1、吉林省西部河湖水系连通若干关键问题探讨 章光新 张蕾 侯光雷 刘玉玉 吴燕锋 刘兆礼 中国科学院湿地生态与环境重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所 中国科学院大学 摘 要： 吉林省西部河湖水系连通工程是中国最大的面向湿地恢复与保护的生态水利工程, 是新时期践行中国河湖水系连通战略和水生态文明建设的重大举措, 同时也是积极履行国际湿地公约的战略需求。针对该项工程多湿地连通、多水源和多工程供水、水系连通和水资源调度复杂性等特点, 从工程实践需求出发, 重点阐述亟需解决的河湖水系连通优化网络构建、湿地多水源生态补水技术、湿地供水优先次序评价和基于河湖水系连通的水资源配置与调度四大关键问题研究
2、的内涵和框架, 为保障吉林西部河湖水系连通工程水资源调度与运行管理提供支撑, 确保工程综合效益最大化。关键词： 湿地群; 多水源; 河湖水系连通; 水资源配置与调度; 吉林省西部; 作者简介：章光新 (1971-) , 男, 安徽省池州人, 博士, 研究员, 主要从事水资源与水文学、湿地生态水文和地下水管理等方面的研究。E-mail:收稿日期：2017-07-05基金：水利部公益性行业科研专项经费项目 (201401014) Key Issues of Interconnected River System Network in Western Jilin Province, Northeas
3、t ChinaZHANG Guangxin ZHANG Lei HOU Guanglei LIU Yuyu WU Yanfeng LIU Zhaoli Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences; Abstract： Constructing the interconnected river system network in western Jilin province is th
4、e largest eco-hydraulic engineering for wetlands conservation and rehabilitation in China. It is not only a significant action of the river system network strategy and ecological civilization construction, but also a strategic demand for the implementation of the Ramsar Convention. In view of the fe
5、ature and practice requirements of the project, this paper focus on the following four key issues, namely, constructing the optimized river system network, developing ecological water supplement technology from multiple-water sources, evaluating the optimization order for wetland water supplement, a
6、nd jointly allocating and scheduling multiply water resources base on the IRSN engineering. The results of this study can provide scientific support for water resources regulation and management of the river system network as well as ensuring the maximum comprehensive efficiency of the eco-hydraulic
7、 project in western Jilin province.Keyword： wetland complexes; multiple water sources; interconnected river system network; water resources allocation and regulation; western Jilin province; Received： 2017-07-05在全球气候变化和人类活动的双重作用下, 中国水资源短缺、水污染严重、水生态损害和水旱灾害频发等水问题将更加突出且相互交织, 对水安全保障提出了严峻挑战。河湖水系连通是解决中国严峻
8、水问题的重要途径1, 提高水资源统筹调配能力、增强抵御水旱灾害能力和修复和改善水生态环境, 已经成为国家江河治理和水资源可持续利用的迫切要求, 对保障国家供水安全、防洪安全、粮食安全和生态安全, 支撑社会经济可持续发展和水生态文明建设具有重要意义。2011 年中央 1 号文件和中央水利工作会议明确提出, 尽快建设一批河湖水系连通工程, 提高水资源调控水平和供水保障能力2。河湖水系连通已成为新时期国家水安全保障、水生态文明建设的重大战略需求, 中国学者对河湖水系连通的概念、理论、特征、分类体系、影响因素等进行了初步研究, 旨为河湖水系连通工程建设规划、运行管理和优化调度提供理论依据和技术支撑。吉
9、林省西部是半干旱区和生态脆弱区, 同时也是湿地集中分布区, 拥有向海国家级自然保护区、莫莫格国家级自然保护区、查干湖国家级自然保护区和波罗湖国家级自然保护区, 湿地是吉林省西部的重要生态屏障, 在维护全球生物多样性和区域水量平衡、减轻洪涝灾害、改善水质、调节气候、提供生物生产力和减缓沙化和盐碱化扩散等方面, 湿地发挥着极其重要的作用, 支撑着吉林省西部地区经济社会和生存环境的可持续发展。然而, 过去几十年间, 在气候变化与高强度人类活动的作用下, 吉林省西部河湖湿地水系连通性显著下降, 湿地水源短缺、面积萎缩、水质恶化和生境退化等问题日益突出, 已经严重影响并制约该区经济社会可持续发展和水生态
10、文明建设。在此背景下, 2012 年吉林省省委、省政府提出吉林省西部河湖连通工程的战略构想, 构筑以 4 个国家级湿地自然保护区为核心的四大生态区的湿地补水工程, 是一项恢复与保护湿地的重大生态水利工程, 是保障和推进吉林省西部生态经济区建设的重大战略需求, 已列入国家“十三五”172 项重大水利工程之中。为了保障吉林省西部河湖水系连通工程建设和运行管理, 使该工程的水资源、生态和社会经济综合效益最大化, 并降低水旱灾害损失, 同时规避潜在风险, 本研究重点针对河湖水系连通优化网络构建、湿地多水源生态补水技术、湿地供水优先次序评价和基于河湖水系连通的水资源优化配置与调度等关键问题进行全面深入探
11、讨, 发展面向湿地生态恢复与保护的水系连通理论方法和技术体系, 以期实现该区域湿地生态恢复与保护目标和水资源可持续利用。1 河湖水系连通概况及关键问题1.1 研究区吉林省西部地区位于松嫩平原西南部, 行政区划包括白城地区的镇赉县、大安市、洮南市、通榆县和洮北区, 松原地区的乾安县、前郭县、长岭县、哈达山示范区, 长春地区的农安县西部, 共 10 个县 (市、区) , 合计总面积为4.4610km, 占吉林省总面积的 23.8%。在该区域内, 水资源匮乏, 年降水量约为 400 mm, 水资源总量为 37.4210m, 其中, 地表水总量为 5.610m, 地下水总量为 31.8210m, 人均
12、水资源量为 583 m, 仅为全国人均水资源量的1/4, 但过境水资源丰富, 嫩江年过境水量为 211.510m, 第二松花江年过境水量为 141.410m, 洮儿河年过境水量为 11.010m, 这些水量多以洪水呈现, 且集中在 79 月。向海国家级自然保护区和莫莫格国家级自然保护区中的湿地已被列入国际重要湿地名录。该区湿地在维护全球生物多样性和调蓄洪水等方面发挥着极其重要的作用, 例如, 世界白鹤 (Grus leucogeranus) 种群的 95%以上的迁徙期在该区莫莫格湿地和向海湿地中停歇, 是该区湿地保护的重要指示物种;1998 年松嫩特大洪水, 该区湿地成为调蓄洪水的重要载体。1
13、.2 工程实践需求与基本情况20 世纪 50 年代以来, 受人类活动 (如上游水库和灌区、防洪堤坝的修建等) 和气候变化的影响, 吉林省西部以径流减少为主要特征的区域水文变化给该区水资源安全和生态安全带来巨大挑战, 河湖湿地的纵向和横向水文连通性显著下降, 湿地面积萎缩、水质恶化和生境退化等问题日益突出, 湿地面积从 20 世纪 50 年代 6 439 km 减少到 2012 年 3 683 km, 仅为 20 世纪 50 年代的 57%, 不仅制约着吉林省西部地区经济社会和生存环境的可持续发展, 也威胁到世界珍稀濒危水鸟的生境。因此, 在对吉林省西部天然湿地特点及面临的现实问题、过境河流水资
14、源特征和水利工程条件等综合分析的基础上, 提出了吉林省西部河湖水系连通工程建设的战略构想, 并付诸行动。吉林省西部河湖水系连通工程是以构筑以 4 个国家级自然保护区为核心的四大生态区的湿地生态供水工程, 依托现有的引嫩入白、哈达山水利枢纽和引洮分洪入向三大重点水利工程, 以及大安、白沙滩、哈吐气、前郭、松原灌区等工程, 增建必要的“引蓄水”生态水利工程, 合理调配和利用洪水、农田退水和常规水资源等水源, 为 203 个重要的湿地供水 (图 1) , 恢复湿地面积 1 057 km, 使湿地总面积达到 4 740 km, 达到 20 世纪 50 年代湿地面积的 74%, 工程设计的平均年引水量为
15、 8.1510m, 水资源组成包括引洪量 3.3910m、农田退水量 1.6110m、常规水资源量 2.0610m、当地径流量 0.8910m 和城市排水量 0.210m。图 1 吉林省西部河湖水系连通网络分布图 Fig.1 Map of interconnected river system network in western Jilin province 下载原图工程实施后, 将扩大湿地面积, 增强河湖湿地水文连通性, 恢复湿地水源涵养和调蓄洪水功能, 满足湿地生态恢复与保护目标的水量、水质要求, 修复和改善湿地生态环境和珍稀濒危水鸟生境, 提高湿地生物多样性及生物生产力, 减缓沙化和盐
16、碱化扩散, 减少极端气候带来的洪涝干旱灾害风险, 提升区域水资源统筹调配能力及水生态环境承载能力。1.3 亟需解决的关键问题通过科学调度, 解决恢复和保护湿地水资源供需关系问题, 是吉林省西部河湖水系连通工程的核心。工程前期规划设计阶段完成了湿地恢复与保护目标制定和湿地生态需水量计算, 确定了引、调水水源和水量。该项工程最大的特点是利用洪水、农田退水和常规水资源三种水源向由 203 个湖泡湿地构成的湿地群进行供水。因此, 针对该工程多湿地连通、多水源和多工程供水、水系连通和水资源调度复杂性, 亟需解决河湖水系连通优化网络构建、湿地多水源生态补水技术、湿地供水优先次序评价和基于河湖水系连通的水资
17、源优化配置与调度四大关键问题, 以期保障湿地水量、水质和生态安全, 最大化水资源和工程综合效益, 充分发挥湿地洪水调蓄和水体净化功能。2 河湖水系连通优化网络构建河湖水系连通网络 (Interconnected River System Network, IRSN) 以提高水资源统筹调配能力、改善水生态环境状况和防御水旱灾害能力为目标, 借助于自然河流, 并结合人工建设的沟渠、管道、闸泵等水利设施, 构建蓄泄兼筹、丰枯调剂、引排自如、多源互补的河湖水系连通网络体系8,9,14。构建河湖连通网络对于改善河、湖健康状况、维护河、湖生态系统的结构和功能3,5, 减轻人工建设的水利工程对生态环境的影响
18、等方面15,16都具有重要作用。河湖水系连通网络构建是湿地生态补水的重要保障, 对维持湿地生态系统结构和功能的稳定发挥着重要作用6,17,18。目前, 国内外对河湖水系连通网络构建与评价研究主要借助于其它学科理论, 归纳为以下三方面: (1) 从景观生态学角度, 开展河湖水系连通网络研究, 基本思想是将河流与水系作为景观生态学中的廊道, 构建网络模型, 进行河湖连通评价, 有关评价工作已在开封市19、长江中下游平原20和三江平原21等地区开展; (2) 根据图论理论的河湖水系连通网络, 其核心是将河流与湖泊抽象为网络图、测度与拓扑结构, 描述河湖水系网络的空间形状与结构, 评价河流湖泊连通状况
19、22, 相关研究主要集中在河网构建23、最佳路径和最优路径选取24和河网的连通性评价25,26等方面; (3) 根据分形几何理论的河湖水系连通网络, 其理论基础是将流域内的河网作为一个整体, 河流与湖泊视为构成整体的“生成元”, 流域河网与河、湖之间可以形成基本的相似关系27, 其分维度指标用于判定河网中的河、湖分布均匀度和覆盖度, 其分支维度可以判定河网中河、湖的密度变化和河、湖的发育程度28。然而, 一方面, 河湖水系连通网络是一个庞杂的系统工程, 受水文、地形和地貌等多种因素的影响, 多种因素的复杂性致使河湖连通网络构建存在多种不确定性4;另一方面, 供水水源来源的多样性和湿地生态需水规
20、律及其优先等级都决定了河湖水系网络构建要根据当地的实际情况进行综合分析。吉林省西部由众多湖泡形成的湿地群要求充足的水源以维持其生态系统结构与功能的稳定。湿地供水水源主要由洪水、农田退水和常规水资源组成, 且三种水源时空分布不均, 尤其是洪水具有很大的不确定性, 为水资源合理配置与调度带来困难和挑战。因此, 构建合理、优化的河湖水系连通网络是解决复杂多水源湿地供水的关键所在。针对吉林省西部多水源供水复杂性, 本研究根据图论理论, 采用线性规划方法, 结合当地湿地的特点, 建立适合本区域湿地生态供水的河湖水系连通拓扑网络, 需要从以下几方面考虑: (1) 分析不同历史时期的河湖水系连通演变特征及驱
21、动机制, 为河湖水系连通网络构建提供科学依据; (2) 分析河湖水系连通区域的水文地貌特征, 划分连通区, 确保高水高用、低水低用, 尽量避免跨流域调 (引) 水, 以减少河湖水系连通工程成本, 同时确保水体引、排自如、循环流动; (3) 分析湿地时空分布特征及其重要性, 划定湿地供水优先次序, 精细化模拟、计算湿地生态需水量及过程; (4) 分析多种供水水源的时空差异性, 因农田退水和洪水集中在一定的时段内, 故依据湿地水环境综合承载能力, 确定水系连通网络及方式。具体步骤为: (1) 要素概化, 将河渠概化为弧段, 天然湿地、灌区、水库、闸坝等需水与供水水源概化为节点; (2) 网络构建,
22、 综合考虑水源位置、湿地格局、水流方向和水流阻力等要素, 利用 GIS 空间分析、网络分析以及水文分析功能, 构建基于弧段的节点之间的联系; (3) 网络优化, 依据供水水源时空分布特征、河渠输水能力和湿地生态需水过程, 采用线性规划方法, 优化网络连接最优路径, 确保供水水源与湿地生态需水在时空维度上的供需平衡。综上, 形成吉林省西部河湖水系连通优化网络构建框架图 (图 2) 。3 湿地多水源生态补水技术湿地生态补水是解决变化环境下湿地水源短缺、维持湿地生态系统稳定健康的重要途径。湿地生态需水机理分析及需水量计算是对湿地进行生态补水的前提与依据。目前, 国内外对湿地生态需水开展了一系列研究,
23、 多以水量平衡为主, 综合考虑湿地水文过程, 选取典型水位为湿地适宜水位, 确定湿地生态需水量, 研究成果对湿地生态保护具有重要意义29,30。然而, 目前湿地生态需水量计算多侧重理论分析, 在实证性方面尚存在一些不足, 对于具有不同功能的湿地, 并未充分考虑湿地对水的实际需求量的时空变化31。因此, 需要精细刻画湿地水文水动力水质生态响应耦合过程, 明确湿地对水文情势和水质条件的需求, 对湿地进行精准生态补水, 充分发挥水资源的生态作用, 是当前湿地生态水文亟需深入开展的研究工作。图 2 吉林省西部河湖水系连通优化网络构建框架图 Fig.2 Methodology of interconne
24、cted river system network in western Jilin province 下载原图国外生态补水的研究主要是针对调水后的效果评价和环境影响方面。国内对于生态补水的研究比较广泛, 研究内容主要集中在补水效益评价、补水方案和生态补水量计算方面32。近年来, 对于相关模型的开发和应用, 使生态补水的研究更加深入。国内外学者应用 GIS 和遥感技术33,34和数值模拟方法构建湿地生态水文模型, 开展湿地生态需水量和生态水文调控、不同情景下湿地生态水文演变特征、预测未来气候变化与土地利用变化情景下湿地水位变化40,41等, 为湿地修复保护和管理规划提供了重要的技术支持。但是,
25、 目前湿地生态水文模型注重湿地内部生态水文过程的相互作用关系, 对水文情势与植被的相互作用过程研究较多, 但对湿地水质 (例如水中盐分、氮、磷含量等) 变化及其与湿地植物的作用关系考虑不足。可见, 对湿地生态需水、补水的研究多集中于单一水源、单一过程的研究, 诸如中国扎龙湿地、向海湿地、白洋淀等湿地生态补水工程, 以湿地年/月生态需水量作为补水调控目标, 根据历史来水情况, 计算补水量, 对湿地目标保护物种栖息地生境需求的时空变化及其与湿地水文过程、生态水文化学过程的相互作用关系考虑不足, 难以有效、精准地对湿地进行生态补水。吉林省西部河湖水系连通工程主要利用洪水、农田退水和常规水资源三种水源
26、为湿地进行补水, 如何合理确定三种水源组合及配比, 避免因补给水源的水量、水质对湿地生态系统带来的潜在风险。因此, 从多水源、多过程的角度, 定量评估湿地生态系统对河湖水系连通方式及调度运行的响应状况, 从保障湿地生态系统水安全和稳定健康角度提出湿地恢复与保护的生态补水机制及方案, 是吉林省西部河湖水系连通工程水资源调度亟需解决的关键问题。因此, 提出了基于湿地水动力水质生态响应综合模型的吉林省西部湿地多水源生态补水技术框架图 (图 3) 。具体思路为:分析吉林省西部湿地生态变化特征及其驱动机制, 提出湿地生态恢复与保护目标, 揭示目标保护物种及其生境对水文情势 (表征指标包括水位、水面面积、
27、流速、流量和水文节律等) 变化的响应机理, 确定湿地生态需水过程和规律, 以此作为补水水量的调控依据;构建湿地水动力水质生态响应耦合模型, 模拟从农田退水、河流、水库引水对湿地水量、水质的影响, 依据湿地目标保护物种及其生境对水文条件的需求, 同时考虑水质改善目标, 根据不同设计水文年多水源来水条件, 精细模拟湿地生态水文响应过程, 提出考虑湿地生态系统丰、平、枯水期多时段、不同等级生态需水过程的湿地多水源配比方案, 为湿地生态健康的水安全保障提供科学依据与技术支撑。图 3 吉林省西部湿地多水源生态补水技术研究框架 Fig.3 Methodology of ecological water s
28、upplement from multiple-water sources in western Jilin province 下载原图4 湿地供水优先次序评价针对不同水文年吉林省西部河湖水系连通工程引调水量变化, 尤其不同洪水频率下引洪量的变化, 当供水水量不能满足所有恢复和保护湿地生态需水量的要求时, 如何向湿地群进行科学合理供水, 使有限水资源发挥出最大作用。为此, 构建湿地优先供水次序评价指标体系, 确定湿地优先供水次序。湿地供水优先保证国际重要湿地、国家级和省级湿地保护区;依据水文地貌、湿地生态特征、湿地生态功能和人类活动影响等因素, 建立其余湿地供水评价指标体系;确定湿地供水优先次
29、序, 为吉林省西部水资源配置与调度提供依据。4.1 评价指标体系构建原则评价指标体系的构建原则主要考虑: (1) 整体性原则, 主要考虑从自然经济社会各方面综合考虑各影响因子, 建立全面的多指标体系; (2) 可获得性原则, 考虑原始数据的易获取性, 选择能够通过资料釆集、实地调查或统计、分析遥感数据获取的指标; (3) 代表性原则, 能较客观、全面地表征现有湿地系统的实际情况; (4) 可度量性原则, 评价指标应尽量使用国际通用的计算方法和单位, 指标内容和方法都必须做到统一和规范; (5) 动态指标与静态指标结合原则, 现状评价需要用到静态指标, 同时还要考虑能够反映湿地生态系统变化的指标
30、; (6) 定性与定量相结合原则, 评价体系中选取的指标应尽量定量化, 难以定量的部分指标则应采用定性对比分析或寻求其它替代性指标; (7) 系统性与层序性结合原则, 在建立指标体系时分层次设置, 由顶而下, 逐层深入、逐步细化, 保证指标体系的清晰合理42,43。4.2 评价指标体系的建立近年来, 相关学者开展了湿地恢复优先性评价的研究, 考虑了地形、土壤类型、土地利用类型、距河流距离、水质净化功能、城镇干扰等方面的因素, 构建了适宜的评价指标体系。本研究根据国内外湿地恢复优先性评价研究成果, 结合吉林省西部湿地特征, 将湿地供水优先次序评价指标体系分为三层, 第一层为目标层, 为湿地供水优
31、先次序, 第二层为准则层, 包括水文地貌、湿地特征、湿地生态功能和人类活动, 第三层为指标层, 根据湿地生态系统组成、结构和功能等确定更为具体的指标, 各指标具体含义及赋值详见表 1。4.3 评价指标权重的确定在多指标综合评价法中, 指标权重的合理性直接影响评估的科学性, 合理地分配权重是量化评估工作的关键。目前, 确定权重的方法主要有 3 种50, 分别为主观赋权法、客观赋权法和主客观结合赋权法。主观赋权法是根据决策者对各项评价指标的主观重视程度来确定权重的一种方法, 常用的有 Delphi 法、专家打分法和层次分析法等, 但这些方法在实际应用评价中的客观性和真实性都比较差。客观赋权法是利用
32、各项实际评价指标值所反映的客观信息, 如决策矩阵、平均值、方差或标准差等确定权重的一种方法, 主要有主成分分析法、变异系数法和熵值法等, 客观赋权法较多注重理论赋值, 但很少反映决策者的意见。主客观结合赋权法是主观赋权法和客观赋权法相结合的一种方法, 如模糊综合评价法等, 既能反映决策人员的主观意志, 又能反映决策问题的客观实际。4.4 综合评价模型得到各个单项指标评价值及其权重之后, 就可以进行综合评价。可以采用各单项指标的加权平均法来求综合评价指数, 然后, 应用 Arc GIS 技术的自然断点法进行最终的分级。据此, 可以依据不同水文年供水水源水位、水量情况, 在考虑湿地生态功能基础上,
33、 分级对湿地进行供水, 使水资源得到高效利用, 完善河湖水系连通工程中缺少对湿地连通方式、连通范围的定量评估方法, 克服目前只重视工程可实施性, 而忽略了所连通湿地的生态特征及功能, 从流域 (区域) 生态安全角度, 为河湖水系连通工程规划提供了重要技术支撑。表 1 吉林省西部湿地供水优先次序评价指标体系 Table 1 Evaluation index system of optimization order for wetlands water supplement in western Jilin province 下载原表 5 基于河湖水系连通的水资源配置与调度21 世纪被喻为湿地保护
34、与恢复的世纪, 面向湿地生态保护的水资源合理配置已经逐步得到重视, 为解决湿地缺水和退化问题, 提供了很好的思路51,52。目前, 一些学者对河湖水系连通的水资源配置理论与实践进行了初步研究和探索。吉林省西部河湖水系连通工程涉及多水源、多情景和多目标的水资源配置与调度, 为了充分发挥工程综合效益, 制定了基于河湖水系连通工程的水资源配置与调度原则, 构建了相应的理论与技术框架。5.1 水资源配置与调度原则基于河湖水系连通工程的水资源配置与调度是传统水资源配置与调度的继承和发展, 更加重视生态环境用水, 实现水资源的经济社会和生态环境综合效益最大化53。在遵循传统水资源配置与调度中公平、高效、可
35、持续利用和第三方无损害等基本原则同时, 结合吉林省西部地区水资源条件和湿地生态特征, 坚持多水源时空尺度上协调统筹利用, 最大限度发挥湿地水文调蓄和水质净化功能, 满足湿地生态需水的水量和水质标准, 维系湿地生态系统健康可持续性, 力求经济、社会、生态与环境效益最大化。在传统水资源配置与调度原则的基础上新制定了以下原则。坚持已有引蓄水工程与增建的生态水利工程相结合, 联合对水资源进行高效和安全调度的原则。维持吉林省西部地区经济社会可持续发展, 正常发挥已有引蓄水工程供水能力, 满足现状的生活和生产用水;发挥已有引蓄水工程富余的输水、蓄水能力, 增建必要的生态水利工程, 联合对水资源进行高效和安
36、全调度, 保障湿地生态用水需求, 促进人水湿地和谐发展。坚持洪水资源利用最大化原则。充分考虑当地河流与过境河流的丰枯遭遇、洪水频率及强度和生态流量, 最大限度发挥湿地洪水调蓄功能, 在可接受风险范围内实现洪水资源利用最大化。坚持湿地供水优先等级原则。 (1) 在湿地处于的区域与流域层面上, 供水优先次序为先连通区内、后连通区外, 先流域内、后流域外; (2) 在湿地生态恢复与保护级别层面上, 供水优先次序为国际级、国家级、省级湿地保护区以及依据湿地水文地貌、生态特征和功能及人类活动影响等综合指标划定的湿地供水优先级别, 根据需要可以划分为 3 个等级; (3) 在国际级、国家级、省级湿地保护区
37、层面上, 在遵循上述原则的基础上, 供水优先次序为湿地核心区、实验区和缓冲区。坚持多水源统筹利用与湿地生态用水安全保障的原则。洪水、农田退水和常规水资源是湿地生态用水的三种基本水源, 依据调水区和受水区来水量、湿地生态需水规律、生态需水量等级 (最小、适宜和最大) 及其对水质条件的要求, 并根据三种水源时空特征和水质状况, 统筹利用, 对湿地进行生态补水, 确保湿地生态用水的水量和水质安全。坚持生态环境风险最小化原则。在水资源配置和调度过程中, 必须坚持生态环境风险最小化原则。一是要规避农业退水污染负荷超过湿地水质净化功能的阈值, 维护湿地水质安全;二是要保证引 (调) 水河道合理的生态流量,
38、 维持河流生态系统的健康稳定;三是要避免受水区地下水位的抬升导致土壤次生盐渍化的风险。5.2 水资源配置与调度框架为了实现湿地优先保护目标, 在面向生态的水资源合理配置中, 需要对湿地需水和供水进行科学的核算和调控52,57,58。考虑到吉林省西部地区过境水资源丰富, 但是, 多年来过境江河水量利用率很低, 而各河流径流量多以洪水形式在汛期 79 月发生。因此, 在水资源配置和调度过程中要充分利用过境洪水资源, 提高区域水资源综合利用率。针对吉林省西部河湖水系连通工程涉及湖沼湿地众多, 水系连通性复杂, 在湿地生态用水配置与调度中, 除了遵循传统水资源配置与调度的原则外, 还要遵循湿地供水优先
39、等级、洪水资源利用最大化、湿地生态用水安全和生态环境风险最小化等原则, 以构建的河湖水系连通网络为水资源调控平台, 以多水源 (洪水/农田退水/常规水) 综合利用的湿地生态补水技术为支撑, 对湿地生态需水进行配置与调度。从兼顾水量和水质两个因素联合调度的角度出发, 以湿地恢复面积最大和水质改善程度最佳为目标, 依据水资源条件分析和水资源供需平衡计算, 构建面向湿地群生态恢复与保护的区域多水源优化配置与调度模型, 以可供水源水量、水质、湿地水文水质标准、河道生态流量和地下生态水位等为约束条件, 在不同情景 (包括不同水源组合、不同降水保证率、水系连通方式、调水区与受水区丰枯遭遇和极端水文事件的不
40、确定性等) 下, 进行水资源优化配置与调度, 实现河湖水系连通工程效益最大化, 服务于吉林省西部地区生态经济区建设总体规划。由此, 形成基于河湖水系连通的吉林省西部多水源联合配置与调度框架图 (图 4) 。6 结论与建议6.1 结论河湖水系连通理论与技术研究仍处于起步阶段, 是一项亟待研究的重要课题。吉林省西部河湖水系连通工程是中国最大的面向湿地恢复与保护的生态水利工程, 具有显著的生态效益、经济效益和社会效益, 是新时期践行中国河湖水系连通战略和水生态文明建设的重大举措, 同时也是积极履行湿地公约的战略需求。遵循风险低、效率高、成本低、效益高等原则, 根据供水水源时空特征、河渠输水能力和湿地生态需水过程, 构建吉林省西部河湖水系连通优化网络, 为面向湿地群恢复与保护的水资源调度提供支撑平台。湿地多水源生态补水技术是利用湿地调蓄洪水和水质净化功能、解决吉林省西部水资源短缺、提高水资源综合利用率重要手段。一是实现洪水资源化、减少
