南水北調(diào)西線一期工程雅礱江河道內(nèi)生態(tài)需水量

南水北調(diào)西線工程是一項非常宏大的水利工程,工程建設對我國經(jīng)濟發(fā)展和社會進步具有十分重要意義。概述了南水北調(diào)西線一期工程從論證、超前期規(guī)劃研究到工程實施的發(fā)展過程,介紹了調(diào)水工程區(qū)地質條件、主要活動斷裂及其組合特征,分析了可用水量、存在的主要地質問題以及工程建設對環(huán)境和社會的影響,并提出了今后研究應注意的幾個問題。

南水北調(diào)西線一期工程從雅礱江支流鮮水河的達曲、泥曲和大渡河支流的色曲、杜柯河、瑪柯河和阿柯河等6條河流通過“六壩七洞一渠”,將40億m3/a水調(diào)到黃河的支流賈曲。這一水量約占引水壩址河川徑流的65%~70%,剩余30%~35%的水量能否滿足河道內(nèi)的生態(tài)需水,需要進一步研究。本文通過分析該調(diào)水區(qū)河道內(nèi)的生態(tài)需水主要是滿足水生生物棲息地的需水要求,討論了水生生物產(chǎn)量與水體水量之間的關系,利用河道內(nèi)徑流50%保證率的河道徑流的30%作為最小生態(tài)徑流量的方法,估算了達曲、泥曲、綽斯甲河、足木足河的水文站斷面的最小生態(tài)徑流量,并利用tennant方法對估算結果進行了評價。結果表明:4~9月采用最小生態(tài)徑流量可以使河道的流量狀態(tài)處于中等水平,10~3月若河道內(nèi)流淌著最小生態(tài)徑流,可以使河道內(nèi)水生生物及河道的正常功能處于非常好的狀態(tài),只要工程建成后采用計算的最小生態(tài)徑流為河道內(nèi)下泄流量,就可以保證同時滿足調(diào)水河流的資源水和生態(tài)水。

在海拔數(shù)千米的青藏高原開渠鑿洞引水,如何將南水北調(diào)西線工程在施工時可能產(chǎn)生的生態(tài)影響降到最小?近日,由中國科學院青海鹽湖研究所、中國科學院成都生物研究所分別完成的《南水北調(diào)西線第一期工程前期招標項目調(diào)水影響區(qū)域生物本底調(diào)查及影響預測》和《南水北調(diào)西線第一期工程調(diào)水影響區(qū)域干旱河谷分布現(xiàn)狀與影響分析研究報告》項目通過了黃河水利委員會南水北調(diào)西線工程辦公室組織的驗收,專家們對工程施工和運行期可能產(chǎn)生的影響進行

分析了南水北調(diào)西線一期的生態(tài)補償問題,討論了所涉及的補償主體、補償客體、補償依據(jù)、補償方式、補償標準等五大要素,初步提出了生態(tài)補償?shù)拇胧┖徒ㄗh,以期對工程的建設和運行有所借鑒。

南水北調(diào)西線工程是一項特大型跨流域調(diào)水工程,安全、高效的通信系統(tǒng)是保證工程安全、可靠運行的重要因素之一。文章結合南水北調(diào)西線一期工程的布置情況及工程管理的初步設想,比較了數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信幾種通信方式,提出了利用opgw、基于mstp技術建設南水北調(diào)西線一期工程專用光纖通信網(wǎng)的初步方案。

提出一種基于生態(tài)保護對象的生活習性和流量變化的河道生態(tài)需水(eifr)估算方法,簡記為習變法(lihaflo-va)。方法通過建立流量變化與生物習性的定量聯(lián)系,確定主要生態(tài)保護對象生活習性關鍵月份,既具有水文學方法的簡便優(yōu)勢,又能盡可能多地考慮生物學特性,能較好地解決資料缺乏地區(qū)的生態(tài)需水估算問題。efir的計算包括兩部分,對關鍵月,eifr為該月中值流量與該月的流量變異系數(shù)的乘積。對其它月份,eifr為90%超過概率流量與全年各月流量變異系數(shù)最小值之乘積。應用該法計算了南水北調(diào)西線一期工程包括達曲、泥曲、色曲、杜柯河、瑪柯河和阿柯河等6條調(diào)水河流的生態(tài)需水。結果表明,河道內(nèi)多年平均狀態(tài)每年需保持的水量占多年平均年徑流量的比例在達曲至少為24.7%,泥曲為46.4%,色曲為21.7%,杜柯河為21.6%,瑪柯河為15.0%,阿柯河為15.7%。該比例系數(shù)基于研究區(qū)生態(tài)保護對象的生活習性,是流域的客觀反映,可以作為制定工程最大可調(diào)水量的依據(jù)。計算表明,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民生活用水大約占多年平均年徑流量的6%的條件下,6條河多年平均意義上每年最大可調(diào)水總量為41.87×108m3,占6條河多年平均總徑流量(60.5×108m3)的69.2%。

南水北調(diào)西線第一期工程位于青藏高原東部邊緣地帶。項目區(qū)人口稀少,人為開發(fā)擾動程度較輕,屬高寒脆弱生態(tài)系統(tǒng)。南水北調(diào)西線一期工程實施后對該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性和生態(tài)敏感區(qū)域產(chǎn)生的影響包括:對生物群落的完整性影響;對濕地、自然保護區(qū)及干旱河谷等生態(tài)敏感區(qū)的影響。主要結論是:工程建設對項目區(qū)區(qū)域生態(tài)完整性產(chǎn)生一定影響,需要相應的生態(tài)恢復措施做保障;對濕地和自然保護區(qū)的影響不會導致植物種類之間的演替變化和某些珍稀植物種類的滅絕;不會導致干旱河谷區(qū)區(qū)域氣候發(fā)生明顯改變。

基于復雜適應系統(tǒng)理論,對水資源系統(tǒng)進行分析。以水資源的配置和利用為主線,根據(jù)復雜適應理論的受限生成過程建模要素和步驟,構建宏觀經(jīng)濟水資源綜合模型。通過模型框架,將水資源系統(tǒng)中的宏觀經(jīng)濟子系統(tǒng)和水資源子系統(tǒng)相互作用通過內(nèi)生變量聯(lián)接起來,分析南水北調(diào)西線工程對黃河流域受水區(qū)的影響,得到黃河流域二級區(qū)不同配水方案相對于無調(diào)水情況的gdp變化、單方水效益、入海水量和主要斷面流量過程變化等。

采用iha方法分析了雅礱江流域調(diào)水區(qū)河流調(diào)水前的水文資料,提取對基本生態(tài)條件維護具有重要意義的月基流量作為特征流量,采用tennant法評價基流量對生態(tài)的有利程度,并對比分析南水北調(diào)西線一期調(diào)水工程實施后水文站月平均流量對生態(tài)的有利程度,間接推求壩址下游近壩段特征基流量,探究調(diào)水后月均流量對生態(tài)的有利程度,為進一步研究生態(tài)調(diào)度提供參考.結果表明:隨著沿程流量的恢復,甘孜、道孚水文站河段水量能恢復到維持較好的生態(tài)水平,朱巴站距離引水壩址相對較近,調(diào)水后月平均流量的生態(tài)有利程度略差.壩址下游河段調(diào)水后月平均流量對生態(tài)有利程度明顯下降,3個壩址河段5-7月和11月均為"差".

以南水北調(diào)西線一期工程的前期工作為例,在概括生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀特征的基礎上,對調(diào)水后河流水文情勢的變化及生態(tài)環(huán)境影響進行了全面系統(tǒng)的分析,并制定了緩解調(diào)水影響的有針對性的措施。結果說明,調(diào)水后徑流的變化由引水水庫至下游沿程遞減,到長江干流后已微乎其微;從宏觀上分析未發(fā)現(xiàn)有制約西線一期工程建設的重大環(huán)境因素;但下游河道水量減少,會在局部河段內(nèi)和一定時期內(nèi)有一定的影響,主要是對調(diào)水河流水生生物的影響、對下游濕地局部的影響、對下游個別縣城附近河段水質的影響等。在對調(diào)水影響認真研究的基礎上,通過全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧,提出構建環(huán)保觀念、綠色設計、生態(tài)調(diào)度、行為規(guī)范、生物修復、工程保護、監(jiān)測監(jiān)督、經(jīng)濟保障及長效機制等九大綠色屏障,采取具有針對性的措施,防控調(diào)水工程對魚類、濕地及水質的影響并將其降低到最低程度。努力設計出一個南北互利、環(huán)境和經(jīng)濟雙贏的跨流域調(diào)水工程,將西線一期工程建成青藏高原綠色生態(tài)工程的范例。

采用iha方法分析了雅礱江流域調(diào)水區(qū)河流調(diào)水前的水文資料,提取對基本生態(tài)條件維護具有重要意義的月基流量作為特征流量,采用tennant法評價基流量對生態(tài)的有利程度,并對比分析南水北調(diào)西線一期調(diào)水工程實施后水文站月平均流量對生態(tài)的有利程度,間接推求壩址下游近壩段特征基流量,探究調(diào)水后月均流量對生態(tài)的有利程度,為進一步研究生態(tài)調(diào)度提供參考.結果表明：隨著沿程流量的恢復,甘孜、道孚水文站河段水量能恢復到維持較好的生態(tài)水平,朱巴站距離引水壩址相對較近,調(diào)水后月平均流量的生態(tài)有利程度略差.壩址下游河段調(diào)水后月平均流量對生態(tài)有利程度明顯下降,3個壩址河段5-7月和11月均為＂差＂.

南水北調(diào)工程是緩解我國北方水資源嚴重短缺問題的重大戰(zhàn)略性水利基礎設施。南水北調(diào)西線工程從長江上游調(diào)水入黃河上游,以緩解我國西北地區(qū)水資源嚴重短缺的緊迫形勢。一期工程從長江支流雅礱江、大渡河兩流域上游調(diào)水80億m3,根據(jù)調(diào)水區(qū)實測的水文、氣象資料,分析調(diào)水流域降雨、地表水、地下水變化規(guī)律及發(fā)展趨勢,為南水北調(diào)西線調(diào)水的影響研究提供基礎支撐。

南水北調(diào)西線一期工程從雅礱江、大渡河上游7條河流調(diào)水80億m3,調(diào)水河流下游的水文情勢將發(fā)生變化。根據(jù)雅礱江、大渡河現(xiàn)有水文站網(wǎng)收集的水文資料,主要從徑流、水位兩方面研究西線一期工程調(diào)水后對下游河流的影響。參照國際慣例和現(xiàn)行規(guī)范標準,將調(diào)水對水文情勢的影響分為3類研究區(qū)。西線一期工程調(diào)水對徑流影響較大的時段主要為連續(xù)枯水年和每年的豐水期,調(diào)水使得一類研究區(qū)水文過程均一化,小流量常態(tài)化。調(diào)水對水位的影響主要集中在一類水文情勢研究分區(qū)的近壩河段。

在識別諸多風險因素的基礎上,通過深入探討調(diào)水量和調(diào)水區(qū)當?shù)厮Y源利用的行為規(guī)律與反應機制,以及缺水風險行為和性態(tài),建立了包括供水風險率、供水可靠性、供水恢復性以及事故周期等指標在內(nèi)的風險評價指標體系,然后應用蒙特卡洛方法,對南水北調(diào)西線一期工程各引水樞紐在不同下泄流量方案下的供水風險狀況進行了統(tǒng)計和分析。結果表明,各樞紐的風險指標值都很理想,南水北調(diào)西線一期工程的供水效率和效益是可以得到保證的。

針對南水北調(diào)西線一期工程區(qū)地形、地質、地貌和氣候條件復雜,及工作條件差、工期短、基礎資料缺乏等特點,建立了以遙感水文地質判釋為主,結合野外地面調(diào)查、現(xiàn)場鉆孔地下水流速流向測試、現(xiàn)場鉆孔壓水試驗資料分析、水化學分析、環(huán)境同位素測試分析等多手段多方法的水文地質條件綜合評價方法,研究了該工程區(qū)的地下水類型、地下水化學特征及其形成條件、主要含水層的分布,主要水文地質單元及其地下水運動和補徑排條件。結合水利工程勘探的特點,充分利用鉆孔壓水試驗成果,分析探討水文地質參數(shù)及其變化特征,對沿線隧洞涌水量進行初步估算。探討了主要的水文地質問題。為高山覆蓋地區(qū)的水文地質條件研究提供了一種新思路。

通過對研究區(qū)103條泥石流溝發(fā)育狀況統(tǒng)計顯示,泥石流溝的數(shù)目、發(fā)育密度及規(guī)模在不同流域表現(xiàn)出不同特點;綜合分析表明,泥石流溝的流域面積、主溝長度及平均溝床比降存在明顯的分維特征,泥石流堆積物粒度組成具有很好的分形結構,這種良好的非線性關系在一定程度上揭示了研究區(qū)泥石流發(fā)育的非均一性和自相似性;分析得出了在溝谷流域面積<5km2,主溝長度<5km及主溝平均溝床比降10%～60%時研究區(qū)內(nèi)泥石流最易暴發(fā)的結論。

通過對南水北調(diào)西線一期工程6座水庫淹沒實物特點分析,提出移民初步規(guī)劃建議,庫區(qū)移民均以后靠安置為主,居民點布局采用依山就勢,生產(chǎn)安置以牧業(yè)為主,班瑪縣城規(guī)劃在縣城中心地帶莫巴溝寬闊地帶,專項設施按原標準、原功能規(guī)劃恢復,寺院遷建尊重當?shù)厮略夯罘?、僧侶和周邊廣大信徒意見選址規(guī)劃。

南水北調(diào)西線工程調(diào)水方案基本確定,一期工程調(diào)水40億m3,受水區(qū)為青海、甘肅等6省(區(qū))。主要介紹了甘肅省受水區(qū)規(guī)劃的思路與方法,受水區(qū)的選定原則,初步規(guī)劃的成果以及調(diào)水水資源配置所需的配套工程情況,分析了南水北調(diào)工程在甘肅省經(jīng)濟社會發(fā)展及生態(tài)建設中的地位和作用。

對南水北調(diào)西線一期工程水質的鑒定性試驗和環(huán)境水對混凝土腐蝕性進行了研究,結果表明,南水北調(diào)西線一期工程調(diào)水河流、引水線路地表水和地下水水質以淡水為主,對工程性質有影響的成分na++k+、ca2+、mg2+、so42-、hco3-、侵蝕性co2、ph值等都基本滿足工程用水要求,水樣不具有溶出型、分解結晶復合型和結晶型腐蝕,大多數(shù)水樣也不具有一般酸性型、碳酸型腐蝕。

根據(jù)水利部和黃河水利委員會對南水北調(diào)西線一期工程的部署要求,甘肅省對全省受水區(qū)進行了總體規(guī)劃,論證了工程的必要性。提出了全省的供水對象,及對應的高線、中線、低線供水方案,并對配水方案的整體效益進行了分析。南水北調(diào)西線一期工程將為甘肅受水區(qū)提供有力的水資源保障,促進當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展,其社會效益、生態(tài)效益是十分顯著的。

采用歷年天然徑流系列對南水北調(diào)西線一期工程水源區(qū)河流進行豐枯遭遇分析,結果表明:當水源區(qū)兩個流域處于同豐、同平和豐枯異步時,不會影響正常的調(diào)水,其頻率為73.7%。當兩個流域同時處于枯水狀態(tài)時,則不利于調(diào)水,其頻率為26.3%。這說明通過南水北調(diào)西線工程向黃河相機補水是可能的。

水利部于2005年3月22日至23日在成都召開了南水北調(diào)西線一期工程調(diào)水影響專題論證工作座談會。會議的主要議題是向四川、青海兩省政府有關部門通報南水北調(diào)西線一期工程前期工作進展情況,聽取兩省及有關方面對南水北調(diào)西線一期工程對調(diào)水調(diào)出區(qū)影響的意見。通過座談,加強溝通,討論研究調(diào)水對調(diào)出區(qū)影響需要進一步補充和加強的專題內(nèi)容和下一步工作計劃。中國工程院院士陳志愷等14位特邀專家和水利部規(guī)劃計劃司、水資源司、調(diào)水局、水規(guī)總院、長江水利委員會、黃河水利委員會,四川省、青海省人民政府及計劃、國土、水利、環(huán)保、林業(yè)、文物、畜牧、民族宗教事務等部門,青海省果洛州政府,四川省甘孜州、阿壩州政府及有關部門,以及有關科研、高校和設計單位的領導和代表共110人出席了會議。