徐州市顺堤河生态水位确定分析
任中杰
（江苏省水文水资源勘测局徐州分局1，江苏徐州，221000）
摘要：顺堤河是徐州市2022年全市河流生态水位确定及保障工作中重点跨县河道之一。根据资料及调研确定七段闸上为控制断面，因七段闸上无30年长系列水位数据，故采用最枯月平均水位法及生物空间最小需求法进行分析，综合考虑，设定生态水位为31.2m，结果显示生态水位目标可达性较好。并建立生态水位监管测及预警体系，落实生态水位管理措施，有效保障顺堤河生态水位保障率达标。
关键词：顺堤河、生态水位、七段闸
河湖生态水位是为了维系河流、湖泊等水生态系统的基本功能，需要保留在河湖内符合水质要求的水位（流量）及其过程。河湖生态水位确定，是河湖水资源开发利用、节约、保护与配置、调度管理的重要基础性工作。保障河湖生态水位，事关河湖健康，事关生态文明建设，事关高质量发展。根据水利部《2020年重点河湖生态流量保障目标确定工作安排》中“定断面、定目标、定保证率、定管理措施、定预警等级、定监测手段、定监管责任”的要求，2022年3月，徐州市水务局确定了全市河流生态水位确定及保障实施方案工作计划，并分解落实。其中顺堤河为跨县重要河道，由徐州市水务局组织实施。结合流域已有成果，通过科学分析确定顺堤河生态水位目标，有利于推动全市生态流量（水位）确定工作的进一步开展，推动徐州市水生态文明建设。
1 河道基本情况
顺堤河位于江苏省徐州市沛县和铜山区，是湖西地区的主要引排骨干河道之一，属淮河流域沂沭泗水系南四湖水系。。顺堤河依湖西大堤西侧自北向南流向，从山东省鱼台县后姚楼村起，流经徐州沛县、铜山区，于铜山区柳新镇蔺家坝村处汇入京杭运河，依次与大沙河、杨屯河、沿河、鹿口河、五段河、郑集河等河或平交或立交。河道全长82km，其中，铜山区境内19km，沛县境内63km（含插花地）。
1.1地形地貌
顺堤河处于黄淮平原的中部，境内无山，地形单一，全流域属黄泛冲积平原，地面由西南向东北稍倾，地面高程从42.7米到32.8米，坡降1/3000～1/5000。总的地形、地势特点俗称“百里平川地，十里高三尺”。
1.2气候
顺堤河位于南四湖地区，属暖温带半湿润季风气候区，具有大陆气候特点，四季分明，春季气候干燥、多风；夏季受西太平洋副热带暖温气流影响，雨量集中，气候炎热；秋季燥热少雨；冬季受蒙古高压影响，西伯利亚冷气流南侵，天气寒冷干燥。空气湿度、温度、风力、降水、蒸发等随季节变化大。区域多年平均气温13.5℃，7月份平均气温最高，一般为25～26℃,1月份平均气温最低，一般为1～2℃。无霜期200～215d，多年平均日照时数2530h。
1.3涉水工程
顺堤河涉水工程主要包括：大沙河地涵，杨屯河地涵，大屯闸，李集地涵，韩坝闸站，鹿口河地涵，五段闸站，七段闸，八段闸，岱海闸，郑集地涵，沿湖地涵。
1.4生态敏感区
生态敏感区包括自然保护区、湿地公园、河流生态廊道、水产种质资源保护区等。本次选取的生态敏感区主要是受水量、流量影响较大的自然保护区、湿地公园、水产种质资源保护区等生态敏感区。根据敏感区分布状况、顺堤河水资源条件及开发利用状况、基本生态特点及生态保护需求等，梳理顺堤河的生态敏感区及生态保护要求，确定顺堤河生态敏感区为大运河生态敏感区。
2生态水位确定
2.1控制断面选取
控制断面的确定，应与相关水利规划、相关生态环境规划、水量分配方案确定的断面相衔接，宜选择有水文监测资料的断面。顺堤河在铜山区和沛县县界处建有七段闸并设有水位站，通过遥测监测水位、雨量数据，可保证生态水位确定的合理性和连续性，因此选取七段闸水位站作为生态水位控制断面。因为闸下水面与不牢河控制断面解台闸上属同一级水面且已确定，不牢河解台闸上生态水位为30.10m。本文仅对七段闸以上生态水位进行分析确定。
2.2生态水位确定方法
（1）天然水位资料法。运用天然水位资料法，结合近年来现有资料，选取七段闸上水文站月平均水位进行排频，分别计算50%、75%、90%、95%四个值进行比较。
（2）最枯月平均水位法。缺乏长系列水文资料时，采用近几年最枯月平均水位，即近几年中的最小值，作为基本生态环境需水量的最小值。
（3）生物空间最小需求法。此方法是通过河道内各类生物对生存空间的需求来确定最低生态水位。水位是和生物生存空间一一对应的，因此，用河道水位作为河道生物生存空间的指标。湖泊植物、鱼类等为维持各自群落不严重衰退均需要一个最低生态水位。取这些最低生态水位的最大值，即为湖泊最低生态水位。
一般情况下，鱼类是水生态系统中的顶级群落，是大多数情况下的渔获对象。作为顶级群落，鱼类对其它类群的存在和丰度有着重要作用。鱼类对湖泊生态系统具有特殊作用，加之鱼类对低水位最为敏感，故将鱼类作为指示物。即鱼类所需最低生态水位可作为河道最低生态水位。根据现场调研和相关资料，顺堤河水生植物主要为野生菱角等，鱼虾类主要为鲤鱼、鲫鱼、鲢鳙、青虾等。
2.3生态水位计算
（1）天然水位资料法需有节点长系列（≥30年）的资料为基础，七段闸水位无30年长系列水位数据，故本文不采用此方法确定生态水位；
（2）最枯月平均水位法
顺堤河水生植物主要为野生菱角等，鱼类主要为鲤鱼、鲫鱼、鲢鳙、青虾等，根据规范中鱼类水力生境参数，鱼类所需水深的最低标准为鱼类体长的2-3倍。根据实测资料，顺堤河内各鱼种最大体长不超过0.5m，以3倍计算，即1.5m。因此，生物空间最小需求法得到顺堤河生态水位为31.20m。
综上考虑，拟确定顺堤河七段闸闸上生态水位为31.20m。
2.4生态水位目标可达性分析
通过历史水位资料，对已确定的最低生态水位日满足程度进行分析评价，评价结果显示满足率均比较高，详情见下图。根据顺堤河河道调查资料，七段闸闸上生物的生存高度在1.00—1.50m的河段占比为100%，大于1.50的河段占比为77.7%。
3生态水位监测与预警
3.1生态水位监测
以七段闸水位站为监测对象，断面水位为每五分钟自动监测一次，每月旬初人工校核。各水文监测站点主要通过GPRS、CDMA和水利专网等通信方式将信息报送各管理单位。七段闸水位站水情测报严格执行《水情信息编码标准》（SL330-2011），按要求开展生态水位控制断面水位监测，根据每年下达的监测任务书的要求进行，监测信息自动报送；并通过水情信息交换系统报送江苏省水文水资源勘测局，实现信息共享。
3.2生态水位预警
根据规范，将顺堤河生态水位预警分为三个等级，即蓝色预警、橙色预警和红色预警。考核断面按照生态水位的固定增加值，分别设置预警水位阈值。生态水位+水深×10%对应蓝色预警，连续3日日平均水位低于生态水位对应橙色预警，连续7日日平均水位低于生态水位对应红色预警，预警时长与断面流量报送时长一致。不同预警等级的水位控制指标见下表。
3.2.1预警发布
徐州市水务局负责发布顺堤河生态水位的预警。
当七段闸上水位连续3日低于或等于31.48m时，且预报水位将继续下降时，发布蓝色预警；当七段上水位连续3日低于或等于31.20m时，且预报水位将继续下降时，发布橙色预警；当七段闸上水位连续7日低于或等于31.20m时，发布红色预警。
3.2.2预警响应
当水位连续3日日平均水位低于31.48m出现蓝色预警时，徐州市水务局发布预警信息并通知沛县水务局，密切关注七段闸上水位变化情况以及下泄水量情况，对泄排水量进行调节控制，密切关注水位变化情况。
当水位连续3日日平均水位低于31.20m出现橙色预警时，徐州市水务局发布预警信息并通知沛县水务局，启动生态补水应急调度，停止向七段闸下游泄水量，保障断面水位不再继续减少。
当橙色预警触发后，水位连续7日日平均水位低于31.20m出现红色预警时，徐州市水务局发布预警信息并通知沛县水务局，启动生态应急调度。根据蓄水工程蓄水量及降雨预测情况，采取应急措施增加补水规模，调度五段闸站、韩坝闸站翻引水补给顺堤河，确保红色预警尽快解除，断面水位尽快回升至31.20m以上。
3.2.3预警解除
徐州市水务局负责顺堤河生态水位的预警解除。结合流域、区域雨水情况综合研判，预警由高级向低级解除或直接解除。红色预警触发后，当七段闸水位站水位连续7日高于31.20m，降级为橙色预警；橙色预警触发后，当七段闸水位站水位连续3日高于31.20m，且预报将继续抬升时，降级为蓝色预警；蓝色预警触发后，当七段闸水位站水位连续3日高于31.48m，蓝色预警解除。
4生态水位调度
将顺堤河七段闸闸上生态水位31.20m作为调度的最低控制水位进行调度管理。
正常来水情况下，七段闸上游沿河地涵常开，五段闸站、韩坝闸站闭闸，由七段闸控制下泄流量。七段闸下游与不牢河连通，水位由解台站控制。
当遇枯水期或特枯水年、连续枯水年顺堤河入河水量不能满足最低生态水位要求时，应适时启动应急补水，采取应急措施增加补水规模，通过五段闸站、韩坝闸站提水入顺堤河，停止七段闸下泄水，保障顺堤河生态水位要求。
徐州市水务局根据实时水情、雨情、旱情、墒情、水库蓄水量以及取用水等情况，对已下达的月水量调度方案进行调整，必要时下达实时调度指令，优化骨干水利工程调度，管控取水，确保顺堤河生态水位达标。
5结论
合理确定生态水位对重要河道保护及鱼类等水生生物生境维持等方面具有重要作用。综合考虑区域水资源情势、水文监测站点分布和生态保护对象用水需求，合理确定生态水位代表站，以控制断面作为生态水位保障考核指标。七段闸上生态水位保障目标为31.2m，且生态水位目标可达性较高。正常来水情况下，按照顺堤河年度水量调度计划等确定的分配用水指标进行管控，加强代表水位站实时监测，按照区域用水总量控制指标管控河道外用水。当遇特枯水年、连续枯水年时，根据流域上游来水、外调水情况，考虑顺堤河的最低生态水位要求，采取临时限制河道外用水的应急措施，保障顺堤河生态水位达标。
参考文献
华祖林，董越洋，褚克坚.高度人工化城市河流生态水位和生态流量计算方法[J].水资源保护，2021，37（1）：140-144.
淦峰，唐琳，郭怀成，等.湖泊生态水位计算新方法与应用[J].湖泊科学，2015，27（5）：783-790.
王鸿翔，朱永卫，查湖飞，等.洞庭湖生态水位及保障研究[J].湖泊科学，2020，32（5）：1529-1538.
吴玲玲，闫中月，阮晓红，等.基于Tennant法改进的生态水位计算方法研究[J].人民长江，2019，50（5）：47-51.
彭也如，水量变化下洞庭湖生态水位及水情研究[D].长沙：湖南大学，2013.
卢红伟，李嘉，李永.中型山区河流水电站下游的鱼类生态需水量计算[J].水利学报，2013，44（5）：505-514.
作者简介：任中杰（1994-），男，安徽宿州人，硕士，工程师。研究方向：水文水资源研究。
