程实施后将淹没占湿地总面积49.0%的湿地公园,淹没区水深约0～2.0m,影响在该部分陆地摄食和栖息的鸟类。

d.淮河阜阳段橄榄蛏蚌国家级水产种质资源保护区,范围为王家坝上游约5km处的洪河口至临淮岗上游22km处的润河镇王集村,工程实施后将淹没部分滩地,平均水位升高0～3.5m,适于橄榄蛏蚌栖息的水下硬质泥沙底质面积大幅增加,将有利于橄榄蛏蚌生长。

e.坝上形成约100km河段、约100.0km2的永久水域,蓄水量约在1.5亿～3.4亿m3之间,最大水深为8.0m,极大地改善了鱼类的生长环境,有利于淮河特有稀有野生鱼种的保护和繁衍。

3.2.4 对临淮岗下游保护区及鱼类的影响

工程实施后,非汛期多年平均逐月下泄水量与工程前相比有所减少,但减少幅度不大,可控制在0～15.0%。在鱼类繁殖期(4—7月),减少幅度为0～4.0%,对下游鱼类繁殖影响不大。临淮岗鱼道工程于2022年7月投入使用,主要过鱼对象为产漂流性卵鱼类,兼顾产黏性卵鱼类。鱼道工程先于本工程实施完成并发挥效益,枢纽运行方式改变对鱼类的影响不大。另临淮岗至蚌埠闸段淮河淮南段长吻国家级水产种质资源保护区、淮河荆涂峡鲤长吻国家级水产种质资源保护区和淮河蚌埠段四大家鱼长春鳊省级水产种质资源保护区,均不受本工程影响。

3.2.5 对水质的影响

临淮岗水资源综合利用工程实施后,库区汇入水体水质良好,水力停留时间较现状实验性蓄水稍微增加。降低水体流动速度,延迟水体滞留时间,有利于悬浮物的沉降,能够持续改善水质。同时,水流速度减缓,对藻类活动也有一定的促进作用,产生的MgCO3与CaCO3沉淀会降低水体硬度,减轻水体污染物含量。

根据2010年汛后以来的实验性蓄水情况,临淮岗坝上水面未发生藻类暴发的情况。规划期水位抬高后,河道型库区水力停留时间较现状增加天数不多,库区营养元素累积状况与现状变化不大。汛期来水量较大,开闸放水量同比增大,当高温易发生水华时,不会蓄积大量静态水体,因此,临淮岗坝上水体发生水华的可能性极其微小。

3.2.6 对阜阳地区地下水的影响

安徽省阜阳市因地表水资源长期短缺,集中大量抽取深层地下水而导致地下水位区域性持续下降,1970—2000年地下水位埋深由5.0m下降到60.0m,地面沉降量900mm,见图3。目前地下水漏斗中心水位埋深已超过80.0m,地面沉降量最大达1837mm。

图3 阜阳市1970—2000年地下水位与地面沉降量变化趋势

临淮岗工程蓄水可使沿淮阜阳地区供水水源得到持续优化和改善,有效补给地表水和地下水,同时会置换出部分地下水的开发利用量,抑制中深层地下水超采,逐步回升地下水,缓解因地下水过度开采引发的地下水位下降、地面沉降、土壤沙化、水质污染等一系列生态环境问题。

3.2.7 对4A级临淮岗风景区、临淮岗国家水利风景区的影响

坝上水位的抬升使坝前水体面积增加几十倍,有效改善了工程大坝核心区域的生态景观,坝前大面积的裸露干旱河滩在蓄水后将成为河道型水库水面及大面积河滩湿地,极大地丰富了4A级临淮岗风景区、临淮岗国家水利风景区的景观内容和观赏价值。临淮岗在风景区蓄水后自然环境得到了改善,在保障水利工程功能不受影响的情况下,为人民群众创造了一个更加贴近自然休闲娱乐的场所,达到人与自然和谐相处的目的。

4 生态保护建议

4.1 树立人与自然和谐相处的理念

对临淮岗水资源综合利用工程实施过程中的生态环境问题要高度重视,以人与自然和谐相处的理念去处理其中的利害关系,促进水利工程与区域特色的协调性,提升人们对水利设施的亲近感,发挥水利工程的经济功能、生态功能和观赏功能,以人为本,保证淮河流域生态经济圈可持续发展。

4.2 方案比选,充分论证

进行水资源综合利用工程蓄水方案比选,结合临淮岗工程及周边地区实际情况,充分论证各方案对生态环境的影响,坚持生态优先原则,确定适当的蓄水水位,充分考虑地区差异等因素,通过广泛协商,研究制定临淮岗水资源综合利用的水量分配体系和相应的管理办法。

4.3 与工程同步进行生态环境影响监测

针对临淮岗水资源综合利用工程实施后可能影响的生态环境因素设置必要的观测监测系统,做好详细记录与分析研究,如可定期利用卫星遥感遥测图片、无人机巡航对蓄水前后工程周边环境的变化情况进行跟踪记录,及时分析变化趋势,采取相应的治理措施。

4.4 开展“富自然功能、协调流域建设”研究

利用临淮岗水资源综合利用工程契机,联合淮河流域相关单位积极开展“富自然功能,协调流域建设”研究,主要研究如何降低自然水循环的极值过程,加强自然水循环与社会水循环的匹配过程,减少社会水循环过程对自然水循环的干扰,促进自然水循环和社会水循环融洽和互补。这既是流域综合治理的迫切需要,也是人类文明发展的必然趋势。

5 结 语

要按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,坚定不移走生态优先、绿色发展之路,加强临淮岗工程生态效应方面的准确分析与评估,采取有效措施,充分发挥工程的生态效益,为淮河流域经济带可持续发展提供水资源保障。临淮岗水资源综合利用工程生态效应研究应坚持如下原则:以人为本、利大于弊,有利于提高淮河中上游水资源利用水平,优化淮河流域水资源配置,缓解淮北地区水资源供需矛盾,有利于改善淮河干流生态环境,有利于对淮河干流不同量级洪水进行控制,为临淮岗以下河段的排涝创造有利条件;结合行蓄洪区调整,减少临淮岗以下河段行、蓄洪区使用概率。总之,临淮岗水资源综合利用工程的建设,要实现打造淮河上游生态湿地,改善淮河干流水质,增加淮河干流环境容量,补充阜阳地区地下水的目的,为区域发展提供较大的生态效益、经济效益和社会效益。■