鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究.pdf

5051河湖生态需水评估导则河湖生态需水计算规范水资源保护规划编制规程分别给出了生态流量的概念，本研究所指的生态流量为河湖生态需水计算规范里所指的生态基流，生态基流是为维护河湖等水生态系统功能不丧失，需要保留的底限流量(水量、水位、水深)过程中的最小值1。目前国内外关于生态流量的研究，更多的是在核定方法上的研究，有水文学法、水力学法、生态模拟法等，对于如何保障生态流量达标的研究较少。王晓红等2结合我国水利水电工程建设面临主要生态环境问题和形势，提出建立闸坝联合调度体系、构建水利水电工程下泄生态流量监测预警体系、强化生态流量依法管控和执法监管等改进措施和建议；刘丹丹等3结合变化情况下的来水、需水和考核管理要求，从管理上和技术上给出生态流量保障措施；国际上，N.LEROY 等4提出一种新的生态流量确定框架（The ecological limits of hydrologic alteration，ELOHA），该方法综合了许多现有的水文技术和生态流量方法，可以使科学家、水资源管理者和利益相关者能够分析现有的科学信息并将其综合成基于生态和社会可接受的环境流量管理目标和标准。Shi-ping F 等5为保证河流生态基流量，建立了非线性规划数学模型，并将其应用于苏水河生态基流量的调控，结果表明，为满足苏水河生态基本流量，需降低灌区的引水量。国际上关于生态流量的研究也更侧重于生态流量机理以及前期目标的核定分析上6-9。目前关于生态流量保障多偏向于宏观方面的举措10-13，具有范围大、宽泛性等特点。本研究以鳌江埭头断面生态流量保障为研究对象，从生态流量核定方法和调度管理 2 个方面，提出山区性河流生态流量保障措施，为流域水资源保护与监管提供决策依据。1 研究区域概况埭头断面位于平阳县南雁镇埭头村，所属的鳌江水系为浙江省八大水系之一，是鳌江流域控制性断面。断面集水面积 346 km2，多年平均降水量 2 062.5 mm，生态流量目标为 1.0 m3/s。埭头断面上游有水库 6 座、水电站 36 座、引水工程 1 座以及规模大小不等的数十座堰坝等水利工程，其中规模较大工程包括顺溪水库、矾岩水电站、苔湖水电站、五十丈引水工程和五十丈堰坝，位置分布见图 1，工程相关参数见表 1。?7.4?m3?d?10?m3?4 765?m3?7.4?m3?d?10?m3?4 765?m3?N图 1 埭头断面上游水利工程分布图郑德仁，等：鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究郑德仁1，杨辉斌2，苏龙强2，王贺龙2，温进化2（1.平阳县水利局，浙江 平阳 325499；2.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院），浙江 杭州 310017）摘 要：生态流量保障对于维系河湖健康生命、复苏河湖生态环境、合理配置水资源、支撑经济社会高质量发展具有重要作用。埭头断面位于平阳县鳌江流域，作为浙江省第一批重点河湖控制断面，其生态流量保障在实际中存在目标满足程度不高、与其他行业用水需求不协调以及区域控制性水源生态调度规则不完善等问题。通过研究区域内各断面生态流量目标的系统核定、生态流量预警调度规则制定及生态流量供水能力提升等措施，提出协调一致的生态流量目标系统及运行高效的预警调度机制，全面提升埭头断面生态流量保障水平。关键词：生态流量；埭头断面；生态预警；生态调度；保障措施中图分类号：TV213.4 文献标志码：A 文章编号：1008-701X（2023）05-0050-07DOI：10.13641/ki.33-1162/tv.2023.05.010Study on the Current Situation and Measures of Ecological FlowGuarantee at Daitou Section of Aojiang RiverZHENG Deren1，YANG Huibin2，SU Longqiang2，WANG Helong2，WEN Jinhua2（1.Pingyang County Bureau of Water Resources，Pingyang 325499，Zhejiang，China；2.Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary（Zhejiang Institute of Marine Planning and Design），Hangzhou 310017，Zhejiang，China）Abstract：Ecological flow assurance plays an important role in maintaining the healthy life of rivers and lakes，reviving the ecological environment of rivers and lakes，rationally allocating water resources，and supporting high-quality economic and social development.Daitou Section is located in the Aojiang River Basin of Pingyang County.As one of the first batch of key river and lake control sections in Zhejiang Province，the ecological flow guarantee of Daitou Section has some problems in practice，such as not fully satisfying the target，not harmonizing with the water demand of other industries，and imperfect ecological regulation of regional controlled water source.In the study，through the measures of systematic verification of the ecological flow target of each section in the area，the establishment of early warning and dispatching rules of ecological flow and the improvement of the water supply capacity of ecological flow，a coordinated target system and efficient early warning and dispatching mechanism are put forward，so as to comprehensively improve the guarantee level of ecological flow of Daitou Section.Key words：ecological flow；Daitou section；ecological early warning；ecological operation；safeguard measures收稿日期：2023-04-22作者简介：郑德仁（1972），男，工程师，大学本科，主要从事水资源管理工作。email：0 引 言河道内生态流量是水资源开发利用、节约、保护、配置、调度管理的重要基础性工作，保障河道内生态流量是加强水资源开发利用管控、推进河湖生态保护修复和水生态文明建设的基本要求。我国现行的水法、水污染防治法等明确规定，国务院有关部门和县级以上地方人民政府开发、利用和调节、调度水资源时，应当统筹兼顾，维持江河的合理流量和湖泊、水库以及地下水体的合理水位，保障基本生态用水，维护水体的生态功能。经过不断的探索与实践，国内相关行业标准第 5 期 总第 249 期2023 年 9 月浙 江 水 利 科 技Zhejiang HydrotechnicsNo.5 Total No.249Sept.20235051河湖生态需水评估导则河湖生态需水计算规范水资源保护规划编制规程分别给出了生态流量的概念，本研究所指的生态流量为河湖生态需水计算规范里所指的生态基流，生态基流是为维护河湖等水生态系统功能不丧失，需要保留的底限流量(水量、水位、水深)过程中的最小值1。目前国内外关于生态流量的研究，更多的是在核定方法上的研究，有水文学法、水力学法、生态模拟法等，对于如何保障生态流量达标的研究较少。王晓红等2结合我国水利水电工程建设面临主要生态环境问题和形势，提出建立闸坝联合调度体系、构建水利水电工程下泄生态流量监测预警体系、强化生态流量依法管控和执法监管等改进措施和建议；刘丹丹等3结合变化情况下的来水、需水和考核管理要求，从管理上和技术上给出生态流量保障措施；国际上，N.LEROY 等4提出一种新的生态流量确定框架（The ecological limits of hydrologic alteration，ELOHA），该方法综合了许多现有的水文技术和生态流量方法，可以使科学家、水资源管理者和利益相关者能够分析现有的科学信息并将其综合成基于生态和社会可接受的环境流量管理目标和标准。Shi-ping F 等5为保证河流生态基流量，建立了非线性规划数学模型，并将其应用于苏水河生态基流量的调控，结果表明，为满足苏水河生态基本流量，需降低灌区的引水量。国际上关于生态流量的研究也更侧重于生态流量机理以及前期目标的核定分析上6-9。目前关于生态流量保障多偏向于宏观方面的举措10-13，具有范围大、宽泛性等特点。本研究以鳌江埭头断面生态流量保障为研究对象，从生态流量核定方法和调度管理 2 个方面，提出山区性河流生态流量保障措施，为流域水资源保护与监管提供决策依据。1 研究区域概况埭头断面位于平阳县南雁镇埭头村，所属的鳌江水系为浙江省八大水系之一，是鳌江流域控制性断面。断面集水面积 346 km2，多年平均降水量 2 062.5 mm，生态流量目标为 1.0 m3/s。埭头断面上游有水库 6 座、水电站 36 座、引水工程 1 座以及规模大小不等的数十座堰坝等水利工程，其中规模较大工程包括顺溪水库、矾岩水电站、苔湖水电站、五十丈引水工程和五十丈堰坝，位置分布见图 1，工程相关参数见表 1。?7.4?m3?d?10?m3?4 765?m3?7.4?m3?d?10?m3?4 765?m3?N图 1 埭头断面上游水利工程分布图郑德仁，等：鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究郑德仁1，杨辉斌2，苏龙强2，王贺龙2，温进化2（1.平阳县水利局，浙江 平阳 325499；2.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院），浙江 杭州 310017）摘 要：生态流量保障对于维系河湖健康生命、复苏河湖生态环境、合理配置水资源、支撑经济社会高质量发展具有重要作用。埭头断面位于平阳县鳌江流域，作为浙江省第一批重点河湖控制断面，其生态流量保障在实际中存在目标满足程度不高、与其他行业用水需求不协调以及区域控制性水源生态调度规则不完善等问题。通过研究区域内各断面生态流量目标的系统核定、生态流量预警调度规则制定及生态流量供水能力提升等措施，提出协调一致的生态流量目标系统及运行高效的预警调度机制，全面提升埭头断面生态流量保障水平。关键词：生态流量；埭头断面；生态预警；生态调度；保障措施中图分类号：TV213.4 文献标志码：A 文章编号：1008-701X（2023）05-0050-07DOI：10.13641/ki.33-1162/tv.2023.05.010Study on the Current Situation and Measures of Ecological FlowGuarantee at Daitou Section of Aojiang RiverZHENG Deren1，YANG Huibin2，SU Longqiang2，WANG Helong2，WEN Jinhua2（1.Pingyang County Bureau of Water Resources，Pingyang 325499，Zhejiang，China；2.Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary（Zhejiang Institute of Marine Planning and Design），Hangzhou 310017，Zhejiang，China）Abstract：Ecological flow assurance plays an important role in maintaining the healthy life of rivers and lakes，reviving the ecological environment of rivers and lakes，rationally allocating water resources，and supporting high-quality economic and social development.Daitou Section is located in the Aojiang River Basin of Pingyang County.As one of the first batch of key river and lake control sections in Zhejiang Province，the ecological flow guarantee of Daitou Section has some problems in practice，such as not fully satisfying the target，not harmonizing with the water demand of other industries，and imperfect ecological regulation of regional controlled water source.In the study，through the measures of systematic verification of the ecological flow target of each section in the area，the establishment of early warning and dispatching rules of ecological flow and the improvement of the water supply capacity of ecological flow，a coordinated target system and efficient early warning and dispatching mechanism are put forward，so as to comprehensively improve the guarantee level of ecological flow of Daitou Section.Key words：ecological flow；Daitou section；ecological early warning；ecological operation；safeguard measures收稿日期：2023-04-22作者简介：郑德仁（1972），男，工程师，大学本科，主要从事水资源管理工作。email：0 引 言河道内生态流量是水资源开发利用、节约、保护、配置、调度管理的重要基础性工作，保障河道内生态流量是加强水资源开发利用管控、推进河湖生态保护修复和水生态文明建设的基本要求。我国现行的水法、水污染防治法等明确规定，国务院有关部门和县级以上地方人民政府开发、利用和调节、调度水资源时，应当统筹兼顾，维持江河的合理流量和湖泊、水库以及地下水体的合理水位，保障基本生态用水，维护水体的生态功能。经过不断的探索与实践，国内相关行业标准第 5 期 总第 249 期2023 年 9 月浙 江 水 利 科 技Zhejiang HydrotechnicsNo.5 Total No.249Sept.20235253郑德仁，等：鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究?图 2 埭头区域水资源系统概化图按照上述方法得到五十丈引水工程20172019年的实际日平均引水量（见表 3）。20172019 年五十丈引水工程的实际引水量分别为 15.5 万 m3/d、16.1 万 m3/d、13.2 万 m3/d，平均引水量 14.9 万 m3/d。表 3 不同时期埭头断面生态流量满足程度分析结果表 单位：万 m3年份顺溪水库放水量顺溪 五十丈区间径流量五十丈 埭头区间径流量埭头断面径流量国安引水工程日平均取水量201710 13813 38314 34132 19715.5201810 52714 34716 46835 47916.1201911 72115 77818 21840 90913.2 10 795 14 503 16 343 36 195 14.9注：表中上标的数据为平均值。2.2.2 协调性分析根据五十丈引水工程的设计资料可知，工程设计引水量为 7.4 万 m3/d，而现状估算的实际引水量约为 14.9 万 m3/d，尽管在一定误差范围内，但现状实际引水量仍远超设计引水量。在丰水期，对河道内生态用水的影响并不明显，但在枯水期，由于工程引水量的提高，一定程度上侵占了河道内的生态用水，造成引水工程取用水量与下游生态用水的不协调。2.3 调度合理性分析埭头区域水资源调度规则尚未完善，通过实地调查分析，发现现有的调度规则存在 2 方面问题。一是现有顺溪水库调度规则中缺乏生态调度内容，水库虽已核定生态流量目标，但在枯水期，由于前期的兴利调度未充分考虑后期下游生态用水情况，导致枯水期水库蓄水能力不足，无法补充下游生态用水；二是区域水库、水电站、堰坝等水利工程未形成联合调度，存在上游水库放水，中游水电站、堰坝等拦截蓄水，未形成统一、有效的调度机制。3 生态流量保障措施研究3.1 生态流量目标系统核定3.1.1 方法原理针对目标断面生态流量目标满足程度问题，本表 1 埭头断面上游主要工程基本情况表工程名称集水面积/km2工程相关参数功能顺溪水库92.3总库容 4 265 万 m3、正常库容 2 341 万 m3以防洪、供水、灌溉为主，结合发电等综合利用矾岩水电站180.0装机容量 960 kW以发电为主苔湖水电站115.7装机容量 500 kW以发电为主五十丈引水工程设计日取水规模 7.4 万 m3/d城乡供水五十丈堰坝208.5正常库容 10 万 m3以供水、防洪为主埭头断面346.0水文参数监测2 生态流量保障问题分析2.1 目标满足程度分析埭头断面生态流量满足程度不高。根据埭头断面 19612021 年共 61 a 的实测流量资料，分析断面现状生态流量目标的满足程度。依据断面上游主要工程建成时期，将流量时序划分成 3 个时期，分别是纯天然时期（19612001 年），即没有主要控制性工程影响时期；五十丈引水工程建成运行影响时期（20022014 年）；顺溪水库和五十丈引水工程共同影响时期（20152021 年）。按照日平均流量大于等于 1.0 m3/s 为达标的原则，统计 3 个时期年达标天数超过 90%的年数及满足程度，结果见表 2。由表 2 可知，随着主要控制性工程的建成，埭头断面生态流量满足程度呈现下降趋势，其中 20152021 年时期生态流量满足程度较低，仅有 28.6%。表 2 不同时期埭头断面生态流量满足程度分析结果表时期满足程度超90%年数/a总年数/a满足程度/%19612001 年374190.220022014 年91369.220152021 年2728.619612021 年486178.72.2 目标协调性分析埭头区域供用水矛盾突出，河道外用水侵占河道内生态用水。埭头断面上游区域用水户较多，有城乡供水、农业灌溉用水、水电站发电用水以及河道内生态用水等。枯水期来水不足，各用水户用水矛盾突出，特别是城乡供水需求大，对河道内生态用水影响较大。本研究通过建立区域水量平衡模型，估算五十丈引水工程的实际引水量，分析区域引水工程对埭头断面生态流量的影响程度。2.2.1 实际引水量分析1）区域水资源系统概化。根据区域取用水及重要水利工程情况，将埭头区域水资源系统概化为4 个部分（见图 2），分别为顺溪水库、区间径流、五十丈引水工程、埭头断面。2）区间径流量计算。以埭头水文站为参证站，采用水文比拟法估算顺溪水库 五十丈堰区间径流、五十丈堰 埭头断面区间径流，计算方式如下。Q设计=Q参证站 F设计F参证站H设计H参证站 （1）式中：Q 为径流量，万 m3；F 为集水面积，km2；H 为降雨量，mm。3）顺溪水库和埭头断面水量计算。顺溪水库以水库的放水情况作为区域的来水量，埭头断面则以实测的径流量作为区域的出水量。4）工程实际引水量估算。根据概化的区域水资源系统，按照式（2）逐日演算五十丈引水工程的实际引水量。q五，i=q顺，i+q区 1，i+q区 2，i-q埭，i i=1，2，n （2）式中：q五，i 为第 i 日五十丈引水工程取水量，万 m3；q顺，i为第 i 日顺溪水库实际放水量，万m3；q区 1，i 为第 i 日顺溪水库 五十丈堰区间径流，万m3；q区2，i 为第i 日五十丈堰埭头断面区间径流，万 m3；q埭，i为第 i 日埭头断面径流量，万 m3；n为计算的总天数，d。第 5 期/总第 249 期浙 江 水 利 科 技5253郑德仁，等：鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究?图 2 埭头区域水资源系统概化图按照上述方法得到五十丈引水工程20172019年的实际日平均引水量（见表 3）。20172019 年五十丈引水工程的实际引水量分别为 15.5 万 m3/d、16.1 万 m3/d、13.2 万 m3/d，平均引水量 14.9 万 m3/d。表 3 不同时期埭头断面生态流量满足程度分析结果表 单位：万 m3年份顺溪水库放水量顺溪 五十丈区间径流量五十丈 埭头区间径流量埭头断面径流量国安引水工程日平均取水量201710 13813 38314 34132 19715.5201810 52714 34716 46835 47916.1201911 72115 77818 21840 90913.2 10 795 14 503 16 343 36 195 14.9注：表中上标的数据为平均值。2.2.2 协调性分析根据五十丈引水工程的设计资料可知，工程设计引水量为 7.4 万 m3/d，而现状估算的实际引水量约为 14.9 万 m3/d，尽管在一定误差范围内，但现状实际引水量仍远超设计引水量。在丰水期，对河道内生态用水的影响并不明显，但在枯水期，由于工程引水量的提高，一定程度上侵占了河道内的生态用水，造成引水工程取用水量与下游生态用水的不协调。2.3 调度合理性分析埭头区域水资源调度规则尚未完善，通过实地调查分析，发现现有的调度规则存在 2 方面问题。一是现有顺溪水库调度规则中缺乏生态调度内容，水库虽已核定生态流量目标，但在枯水期，由于前期的兴利调度未充分考虑后期下游生态用水情况，导致枯水期水库蓄水能力不足，无法补充下游生态用水；二是区域水库、水电站、堰坝等水利工程未形成联合调度，存在上游水库放水，中游水电站、堰坝等拦截蓄水，未形成统一、有效的调度机制。3 生态流量保障措施研究3.1 生态流量目标系统核定3.1.1 方法原理针对目标断面生态流量目标满足程度问题，本表 1 埭头断面上游主要工程基本情况表工程名称集水面积/km2工程相关参数功能顺溪水库92.3总库容 4 265 万 m3、正常库容 2 341 万 m3以防洪、供水、灌溉为主，结合发电等综合利用矾岩水电站180.0装机容量 960 kW以发电为主苔湖水电站115.7装机容量 500 kW以发电为主五十丈引水工程设计日取水规模 7.4 万 m3/d城乡供水五十丈堰坝208.5正常库容 10 万 m3以供水、防洪为主埭头断面346.0水文参数监测2 生态流量保障问题分析2.1 目标满足程度分析埭头断面生态流量满足程度不高。根据埭头断面 19612021 年共 61 a 的实测流量资料，分析断面现状生态流量目标的满足程度。依据断面上游主要工程建成时期，将流量时序划分成 3 个时期，分别是纯天然时期（19612001 年），即没有主要控制性工程影响时期；五十丈引水工程建成运行影响时期（20022014 年）；顺溪水库和五十丈引水工程共同影响时期（20152021 年）。按照日平均流量大于等于 1.0 m3/s 为达标的原则，统计 3 个时期年达标天数超过 90%的年数及满足程度，结果见表 2。由表 2 可知，随着主要控制性工程的建成，埭头断面生态流量满足程度呈现下降趋势，其中 20152021 年时期生态流量满足程度较低，仅有 28.6%。表 2 不同时期埭头断面生态流量满足程度分析结果表时期满足程度超90%年数/a总年数/a满足程度/%19612001 年374190.220022014 年91369.220152021 年2728.619612021 年486178.72.2 目标协调性分析埭头区域供用水矛盾突出，河道外用水侵占河道内生态用水。埭头断面上游区域用水户较多，有城乡供水、农业灌溉用水、水电站发电用水以及河道内生态用水等。枯水期来水不足，各用水户用水矛盾突出，特别是城乡供水需求大，对河道内生态用水影响较大。本研究通过建立区域水量平衡模型，估算五十丈引水工程的实际引水量，分析区域引水工程对埭头断面生态流量的影响程度。2.2.1 实际引水量分析1）区域水资源系统概化。根据区域取用水及重要水利工程情况，将埭头区域水资源系统概化为4 个部分（见图 2），分别为顺溪水库、区间径流、五十丈引水工程、埭头断面。2）区间径流量计算。以埭头水文站为参证站，采用水文比拟法估算顺溪水库 五十丈堰区间径流、五十丈堰 埭头断面区间径流，计算方式如下。Q设计=Q参证站 F设计F参证站H设计H参证站 （1）式中：Q 为径流量，万 m3；F 为集水面积，km2；H 为降雨量，mm。3）顺溪水库和埭头断面水量计算。顺溪水库以水库的放水情况作为区域的来水量，埭头断面则以实测的径流量作为区域的出水量。4）工程实际引水量估算。根据概化的区域水资源系统，按照式（2）逐日演算五十丈引水工程的实际引水量。q五，i=q顺，i+q区 1，i+q区 2，i-q埭，i i=1，2，n （2）式中：q五，i 为第 i 日五十丈引水工程取水量，万 m3；q顺，i为第 i 日顺溪水库实际放水量，万m3；q区 1，i 为第 i 日顺溪水库 五十丈堰区间径流，万m3；q区2，i 为第i 日五十丈堰埭头断面区间径流，万 m3；q埭，i为第 i 日埭头断面径流量，万 m3；n为计算的总天数，d。第 5 期/总第 249 期浙 江 水 利 科 技5455郑德仁，等：鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究府组织巡查辖区范围内水电站、堰坝等拦水建筑物的生态泄放情况。若埭头断面发生红色预警，顺溪水库管理处启用生态调度方案，根据预警所处月份埭头断面可能缺少的生态水量，进行补充；乡镇镇政府增加巡查次数，保证河道水流畅通（特别是主干河流），使顺溪水库的生态调度方案有效发挥；各水电站管理单位不得关闭生态泄流孔，保持上下游河道水系联通。上述生态流量预警机制于 2023 年 3 月 15 日在鳌江埭头断面得到应用，3 月 15 日断面发生生态流量不足红色预警，相关单位及时作出预警响应，埭头断面生态流量得到及时补充。?图 3 埭头断面生态流量预警流程图3.3 生态流量调度规则制定3.3.1 方法原理针对目标断面生态流量不足问题，本研究提出一种预留生态水量的调度方法。根据断面生态流量不足的时间分布规律，在水库前期调度中预留目标断面所需的生态水量，待目标断面发出生态流量预警时，补充目标断面生态水量，方法过程如下。1）目标断面生态流量不足时间规律分析。根据目标断面近年的实测流量数据，按月份统计目标断面不足的月份分布情况以及不足的生态水量。Rj=,j=1,2,12mi=1Ttj （5）式中：Rj为第 j 月生态流量不足占比率，%；T 为统计总年数，a；tj为第 j 月 T 年来生态流量不足天数，d；m 为 T 年来生态流量不足总天数，d。2）水库预留生态水量分析。根据目标断面生态流量不足的月份分布情况以及缺少的水量，划定水库生态专用库容，在前期调度中预留目标断面生态不足水量。3）生态流量调度。根据目标断面生态流量预警等级，决定水库是否进行生态调度，泄放预留的生态水量。3.3.2 结果分析1）分析埭头断面生态流量不足月份的分布规律。根据 20152021 年埭头水文站的流量资料，统计不同月份埭头断面生态流量不足情况，结果见图 4。由图 4 可知，近 7 年埭头生态流量不足出现的月份主要集中在 12 月和 1112 月，4 个月份缺少的生态水量分别为 18.22 万 m3、10.63 万 m3、14.83 万 m3、23.65 万 m3。23.3%?d?%?908070605040302010025201510501 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1219.7%18.6%12.3%7.4%6.8%5.5%5.8%0.3%0.0%0.3%0.0%图 4 埭头断面生态流量不足月份分布情况2）顺溪水库预留生态水量。根据埭头断面4 个月份不足的生态水量，在考虑河道输水损失情况下，划定上游顺溪水库生态水量专用库容。参照埭头区域总水量损失率（20%），估算顺溪水库至埭头断面的河道输水损失率约 15%。然后由埭头断面缺少的生态水量及河道输水损失，得到顺溪水库 1 月、2 月、11 月和 12 月应预留的水量为21.44 万 m3、12.51 万 m3、17.45 万 m3、27.82 万 m3（见表 6）。表 6 顺溪水库补充埭头生态预留水量表 单位：万 m3水量组成1 月2 月11 月12 月补充埭头18.2210.6314.8323.65输水损失3.221.882.624.17水库预留21.4412.5117.4527.82研究提出一套生态流量目标逆向确定方法。以目标断面生态流量目标为目标，根据区域水量平衡原理，扣除上游各控制断面之间的区间径流，得到各控制断面的生态流量目标，方法过程如下。1）控制断面确定。按照“有工程控制、有单位管理”的原则以及工程调蓄规模大小，确定生态流量控制断面。2）区间径流量计算。按照式（1）方法得到区间的月径流量，选取最枯月径流量进行水文频率分析，取90%频率下的最枯月径流量作为区间径流量。3）生态流量目标分配。根据目标区域水资源系统概化结果，将目标断面生态流量目标换算成水量，按照式（3）（4）计算得到上游各控制断面生态水量，再换算成为生态流量目标。q五十丈=（q目-q区，1）（3）q矾岩=（q五十丈-q区，矾岩五十丈）（4）式中：q 为断面需要泄放的生态水量，万 m3；q目为目标断面需要泄放的生态水量，万 m3；q区，1为顺溪水库五十丈堰区间径流，万 m3；q区，矾岩五十丈为矾岩水电站五十丈堰区间径流，万 m3。3.1.2 结果分析经过实地调查分析，确定顺溪水库、五十丈堰、苔湖水电站、矾岩水电站为埭头区域控制断面，通过收集区域 19912020 年共计 30 a 的流量、降雨等长系列逐日观测资料，按照上述方法计算得到区域各控制断面生态流量目标，结果见表 4。对比3 种生态流量计算方法，可以发现逆向确定法计算的生态流量目标偏高。主要原因在于逆向确定法是以整个埭头区域为系统进行生态流量目标计算，在计算过程中由于枯水期区间来水的不确定性，弱化了区间来水量，即公式（3）（4）中 q区项变小，从而导致各控制断面生态流量目标偏高。虽然逆向确定法计算结果偏高，但与 Tennant 法计算结果较为接近，为提高枯水期埭头断面生态流量的保障程度，最终本研究选用逆向确定法的计算结果作为埭头断面的生态流量控制目标。表 4 埭头区域控制断面生态流量目标表 单位：m3/s控制断面名称生态流量目标（逆向确定法）生态流量目标（Tennant 法）生态流量目标（Q90法）顺溪水库0.5940.4100.215苔湖水电站0.6000.5140.270矾岩水电站0.8450.8000.420五十丈堰0.8920.9260.486埭头断面1.0001.5330.8073.2 生态流量预警机制建立3.2.1 预警标准针对目标断面，设置生态流量预警标准。以流量为预警指标，根据断面生态流量不足时刻前 1 d 流量波动范围概率分布情况，划分生态流量预警等级。根据埭头断面近 7 a 的实测资料，分析埭头断面生态流量不足前 1 d 流量波动范围的概率分布情况，结果见表5。当埭头断面生态流量处于1.001.10 m3/s时，发生生态流量不足的概率为 51.2%，以此类推，当埭头断面生态流量大于 1.60 m3/s 时，发生生态流量不足的概率为 7.3%。因此当埭头断面发生生态流量不足概率为 60.0%时，设置为红色预警，其前1 d 生态流量波动范围为 1.001.15 m3/s；当埭头断面发生生态流量不足概率为 30.0%时，设置为橙色预警，其前 1 d 生态流量波动范围为 1.151.60 m3/s；当埭头断面发生生态流量不足概率为 10.0%时，不设预警。表 5 埭头断面生态流量预警标准设置表分析时段浮动范围/（m3/s）生态流量不足概率/%20152021 年1.00 q埭头 1.1051.21.10 q埭头 1.2017.11.20 q埭头 1.3012.21.30 q埭头 1.6012.21.60 q埭头7.33.2.2 预警响应流程根据预警等级，制定响应流程及措施。埭头断面生态流量预警响应流程（图 3）及措施如下。若埭头断面发生橙色预警，生态流量领导小组组织监督检查各相关单位生态流量泄放情况；顺溪水库管理处会商决定是否启用生态调度方案；五十丈引水管理单位适当减少五十丈堰引水；乡镇镇政第 5 期/总第 249 期浙 江 水 利 科 技5455郑德仁，等：鳌江埭头断面生态流量保障现状与措施研究府组织巡查辖区范围内水电站、堰坝等拦水建筑物的生态泄放情况。若埭头断面发生红色预警，顺溪水库管理处启用生态调度方案，根据预警所处月份埭头断面可能缺少的生态水量，进行补充；乡镇镇政府增加巡查次数，保证河道水流畅通（特别是主干河流），使顺溪水库的生态调度方案有效发挥；各水电站管理单位不得关闭生态泄流孔，保持上下游河道水系联通。上述生态流量预警机制于 2023 年 3 月 15 日在鳌江埭头断面得到应用，3 月 15 日断面发生生态流量不足红色预警，相关单位及时作出预警响应，埭头断面生态流量得到及时补充。?图 3 埭头断面生态流量预警流程图3.3 生态流量调度规则制定3.3.1 方法原理针对目标断面生态流量不足问题，本研究提出一种预留生态水量的调度方法。根据断面生态流量不足的时间分布规律，在水库前期调度中预留目标断面所需的生态水量，待目标断面发出生态流量预警时，补充目标断面生态水量，方法过程如下。1）目标断面生态流量不足时间规律分析。根据目标断面近年的实测流量数据，按月份统计目标断面不足的月份分布情况以及不足的生态水量。Rj=,j=1,2,12mi=1Ttj （5）式中：Rj为第 j 月生态流量不足占比率，%；T 为统计总年数，a；tj为第 j 月 T 年来生态流量不足天数，d；m 为 T 年来生态流量不足总天数，d