水库健康及其评估方法.docx

水库健康及其评估方法吴腾，等:水库健康及其评估方法 ,,, 水库健康及其评估方法吴腾，张红武 （清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京,,,,,,）摘要:水库具有 兴利和灾害的双重特性，为监测水库的运行状态充分发挥兴利作用，本文探讨了 水库健康的内涵根据水库体系的特点，提出了水库健康指标选取时应遵循代表 性、独立性、综合性、易操作性和稳定性的原则根据水库健康的概念和指标选 取的原则，将水库的物理性质、水库的服务功能、水库的生态功能和水库的环境功 能作为水库健康评估的,个 方面，并确定了每个方面的判别指标及其表达式综合 各项指标建立了水库健康的评估方法，绘制了水库健康评价标准图根据水库健 康评价标准图选取最佳的水库健康修复方案关键词:水库健康;判别指标;评估; 修复人民生命财产的安全;洪水期间，水库没有足够, 前言的兴利库容，水库的 调蓄能力受到限制，不能有水是人类赖以生存的资源，在人的生活以及 效削减洪 峰，对下游的防洪安全的保障性降低;生产过程中起着不可代替的作用，然而降厣 系?水库泥沙的大量淤积，使库区河床高程抬高，扩水资源并不丰富为开发利用 水资源，改善水资大土地的盐碱化和沼泽化。

水库变动回水区的源的时空分布， 缓解水资源的供需矛盾，需要修冲淤变化，影响正常航运，尤其是在航运较重要 建各种水利工程，其中最有效的是兴建水库水的河流，水库常在回水区淤积， 水深减小，容易堵库具有双重特性，既可以造福人类，也可以危害塞航道修建 水库后，下泄水流含沙量变小，对社会下游河床冲刷加剧，河床调整十分剧 烈，堤岸防水库具有多种功能，若运用合理，可以发挥 护工程的布局与变化的水 沙条件不相适应，引致巨大的经济效益它可以通过合理调度来满足 河床变形或 出现新险工段此外，水库也会减缓周围地区灌溉、供水等方面的水量需求，尤其 是河道水体的流动，加重水污染，影响附近居民的在枯水年份，水库的水量调控 能直接缓解生物因 饮水健康干旱缺水带来的生存压力;也可以用来发电、改 水 库的兴利与危害是相互联系和转换的，其善航运、发展养殖;还可以用来调蓄洪 水，削减洪 中相互转化的重要动力是水库的调节运用和外峰，防止洪涝灾害等 它们的总效益体现了水资 力扰动，因此，在水库修建后监测水库的运行状源的综 合效益建国以来，我国兴建了大约 况，据此进行调节，使水库处于良好的运行 状态，,, ,,,多座水库，其中大型水库,,,多座，中型水 对提高防洪安全和充分利 用水资源有重要的价库, ,,,多座。

早在,,,,年，总蓄水工程的供水 值，对国民经 济也有现实和长远意义量相当于全国河川径流利用量的,,,，其后随着 ,水库健 康的内涵龙羊峡、东江、白山、刘家峡等大型水库的逐步建成，我国的水资源的利 用程度又大幅度提高…， 生态系统健康是由,,世纪,,年代加拿大学为经济发展做 出了巨大的贡献 者,;,,,,,和,,,,,,,提出口,，是国际学术界出现 另一方面， 水库对人类也存在潜在威胁水 的新兴研究领域，主要研究人类活动、社会组 织、库在拦蓄洪水、调节水资源的过程中也拦蓄了水 自然系统及人类健康之间相 互关系健康的生流挟带的泥沙，泥沙大部分在进入水库后逐渐淤 态系统具有以 下特征:不存在失调症状、具有很积，使水库库容迅速减小，尤其是多沙河流水 库， 好的恢复能力和自我维持能力、对邻近的其他生这种情况尤为严重泥沙的 大量淤积，使得库容 态系统没有危害、对社会经济的发展和人类的健快速削减， 水库的各种兴利效益也会受到较大影 康有支持推动作用旧,随后，许多学者提出 了河响水库淤积使蓄水防洪抗旱库容不断损失，导 流健康的概念【,引，建立了 相应的评估体系，并将致水库防洪抗旱能力及综合效益降低，威胁城乡 其应用于黄河，针对健康状况提 出重点解决的方 ,,, 第七届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集向。

也有学 者?刚对健康水库的内涵进行了初步 系的因素，使主要因素不至遗漏探讨，并根 据健康水库的内涵，构建了评价健康 (,)独立性水库系统结构复杂，部分指标水 库的指标体系及评价模型但是这方面的研 虽然表示方式不同，但反映的实质相 同，在选择究并不多，水库健康概念也不十分确定水库是 指标时应避免重复， 防治重复考虑而影响其他因调节水资源的重要手段，与河流相似，也属于一 素 个系统为了更好地了解水库的运行情况，人们 (,)综合性对诸多系统要素要全 面衡量，建立了水库健康的概念，并提出相应的评估指 进行综合分析和评价同 时又要突出具体，有代标，以便根据指标的不同情况有选择地进行治 表性指标的 作用 (,)易操作性选取的指标要易于操作，所 ‘水库是人类生产活动的 产物，主要目的是兴 需的资料也应不难获得，否则费用过高或者资料利由于河 流上修建了水库，相当于在河流系统 的精度达不到要求，均会影响对水库健康的 评上增加了扰动，改变自然状况下的水沙条件，水 估因此在构建评价指标体系 时，要在尽可能简库健康主要应包括两方面:其一，是水库自身的 单的前提下，易 于计算，并能在要求水平上有很各种功能的发挥;其二，是修建水库后，与水库相 好代表性的指标，使其具有较强的可操作性。

联系的生态环境的变化如果水库运 行中各项 (,)稳定性有些指标在社会发展的不同时功能效果发挥良好，且该水库 对河流以及周围的 期有不同的要求，有些指标会随时间而改变，因生态环境影响 不大，则该水库可以认为是健康状 而应尽量选择较为稳定的指标反 之，如果水库自身的功能发挥不如预 ,(,指标的选取期效果，或者对周围的生态环 境产生较多的负面 对水库状况进行评估的目标是维持水库的影响，则认为水库是 不健康的故水库健康是指 健康，它是多因素的综合反映根据水库健康的在不 破坏周围生态环境功能的前提下，水库预期 概念和指标选取的原则，将水库健康 用水库的物的各项功能发挥良好，其目标在于水库以及周围 理性质、水库的服务 功能、水库的生态功能和水环境的可持续性发展，其实质是水库在变化着的 库的 环境功能,个方面进行评估自然与人类活动的环境中，能够保持系统各部分 (,) 水库的物理属性水库的生命状态优良间的相对平衡，实现正常的、有活力的系统 功能， 是水库存在和发挥效益的前提水库生命状态并具有自我调整而趋于完善 的能力广义而言， 体现在,个方面:水库的使用寿命、水库的安全水库健康也就 是人、水库和周围环境的和谐关 程度以及水库的自我调节能力。

系，在人类利用 水资源的同时，还要维持水循环 水库的使用寿命主要是指水库的淤积年限，的可 再生性、水生生态的可持续性和水环境的可 与水库的入库水沙条件和出库水沙条 件密切相持续性此外，水库的健康与不健康是一个相对 关水库的寿命越长， 水库各项功能发挥的效益概念，它与地域和时间密切相关比如，同一座 越大， 水库越健康;反之，水库越不健康水库的水库，同样的功能，在南方可以被认为 是健康的， 淤积判别指标可表示为而到北方也可能被认为是不健康的 ,,,,,,,, (,),水库健康的指标 式中,二妻荨銮霪霎雾翥晶水库淤积量选取原则 水库的 安全程度主要是指水库蓄洪能力和 水库系统结构复杂、层次众多，系统各要素 泄 洪能力水库安全程度越高，越能保证水库的间相互作用、相互影响，水库健康的 评指标体系 寿命;水库蓄泄能力越弱，水库的风险越大，越不也应是一个整体，不 能因为强调健康的一方面而 利于水库的长期运行忽略其他方面的影响为客观、全面、科学的衡 水库当前蓄洪能 力可以表示为量水库健康状况，在确立评价指标体系时，应遵 ,,,,，,,, (,)循一 定的原则 式中,——当前水库库容; (,)代表性根据水库的功能和当地的水 沙 ,——设计阶段该时刻的水库剩余库容。

条件，选择对水库功能发挥和环境影响 有直接关 水库的泄洪能力可以表示为 吴腾，等:水库健康及其评估方 法 ,,, ,,,,？ (,) 式中,,,——各月目标供水量;式中现——当前泄洪 能力; ,，——各月实际供水流量——设计阶段该时刻的泄洪能力 满足 小于破坏深度的月数占总月数的百分 此外，水库的自我调节能力相当于水库机体 比，即设计供水保证率的免疫力，反映水库对外界条件改变后的承受 航运是水 资源综合开发利用中的另一个重力，是水库各项功能发挥的保证 要组成部分， 航运效益的大小不仅直接关系到通 (,)水库的服务功能一般而言，水库的主 航 设施的等级和规模，有时甚至关系到整个工程要功能有:防洪、发电、供水、灌 溉、航运 能否兴建尤其在一些原本通航的河道上，利用 防洪功能是采用滞洪 和蓄洪的方法，利用水 水库径流调节，以维持航道最低通航水深，是改库的防洪 库容来存蓄洪水，消减洪峰，改变天然 善天然航道的一个有效方法因此此类水 库必水库洪水过程，使其适应下游河道允许泄量的要 须考虑对航运的影响求， 以保证水库本身及上、下游的防洪安全判 ,,,,,,,, (,)别指标表示为 式中,— —该年通航天数; 。

,,,,，,,,, (,) 瓦——,,设计通航天数式中阢——当前防 洪库容; 灌溉功能通常指对河道外的农业和城市用 阮——水库设计防洪库容农业用水包括灌溉、农村生活用水及畜牧饮 发电功能是利用天然水流的水能 来产生电 水能，水电站出力的大小主要由发电流量和发电净 ,,,，由 (,) 水头决定，减少弃水和增大水头可以提高发电 式中,，，——建库后灌溉供水量; 量——灌溉需水量 ,,,(,卵,,, (,) (,)水库的生态功能水库修建 后，改变了式中 卜时间，,; 河流的水沙运行条件，打破了原已建立的平衡， ,— —发电流量，，,,',,; 周围生态环境也会随着这种改变做相应的调整， 卜发电 净水头，等于水库上、下游水位 达到新的平衡从一种平衡转移到另一种平衡， 差减去水头损失,,，,; 有可能向好的方向转变，也有可能向坏的方向发 ,——发 电量，,,?,; 展建库后对生态的影响主要包括:河道水生物 ，,——机电效率系 数 种群的多样性、生态用水量和水库区域森林覆盖 判别指标可表示为 率 ,,,,,,,, (,) 河道主要水生物种群的多样性反映物种的式中,——该年发电 量; 丰富程度，是水库生态健康的判别指标之一，可 ,:——设计的发电量。

用水 生物多样性下降指数表示 供水功能主要是对居民、工业、商业、公共 事 ,,,,,,?, (,,)业和其他社会事业供水供水的主要方式有以 式中?,——当前 水库主要物种数量;供定需和均匀供水以供定需是水库可供水量 ?,——建库前主 要物种数量基本为定值，通过水库可供水量来确定需水量， 生态环境需水量满 足程度用于表征水量状保证水的合理利用均匀供水是工业与城镇用 态及与社会 功能之间的协调程度，用生态供水量水要求比较均匀，水库汛期排沙期间通过调蓄 池 和生态供水保证率表示供水，保证水库供水与调蓄池供水相对均匀 无 ,曲 (,,)论哪种供水方式，主要是需确保供水量和供水保 式 中,——当前生态供水量;证率供水的目标函数是使供水量最大，相应的 , 曲—?一建库前生态供水量约束条件是供水设计保证率和破坏深度 对于水库来水量可用下列指标评价: 破坏深 度公式如下: ,,',,,如,,,;帕 (,,) ;百,，,,,， (,)式中 ,加——当前库 区影响范围植被覆盖面 积; ,,, 第七届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集 , 加——建库前植被覆盖面积 分析相结合，是一种的较为成熟的方法水库健 (,) 水库的环境功能。

水质与人类用水密切 康存在多个层次，各个层次的指标需通过 加权综相关，水质越好，水的利用率越高;水质越差，水 合，才能揭示不同评价因 子间的内在联系，使综的可用程度越小水质直接关系到供水效益，它 合评价结 果更接近真实状况反映了水库对水资源开发利。