锦凌水库生态影响指标计算及其对河流生态影响分析

姜英慧

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)

锦凌水库生态影响指标计算及其对河流生态影响分析

姜英慧

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)

水库的建设既可以提高当地水文环境，又可以促进当地经济的发展。与此同时，在水库带来益处的同时，也会造成该地区河流生态环境的退化，影响最为重要的是水文情势。文章通过现场调研，选取缸窑口水文站、义县水文站等水文站的水文观测数据，建立特征指标体系；采用多组不同的分析方法，建立适用该地区的生态水文指标，加以来分析锦凌水库建设对小凌河的生态水文指标的影响。锦凌水库建设在一定程度上减少了洪水发生次数的同时也增加了断流次数。可见，锦凌水库建设带来了显著有益效果的同时也会导致该地区的水文反生明显的变化。

水库建设;水文情势;水文变异;小凌河

河流是人类生存起源的基础，孕育着人类文明的发展。随着社会的进步，各个地区兴建其水利水电工程，水库就是其中重要大型工程。大型水库兴建所带来的防洪、航运，缓解因煤炭、石油能源带来的环境污染等功能。同时，也会破坏当地生态环境，包括对水库附近动植物的影响、自然规律，河流生态系统是影响最为严重的其中之一。若是生态系统发生改变，将直接影响到流域的生物多样性，带来不可弥补的损失。若是不加以控制，任其破坏加大，会在建设后期造成灾难性后果。水利工程的建设对该流域的生态环境的影响是长期的，目前亟需要寻求一种可以长期使用的研究方法和评价体系。文章以辽宁省小凌河流域为例，利用义县、缸窑口水文站提供的流量数据，分析所搜集的数据以及水库建设前后河流水文情势，有助于缓解和控制水库建设的负面生态效应[1-3]。

1 水库工程建设概况

1.1 锦州市供水现状

锦州市是辽宁省较大城市之一，目前逐步发展成为中心城市，2015年锦州市GDP为1428.6亿元，总人口(包含流动人口)近500万人。由于人民生活水平的不断提高、人口流动大、城市化发展等因素，水资源不仅要满足各种需求，还要保证生活用水的标准。

根据水利局统计计算，现在城市可供水量为13258万t，只能保证人均基本供水。在国家的可持续发展的政策影响下，在2010年计划保护地下水，不得随意开采地下水，因此，城市可供水量将减少2968万m3。小凌河流经锦州市的区段附近的地下水已经违标超采，河流出水口地区也存在海水入侵问题，淡水区的面积逐步缩减，地下水存储资源已将枯竭。锦州城市各水平年总需水量预测表见表1。

1.2 修建锦凌水库的必要性

锦州市市区供水严重不足，已经成为制约经济建设的重要因素。目前，供水水源主要分布在临近海岸边区域，但是超采已造成该地区的地下水位下降明显，海水入侵。为了解决缺水、地下水超采现象，可以加强开发地表水资源力度。

流经锦州市城区的小凌河干流尚无控制性工程，小凌河防洪标准太低，并且在小凌河河干附近修建的高速公路以及铁路干线组成了十分密集的交通干线网络，若是小凌河发生洪水，有没有及时采取措施将危险降至最低，城市内的交通干线就会损毁、受到严重威胁，后果不堪设想。

表1 各水平年锦州城市总需水量预测表

1.3 项目概况

锦凌水库工程[4]位于锦州市境内的小凌河干流上，坝址位于锦州市近郊区的后山河营子村，距锦州市9.5km，坝址以上控制流域面积3029km2，占总流域面积的58.8%，总库容8.5亿m3。大坝坝顶高程64.80m，最大坝高48.3m，坝长1148.0m。

2 研究指标方法与计算

2.1 研究技术路线

从20世纪90年代开始，国内外的生态水文学家依据各种不同河流流域，建立了一系列的生态水文指标，用以研究生态水文效应[5]。但是，由于当时科学技术达不到，这些指标体系还存在一定的缺点：①选取的指标多而冗杂，难与实际情况相关联、转化为实用参数；②选取的指标缺少重要因素，没有考虑暴雨情况下的河流流量，使得分析结果与实际情况产生较大偏差，影响分析结果。为弥补以上研究缺陷，总结专家[6-7]所研究的内容进行整理，提出一种既能够体现自然水文情势特性，又能够采取不同流量组分析的生态水文指标体系。表2为所述生态水文指标，技术路线图如图1。

表2 流量组分及其特征

2.2 基流量指标计算

河流的水源补充是由地下水和降水混合组成。采用数字滤波递归法如下式：

fi=aki-1+(1+α)(qi-qi-1)/2

(1)

式中：fk为第i时刻雨水量，m3/s；qk为第i时刻河流总流量，m3/s；α为参数(0.92)。

可以从河流总量中剔除雨水量，使用ANSYS软件模拟基流的分离，并进行每日的流量按照月份日期排列，每月的平均值为该月的基本值。

2.2 断流指标计算

断流的现象是与所在地地区的环境有关，季节性河流的断流现象发生的概率远大于常年性河流大声的概率。从地区的生态系统的角度出发，河流还是不要存在断流的现象是对当前生态系统最好的保证。通过IHA软件计算、ANSYS软件模拟出每月每年断流时长，间期。

2.3 超标流量指标计算

生态水文研究中，暴雨、暴雪的发生时间是不确定的，因此超标流量指标是采取概率的方式计算得来。通常把两个事件发生的频率以及时长的平均值来表示事件的频率特征、事件的，用EXCEL来计算分析，该种方法采用是概率法，因此各个地区之间的参数是步行同的，也存在一定误差。

3 研究结果分析

3.1 对基流量的影响

按照研究方法中提出的计算方法，与所获取的数据相对比，对小凌河流域进行了计算，较小的影响，基本流量有一定程度的增长。小凌河在锦凌水库的影响下有较大的变化，河流的基本流量与水库泄洪的时间有之间关系，现在流量少的季节的河道流量较之前有较大增长，6月份增长程度最为明显，详见图2。

图1 技术路线图

图2 小凌河河段每月河流流量变化

3.2 对断流的影响

小凌河在水库建立之前只发生过几次现象，都集中在降水量少的月份，自从水库建立之后，断流次数、时间都有不成程度的提高，其都是集中同一段时间内，详见图3。

3.3 对暴雨径流的影响

水库建成之后，对小凌河河段暴雨期间的防洪确实起到一定的作用，水库投运后的暴雨径流所发生的频率以及暴雨带来的大流量河水的时间也极大缩小，水库的投入对河段暴雨径流有着极大的消减作用。水库建成投入使用之前，较大流量情况有时会出现，但是自从水库建设之后，就没在发生过。尤其是在夏秋两季，没有出现过河水暴涨的现象，并且，随着水库的不断优化，加大水库工程的使用，这种现象更会缩小，详见图4。

图3 小凌河河段每月断流天数比例

(a)冬季(b)春季(c)夏季(d)秋季图4 建坝前后小凌河断流量发生的频率

3.4 小凌河环境流量研究

要充分考虑各种因素来确定小凌河环境流量，因此，文章从以下几点考虑：①基于河道地貌目标；②基于重要鱼类目标；③基于河滨植被目标；④基于大型底栖动物目标。

图5 小凌河河段每月所需流量预测图

4 结 论

文章在学习研究了几种常用的生态水文指标体系，根据水资源开发利用现状及规划，总结出一种新的河流生态水文指标体系，并且对小凌河流域的锦凌水库的建立进行分析、模拟。锦凌水库的建设增加了小凌河汛期基流，增加断流期，并且断流期有较为明显的变化，水量减少，次数增加，一方面与水库建立有关，同时也与人类过度开发与利用有关。参考缸窑口水文站、义县水文站等水文站的水文观测数据，加以分析流量变化对湿地生态系统和水资源功能的影响效应。以生态保护为主要考虑因素对小凌河河段每月所需流量进行预测，以此求出相应的生态流量需求。

[1]孙宗凤,董增川.水利工程的生态效应分析[J].水利水电技术,2004(04):5-8.

[2]郭乔羽,孙晓明.探索可持续水电之路[J].世界环境,2009(04):23-24.

[3]董哲仁,孙东亚,赵进勇,等.河流生态系统结构功能整体性概念模型[J].水科学进展,2010(04):550-559.

[4]李伟军,鲍丽新.锦凌水库工程泄水建筑物消能型式方案选择[J].现代农业科技,2011(09):237，240.

[5]张丹,周惠成.大凌河流域上游水资源变化趋势及成因研究[J].水文,2011(04):81-87.

[6]张远,王丁明,王西琴,等.太子河流域水库建设对河流水文情势的影响[J].环境科学研究,2012(04)：363-371.

[7]郑文利,沈承秀.河道生态修复及几个问题的初探[J].水利规划与设计,2008(02):36-38.

1007-7596(2016)12-0058-04

2016-11-22

姜英慧(1981-)，男，辽宁东港人，工程师，从事水文情报预报、水文水资源勘测、整编、水文遥测设备管理工作。

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