Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces

Journal of Changjiang River Scientific Research Institute >

2026 , Vol. 43 >Issue 2: 62 - 69

DOI: https://doi.org/10.11988/ckyyb.20241191

Water Environment and Water Ecology

Ecological Flow Compliance at Key Control Cross-Sections in Yangtze River Basin and Optimization Recommendations

  • WANG Dan-yang , 1, 2 ,
  • TANG Xian-qiang , 1, 2 ,
  • WU Xu-min 3 ,
  • PENG Kang 1, 2 ,
  • HU Yan-ping 1, 2 ,
  • LIU Han 1, 2 ,
  • LI Rui 1, 2
Expand
  • 1 Basin Water Environmental Research Department, Changjiang River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China
  • 2 Hubei Key Laboratory of Water Resources and Eco-Environmental Sciences, Changjiang River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China
  • 3 Engineering Construction and Management Department, Hanjiang River Basin Management and Protection Center, Wuhan 430000, China

Received date: 2024-11-25

  Revised date: 2025-03-11

  Accepted date: 2025-03-16

  Online published: 2025-04-22

Fold

Abstract

[Objective] Minimum ecological flow (e-flow) targets are increasingly used as enforceable constraints in basin management, but their spatiotemporal reliability and ecological representativeness remain insufficiently evaluated at large scales. This study aims to quantify e-flow compliance across the Yangtze River Basin (YRB), identify the drivers of noncompliance and spatial heterogeneity, examine how compliance aligns with river ecological environment conditions, and propose targeted recommendations for improving goal setting, monitoring, and assessment. [Methods] The daily e-flow compliance records were compiled for 114 key control cross-sections from the Yangtze River Water Resources Commission’s monthly monitoring bulletins between January 2023 and July 2024. Compliance was summarized as (i) whether each cross-section met the minimum target throughout the full study period, and (ii) the number of noncompliant days at each cross-section and by month. For ecological environment linkage, 40 e-flow cross-sections were matched with nearby national automated surface-water quality stations, and dissolved oxygen, permanganate index, total nitrogen, total phosphorus, and water-quality class were examined. Subsequently, a four-quadrant diagnostic framework was constructed using mean noncompliance days and the mean share of days classified as Class Ⅳ to Inferior Ⅴ. [Results] Throughout the study period, 71 of 114 cross-sections (62%) fully met the minimum e-flow targets, whereas 43 cross-sections (38%) experienced noncompliance ranging from 1 to 170 days (mean 25.8 d; median 5.0 d). Compliance exhibited a pronounced seasonal unimodal pattern, with lower performance in winter and spring and higher performance in summer and autumn. Specifically, 901 noncompliance days occurred from January to March and from November to December, compared to only 118 days from April to October. Notably, all cross-sections met targets in August. Interannual variability was substantial. From January to July, the number of noncompliance days decreased from 814 in 2023 to 335 in 2024, and the monthly average number of noncompliant cross-sections declined from 18.8 to 10.5. Spatially, heterogeneity was strong among secondary basins, and the left bank outperformed the right bank. Mechanistically, major contributors included seasonal unevenness in precipitation and runoff, differences in dam regulation, reduced mainstream-to-lake diversion affecting the Dongting system, intensive agricultural withdrawals in lake-dominated right-bank regions, and governance and measurement challenges in cross-province water allocation. For the 40 paired sites, pollutant indicators showed no significant monotonic relationship with e-flow compliance, and the total phosphorus could even appear lower in low-flow and noncompliant months due to particulate phosphorus dynamics. The quadrant analysis indicated that 60% of sites fell into high-match zones, but 16 sites showed notable mismatches, suggesting that e-flow compliance was a necessary but insufficient condition for good ecological environment status and that relying solely on flow as a warning indicator remained uncertain. [Conclusion] Large-scale e-flow compliance in the YRB is generally favorable but exhibits strong seasonal, interannual, and governance-linked spatial heterogeneity. To improve ecological relevance and management effectiveness, the following recommendations are proposed: (i) shifting from fixed single-value targets to higher time-resolution, multi-objective, and adaptively updated e-flow targets; (ii) optimizing monitoring networks to better cover ecological hotspots (e.g., key spawning habitats), implementing flexible temporal resolution, and conducting emergency monitoring during rapid ecological events; (iii) transitioning from flow-only, section-based assessment toward integrated basin-scale evaluation that couples flow, water quality, habitat, and biodiversity outcomes.

Key words： ecological flow; Yangtze River Basin; ecological environment; aquatic organisms; water quality; control sections

Cite this article

WANG Dan-yang , TANG Xian-qiang , WU Xu-min , PENG Kang , HU Yan-ping , LIU Han , LI Rui . Ecological Flow Compliance at Key Control Cross-Sections in Yangtze River Basin and Optimization Recommendations[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2026 , 43(2) : 62 -69 . DOI: 10.11988/ckyyb.20241191

0 引言

筑坝、引水灌溉改变了河流自然流量过程,导致水环境恶化、水生生物群落衰退[1-2]。在此背景下,生态流量的概念应运而生,即为维系河湖生态系统结构和功能,需要在河湖内保留满足水质标准要求的流量及其过程。因此,生态流量是保障河湖健康生命、实现水资源可持续利用的关键指标[3-5]。
受水利开发活动影响,长江流域内水生态环境已出现趋势性退化,表现为水质恶化、生物多样性锐减[6]。为响应长江水生态环境修复的迫切需要,《长江保护法》明确提出恢复流域内河湖生态流量,维护河湖水系生态功能;《长江流域水生态考核指标评分细则(试行)》进一步将生态流量达标率纳入考核体系,并于2025年在长江流域正式实施。水利部等部委也制定了一系列涉及生态流量的技术规范,并自2020年起先后确定了4批重点河湖生态流量保障目标,涵盖长江流域大部分江河湖泊,使生态流量监测、考核和保障工作有据可循。
在上述背景下,长江水利委员会自2023年1月以来,每月公开报告流域114个重要控制断面生态流量达标情况,其中长江干流3个断面,各级支流109个断面,另含巢湖、滇池2个湖泊。本文收集整理2023年1月—2024年7月长江流域各断面生态流量达标情况数据,明确达标率在年内、年际的时间变化特征和各子流域、各省、上下游、左右岸间空间差异特征,分析生态流量达标情况与水生态环境状况的对应关系,讨论目前生态流量目标设置存在的不足,并提出优化建议,以期为生态流量管理工作提供支撑。

1 研究方法

研究的时间跨度为2023年1月—2024年7月,空间范围为长江流域。在2个自然年内,流域径流深和降水均较多年平均值偏少约9.9%和3.9%~6.2%,但仍属正常年,故同期数据具有可比性。生态流量达标情况数据来自长江水利委员会发布的《长江流域重要控制断面水资源监测通报》(以下简称《通报》)。除2023年3月份和4月份(统计了103、102个断面)外,其余各月《通报》均统计了114个断面的最小目标生态流量及达标情况。地表水生态环境数据(溶解氧含量、高锰酸盐含量、总氮含量、总磷含量和水质等级)来自生态环境部国家地表水水质自动监测实时数据发布系统。选取40个断面开展同期水生态环境与生态流量达标情况的对应关系分析,选取原则为生态流量监测断面上、下游10 km内有地表水的水质监测站,且两站区间河段的水生态环境和流量均无较大改变;水生态环境数据缺失率<50%。生态流量的定义、计算方法参考《长江流域及以南区域河湖生态流量确定和保障技术规范》(简称《规范》)、《水电工程生态流量计算规范》(NB/T 35091—2016)、《河湖生态蓄水评估导则》(SL/Z 479—2010)等技术规范文件。
在对比各省生态流量达标情况时,需使用如下变量:N,断面总数量(个);Nt,跨省断面数量(个);Nt/N,跨省断面占比(%);Nn,存在不达标情况的断面数量(个);Ntn,存在不达标情况的跨省断面数量(个);Nn/N,不达标断面占比(%);Ntn/Nt,跨省断面中不达标断面占比(%);(Nn-Ntn)/(N-Nt),非跨省断面中不达标断面占比(%);D,统计时段内累计不达标天数(d);Dt,跨省断面累计不达标天数(d);Dt/D,跨省断面不达标天数占比(%);Da,所有断面月均不达标天数(d/月);Dta,跨省断面月均不达标天数(d/月)。

2 结果

2.1 生态流量总体达标情况

2023年1月—2024年7月,长江流域114个生态流量监测断面,其中71个断面(占比62%)在全时段均能满足保障目标,即每日流量均高于最低要求流量,其余43个断面(占比38%)在某些时段不能满足保障目标,即不达标,不达标天数从1 d(若干断面)到170 d(赤水河干流赤水断面),平均值为25.8 d,中位值为5.0 d(图1)。
图1 长江流域114个主要断面生态流量达标情况

Fig.1 Ecological flow compliance status at 114 key cross-sections in Yangtze River Basin

2.2 生态流量达标情况的时空异质性

2.2.1 时间变化

(1)年内变化。生态流量保障目标达标率在年内成单峰模式,即夏秋高、冬春低。从不达标的天数看,2023年1—3月和11—12月共有901 d,而4—10月仅有118 d(图2(a));从不达标的断面数量看,2023年1—3月和11—12月平均每月有15.8个,而4—10月仅有5.0个(图2(b))。尤其是8月份,流域所有断面均满足生态流量保障目标。
图2 生态流量达标情况的逐月变化

Fig.2 Monthly variations in ecological flow compliance status

(2)年际变化。对比1—7月份数据,生态流量达标率在2023年和2024年间差异显著,年际变差大。2023年1—7月,生态流量不达标的天数总计为814 d、断面数量平均每月为18.8个,而2024年同期分别为335 d和10.5个,分别下降了59%和44%。流域尺度上的年际变差大体现在干、支流具体断面上,例如在中游沅江及其一、二级支流的10个断面中,不达标天数由2023年的291 d变为2024年的7 d。但并非所有断面2024年的达标率都高于2023年,例如上游金沙江干支流水系的11个断面中,2023年1—7月累计不达标天数为6 d,而2024年为42 d。此外,年际变差大主要反映存在生态流量不达标情况的断面,其中大部分断面倾向于持续满足保障目标(即两年同期不达标天数均为0)。

2.2.2 空间差异

(1)子流域差异。河流较短、流域面积较小的子流域如御临河、清江、青弋江、水阳江和滁河,监测断面少,监测断面生态流量均满足保障目标(表1)。其余子流域中,岷江流域不达标断面占比(Nn/N)最小,为17%,其支流大渡河的沙湾断面累计仅2 d不达标;赤水河和綦江流域的Nn/N最大,为100%,即所有断面均存在不达标的情况,单个断面月均不达标天数(Da)超过6 d,是岷江的300倍。洞庭湖水系和鄱阳湖水系的Nn/N相近,但统计时段内累计不达标天数(D)洞庭湖水系高出近10倍,洞庭湖水系表明生态流量满足情况劣于鄱阳湖水系。滇池和巢湖在研究时段内均无不达标情况。总体看,云贵诸河的达标率较低,东部平原地区达标率较高。与各支流相比,长江干流达标情况处于中等水平。
表1 二级流域生态流量达标情况

Table 1 Ecological flow compliance status across secondary basins

流域 N/个 Nn/个 (Nn/N)/% D/d Da/(d·月-1)
长江干流 3 1 33 31 0.65
金沙江 12 3 25 78 0.41
岷江 6 1 17 2 0.02
沱江 3 1 33 2 0.04
赤水河 2 2 100 193 6.03
綦江 2 2 100 205 6.41
嘉陵江 21 7 33 143 0.43
御临河 1 0 0 0 0
乌江 7 5 71 168 1.50
清江 1 0 0 0 0
洞庭湖
水系		 21 11 52 475 1.41
汉江 15 4 27 5 0.02
阳湖水系 12 6 50 52 0.27
青弋江 1 0 0 0 0
水阳江 2 0 0 0 0
滁河 3 0 0 0 0
滇池 1 0 0 0 0
巢湖 1 0 0 0 0
(2)省域差异。在断面数量超过10个的省份,生态流量达标率呈较为明显的两极分化:四川、云南、陕西和湖北4省的Nn/N均不超过30%,重庆、贵州、湖南和江西4省则在50%左右,贵州甚至为100%;前4省单个断面Da为0.48~0.50 d,而后4省中有3省超过1 d(表2)。
表2 各省生态流量达标情况

Table 2 Ecological flow compliance status by province

省份 N/个 Nt/个 (Nt/N)/% Nn/个 Ntn/个 (Nn/N)/% (Nn/Nt)/% D/d Dt/d (Dt/D)/% Da/
(d·月-1)		 Dta/
(d·月-1)
四川 33 19 58 10 5 30 26 258 243 94 0.49 0.80
云南 10 8 80 3 3 30 38 78 78 100 0.49 0.61
甘肃 7 5 71 1 1 14 20 125 125 100 1.12 1.56
重庆 17 13 76 9 7 53 54 291 281 97 1.07 1.35
贵州 13 11 85 13 11 100 100 763 757 99 3.67 4.30
广西 2 2 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00
陕西 16 14 88 3 3 19 21 127 127 100 0.50 0.57
湖北 17 11 65 4 3 24 27 130 129 99 0.48 0.73
湖南 21 10 48 11 6 52 60 475 341 72 1.41 2.13
河南 4 2 50 1 0 25 0 2 0 0 0.03 0.00
江西 13 0 0 6 0 46 0 52 0 0 0.25 0.00
安徽 7 4 57 1 0 14 0 31 0 0 0.28 0.00
江苏 4 4 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00
流域内所有省份中,Nn/N在0~100%之间,中位值28%,跨省断面中不达标断面占比(Ntn/Nt)在0~100%之间,中位值24%。从断面数量看,跨省断面与非跨省断面相近,无明显差异,但从不达标天数看,跨省与非跨省断面存在极大差异:跨省断面累计不达标天数占比(Dt/D)在72%~100%之间,中位值99%,而非跨省断面不达标天数占比则非常低。
(3)上、中、下游差异。无论是Nn,还是Da,流域上、中游均显著高于下游(表3),表明下游生态流量达标情况较好。
表3 上中下游和左右岸断面生态流量达标情况

Table 3 Ecological flow compliance status at cross-sections in upper, middle, and lower reaches and on left and right banks

位置 N/个 Nn/个 (Nn/N)/% D/d Da/
(d·月-1)
上游 55 21 38 791 0.90
中游 50 21 42 532 0.67
下游 7 1 14 31 0.28
左岸 54 14 26 199 0.23
右岸 52 30 58 1 124 1.35
断面不达标天数沿上、中、下游的变化趋势在干、支流间相反:干流上、中游的宜昌、汉口断面均无不达标天数,而往下游大通断面,不达标天数D增至31 d;但各级支流(如金沙江支流牛栏江、嘉陵江、沅江支流西水)却是越靠近下游,不达标天数D越少,如沅江支流西水自上而下依次有来凤、石堤和高砌头3个断面, D依次为69、39、2 d。
(4)左、右岸差异。长江干流左右岸的生态流量达标情况差异显著,左岸(从干流左岸汇入的断面)情况明显好于右岸(从干流右岸汇入的断面):左岸断面Nn/N仅为26%,而右岸达58%;左岸断面Da为0.23 d,而右岸是其6倍,达1.35 d(表3)。

3 讨论

3.1 生态流量不达标原因

(1)降水径流。长江流域河流的最主要补给源是降水(包括源头河流的冰雪融水)及地表径流。季风气候影响下,流域内降水年内分配不均、年际波动较大,是生态流量满足情况在年内和年际上变化的主要原因[7]。影响降水形成有效入河径流的因素主要是下垫面,在云贵地区,赤水河、乌江、綦江等流域以岩溶地貌为主,高渗透性岩石发育,地表水与地下水交换强烈[8],如果地下河在监测断面的下游汇入,可能导致监测断面处的流量被低估,从而导致这些河流的达标率较低。
(2)闸控。水库大坝拦截上游来水,削峰补枯,增加下游断面枯水期流量。赤水河是长江上游唯一没有修建干流大坝可保持自然流态的一级支流,由于缺乏大坝调节,年内流量变幅极大(33~9 890 m3/s)[9],生态流量达标率低。相反,在洞庭湖水系,由于三峡水库滞留上游来沙,清水下泄,下游干流河道冲深,向洞庭湖的分流量由1981—2002年的年均685×108 m3降至2003—2020年的年均498×108 m3,是湖区生态流量达标率较低的重要原因[10]。
(3)农业取水。在整个长江流域,左岸河流生态流量满足情况远好于右岸,这可能与两岸农业活动的差异有关。左岸河流除汉江外多位于上游海拔较高的一、二级阶梯,依靠自然降雨的放牧活动较多,需要大量水资源的种植农业占比相对小。右岸河流主要是洞庭、鄱阳两湖水系,水稻种植业发达,用水量巨大。根据湖南省、江西省水资源公报,两省农业用水量达324亿 m3/a,占总用水量比例均超过55%,尤其是沿河湖两岸筑堤修建圩垸,引外河水灌溉,成为影响河流生态流量的重要因素[11]。
(4)跨省水量分配。一些河流位于水资源短缺、开发利用程度高、缺少可替代水源的地区,平衡各方利益达成的方案执行难度较大,且对区域用水总量和用水过程的考核方式仍在探索阶段,对省界断面出境水量的监管力度不足。此外,与跨省水量分配配套的用水统计体系尚不健全,农业用水计量难度大[12-14],导致跨省断面生态流量达标率远低于非跨省断面。

3.2 生态流量达标情况与河道水生态环境的对应关系

生态流量的基本目标是维持河流生态系统健康和生物多样性,即满足各类动植物的生存、繁殖和栖息需求。在广义上,生态流量的目标也包括满足环境需求,即减少污染物浓度和维持良好水质[1,4 -5]。溶解氧含量是维持生物呼吸和代谢过程的关键,高锰酸盐指数反映有机物污染和耗氧程度,总氮、总磷含量是支持初级生产、提供饵料资源的主要生源要素。这4类指标不仅是重要的水环境污染评价因子,也是影响河流生态健康的重要因素。如图3,统计的40个断面中,以上指标与生态流量达标情况并无显著相关关系,当月内所有时间都达标时(横坐标为0),其浓度均在很大范围内波动,而未收敛。尤其是总磷,生态流量达标率越低的月份,含量似乎越低,这是因为磷主要以颗粒态存在,高流量反映地表径流携带较多颗粒物进入水体,而低流量时水体悬移质含量较少[15-16]。
图3 主要污染物含量与生态流量达标情况的对应关系

Fig.3 Relationship between major pollutant concentrations and ecological flow compliance status

如图4,以统计时段内累计生态流量不达标天数为X轴、Ⅳ—劣Ⅴ类水出现天数占比为Y轴,以两变量的均值(11 d,6%)为X、Y轴交叉点,绘制中轴散点图,划分为四象限,表示生态流量与河道生态环境的4种对应关系:①第一象限负向匹配度高,表明生态流量达标情况差、水生态环境质量差;②第二象限负向匹配度低,表明生态流量达标情况好、水生态环境质量差;③第三象限正向匹配度高,表明生态流量达标情况好、水生态环境质量好;④第四象限正向匹配度低,表明生态流量达标情况差、水生态环境质量好。在40个断面中,分布在高匹配度象限(第三象限)的共计24个,占比60%,表明生态流量达标情况在多数时候与水生态环境状况的对应关系较好。但仍然有16个断面匹配度较低,其中在赤水断面(赤水河),生态流量累计不达标天数达170 d,超出平均水平15倍,但Ⅳ—劣Ⅴ类水出现天数占比仅6%(第四象限);相反,在三皇庙(沱江)、襄河口闸(滁河)、衡阳(湘江)、新店铺(汉江白河),尽管统计时段内生态流量不达标天数为0 d,但IV类水以下水质出现天数占比却达到了34%~42%,超出平均值6~7倍(第二象限)。此外,在高匹配度的情况中,所有断面均位于第三象限,但生态流量是水生态环境良好的必要不充分条件,断面的良好水质可能与外源污染输入减少等因素有关;没有断面位于第一象限,说明通过生态流量的达标情况指示和预警水生态环境状况还存在较大不确定性。
图4 生态流量达标情况与河道生态环境状况的对应关系

Fig.4 Relationship between ecological flow compliance status and river ecological environment conditions

3.3 生态流量管理的优化建议

经过多年建设完善,长江流域生态流量管理工作取得了长足进步,但在生态流量的目标确定、监测和考核等方面仍有进一步提升空间。

3.3.1 生态流量目标确定

根据《规范》,长江流域生态流量的确定主要使用以下4种方法:Qp法、Tennant法(适用于有30 a以上水文资料的地区)、近10 a最枯月平均流量法、类比法(适用于缺乏长系列水文资料的地区)。表4总结了各方法的计算、应用情况和主要优缺点。
表4 长江流域生态流量计算方法对比

Table 4 Comparison of ecological flow calculation methods in Yangtze River Basin

方法 计算情况 国外典型应用情况 主要优缺点
Qp法 多年平均流量的固定百分比(通常为10%~30%) 南非《国家水资源战略》 ①计算简单;②缺乏生态环境依据;③对流量的年内和年际变化未考虑或考虑不充分
Tennant
法		 基于Qp法,丰、枯水期采用不同的百分比 美国《可持续河流计划》
近10 a最
枯月平均
流量法		 近10 a各年流量最小月份的平均流量 澳大利亚《国家水资源管理政策》
类比法 使用流域面积、气候、地貌条件相似河流的生态流量 欧盟《水框架指令》
这些方法的优点是计算简便,但由于基于长期水文数据,生态流量目标往往是一个固定的流量值[17-18],未反映水文的季节性,不能适应突发的干旱或洪水事件,也忽略了短期生态需求和环境变化的影响,难以响应生态需水的季节性变化,限制了生态流量管理的灵活性。为了提高生态流量目标的科学性和适应性,可考虑动态多层次策略。
首先是根据不同的季节、气候和生态环境需求,设置多目标生态流量。目前,长江流域一些断面已经针对丰、枯水期设置了不同的生态流量目标,如饶河的虎山断面在9月—次年2月份的生态流量目标值是12.3 m3/s,而3—8月份则为22.0 m3/s;另有一些断面考虑了水库建设的影响,如在御临河的麻柳沱断面,碑口水库建成前、后的生态流量目标分别是2.75、5.26 m3/s。但这些断面仅占总断面的8%(9个),对于水文节律和水生态环境需求年内变化显著的河段,后续应进一步提高生态流量目标的时间分辨率,变固定值为动态值。
其次是引入基于最新监测数据的生态流量目标动态调整机制,尤其是对于生态流量长期达标但生态环境波动较大的水体。根据《通报》,纳入长江流域管理的滇池和巢湖最低生态水位分别为1 885.5、6.8 m。研究时段内,两湖均完全满足这一标准,但是其水生态环境却存在明显波动。以巢湖为例,4月份和10月份发生中度至重度水华,藻密度最高达0.21×108~6.2×108 Cells/L,其他无明显水华发生的时间,藻密度在8.9×106~21×106 Cells/L之间,年内变幅超过2个数量级,但这并未反映在生态水位的达标情况上[19]。因此,需要在智慧水利的支持下,通过水文和生态环境数据的实时监测,按一定频率(如每年)及时审视、分析二者的动态变化及相关关系,据此调整生态流量目标,确保流量目标对环境的响应保持敏感度。

3.3.2 生态流量监测

(1)空间。根据《规范》,生态流量控制断面的布设需要覆盖重要的生态敏感区、水文监测断面(入海口、支流入汇口、行政分界线)和水工程控制断面。这一要求说明了生态流量与河流水情和生态环境的重要关系,但目前在长江流域还未做到关键区域的全面覆盖。例如,长江中游监利段是四大家鱼的重要产卵场,其产卵行为对流量日变化非常敏感,正常产卵需要增长日流量>500 m3/s,对该河段生态流量的监测对于保障四大家鱼繁殖非常重要[20-21],但114个重要控制断面中并没有涉及监利河段。
《规范》还要求生态流量控制断面具备或有条件获得长系列水文资料,这导致很多生态流量监测站点依托原有水文站而设。水文站的布局对水质无要求,城市地区水文站为了交通便利往往设在市区内部;而水环境监测站需避开沿岸主要污染源,因而往往设在城外。例如在嘉陵江,北碚水文站位于城区(白庙子),而地表水环境监测站则位于上游约7 km的郊区(北温泉)。与水文站的绑定可能带来一些问题,由于城市生产生活污废水排放和堤岸硬化,相对城区河段,郊区水质往往更优,生境更多样,水生生物数量和种类更为丰富[22],而生态流量监测站却避开了这些“生态环境热点”,可能会误判生态流量目标设置的合理性。因此,可以优化监测站点布局,综合考虑水质和生境多样性,增加对生态环境热点区域的监测覆盖,尤其是水产种质资源保护区等重要生态敏感区,优先设置生态流量监测站点,确保其生态流量过程得到全面监测。
(2)时间。生态流量监测需要更灵活的时间分辨率。目前的监测频率是逐日,有时可能不足以应对生态环境的迅速变化,另一些时候则可能过于密集。例如,2022年夏季汛期反枯的极端水文条件下,汉江中下游爆发了蓝藻水华,7月份宗关断面水华持续了4 d,叶绿素a浓度迅速从12日的约14 μg/L上升到13日的33 μg/L,又到14日的59 μg/L,每小时变化率接近1 μg/L。流量改变水温、pH值、溶解氧和营养盐含量,是影响叶绿素a浓度的关键因素[23],但日频率的生态流量监测可能不足以应对水华的迅速发展,错失关键处理时机。因此,应当在突发事件期间增加监测频率,开展应急监测。对于长期生态流量达标的断面或生态风险较低的时期,则可以适当降低监测频率,更高效分配监测资源。

3.3.3 生态流量考核

目前的生态流量考核主要针对流量达标率,即是否达到预设的生态流量目标。然而,单独考核流量并不能全面反映生态系统的健康状况,必须与水质、栖息地条件和生物多样性等相结合才能体现生态流量的重要性。尤其对于环境敏感型水生生物来说,科学合理的生态流量不仅是指足够的水流,还应包含良好的水质。因此,建议在考核中引入生态环境与生态流量的综合评价体系,不仅考核流量是否达标,还要考察流量变化对水生态环境的实际影响。通过评估流量与水生态环境之间的作用,可以更准确判断对生态流量施加约束的效果。
此外,目前生态流量考核主要针对某个断面,一定程度上忽视了基于水系连通的流域整体性和系统性。跨省断面的生态流量达标率很低,说明在一些情况下,上游生态流量的满足以牺牲下游生态流量为条件。因此,需要全流域统筹,从对单个断面的考核,扩展至对整条河流和流域的综合考核,这将有助于流域内各区域之间协调发展,优化流域水量分配,使生态流量管理达到整体最佳的效果。

4 结论

(1)长江流域重要控制断面的生态流量达标率在年内呈季节性单峰模式,夏秋高、冬春低;空间上各二级流域之间差异显著,跨省断面达标率低于非跨省断面,干流右岸断面达标率低于左岸。
(2)降水径流季节分配不均、水利工程建设改变河道流量分布、生产生活取水和跨省水量分配不均是部分断面生态流量不达标的主要原因。
(3)多数断面的生态流量能够较好反映水生态环境状况,但二者匹配度在一些断面仍较低,说明通过生态流量达标情况指示和预警水生态环境还存在不确定性,生态流量的管理工作还存在一定提升空间。
(4)在生态流量的目标确定上,应根据水情变化,在丰、枯水期设置差异化生态流量目标,并基于更新的监测数据动态调整;在生态流量的监测上,需要优化监测站点布局,确保生态流量监测对水产种质资源保护区、湿地自然保护区等重要生态敏感区的全覆盖,并采用更灵活的监测频率;在生态流量的考核上,应引入生态环境与生态流量的综合考核体系,对各级流域开展整体考核。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
LUCAS-BORJA M E, PITON G, YU Y, et al. Check Dams Worldwide: Objectives, Functions, Effectiveness and Undesired Effects[J]. Catena, 2021, 204: 105390.

DOI

[2]
陈宇顺. 长江流域的主要人类活动干扰、水生态系统健康与水生态保护[J]. 三峡生态环境监测, 2018, 3(3):66-73.

(CHEN Yu-shun. Anthropogenic Disturbance, Aquatic Ecosystem Health, and Water Ecological Conservation of the Yangtze River Basin in China[J]. Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges, 2018, 3(3): 66-73.(in Chinese))

[3]
YU L, WU X, WU S, et al. Multi-objective Optimal Operation of Cascade Hydropower Plants Considering Ecological Flow under Different Ecological Conditions[J]. Journal of Hydrology, 2021, 601: 126599.

DOI

[4]
钟华平, 刘恒, 耿雷华, 等. 河道内生态需水估算方法及其评述[J]. 水科学进展, 2006, 17(3):430-434.

(ZHONG Hua-ping, LIU Heng, GENG Lei-hua, et al. Review of Assessment Methods for Instream Ecological Flow Requirements[J]. Advances in Water Science, 2006, 17(3): 430-434.(in Chinese))

[5]
郭文献, 夏自强. 长江中下游河道生态流量研究[J]. 水利学报, 2007, 38(增刊1): 619-623.

(GUO Wen-xian, XIA Zi-qiang. Study on Ecological Flow in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2007, 38(Supp.1): 619-623.(in Chinese))

[6]
ZHANG Y, SUN M, YANG R, et al. Decoupling Water Environment Pressures from Economic Growth in the Yangtze River Economic Belt, China[J]. Ecological Indicators, 2021, 122: 107314.

DOI

[7]
何亚男, 王双玉, 顾西辉. 水文变异下长江流域的生态径流变化、影响及归因[J]. 武汉大学学报(理学版), 2023, 69(3):313-322.

(HE Ya-nan, WANG Shuang-yu, GU Xi-hui. Ecological Instream Flow in the Yangtze River Basin under the Hydrological Variation: Changes, Impacts, and Attributions[J]. Journal of Wuhan University (Natural Science Edition), 2023, 69(3):313-322.(in Chinese))

[8]
刘骏. 喀斯特区线性工程喀斯特发育特征及水文地质条件研究[J]. 工程技术研究, 2024, 9(6): 33-35.

(LIU Jun. Study on Karst Development Characteristics and Hydrogeological Conditions of Linear Engineering in Karst Area[J]. Engineering and Technological Research, 2024, 9(6): 33-35.(in Chinese))

[9]
张玉珊, 舒栋才, 李瑞, 等. 赤水河流域生态水文过程对土地利用/覆被变化的响应[J]. 土壤通报, 2022, 53(1):56-65.

(ZHANG Yu-shan, SHU Dong-cai, LI Rui, et al. Responses of Ecohydrological Processes to Land Use/Cover Change in the Chishui River Basin[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(1):56-65.(in Chinese))

[10]
汪雁佳, 李景保, 李雅妮, 等. 长江荆南三口河系水位演变规律及对江湖水量交换关系的响应[J]. 地理研究, 2019, 38(9): 2302-2313.

DOI

(WANG Yan-jia, LI Jing-bao, LI Ya-ni, et al. The Evolution of Water Level in Three Outlets of the Southern Jingjiang River and Its Response to Water Exchange in the Dongting Lake[J]. Geographical Research, 2019, 38(9): 2302-2313.(in Chinese))

[11]
王丹阳, 汤显强, 丁惠君, 等. 长江中下游圩垸水环境现状、成因和治理[J]. 人民长江, 2023, 54(6):19-26.

(WANG Dan-yang, TANG Xian-qiang, DING Hui-jun, et al. Status, Causes, and Management of Water Environment in Polders of Middle-lower Yangtze River[J]. Yangtze River, 2023, 54(6): 19-26.(in Chinese))

[12]
陶聪, 戴昌军, 李书飞. 关于长江流域跨省江河流域水量分配若干问题的思考[C]// 中国水利学会2021学术年会论文集第一分册. 郑州: 黄河水利出版社, 2021:169-174.

(TAO Cong, DAI Chang-jun, LI Shu-fei. Reflections on Several Issues Concerning Water Allocation in Trans-provincial River Basins in the Yangtze River Basin[C]// Proceedings of the 2021 Annual Conference of the Chinese Hydraulic Engineering Society, Volume 1. Zhengzhou:Yellow River Conservancy Press, 2021: 169-174.(in Chinese))

[13]
石晓晴, 袁建平, 张瑞嘉, 等. 跨省江河流域水量分配工作思考与建议[J]. 中国水利, 2023(17):53-56.

(SHI Xiao-qing, YUAN Jian-ping, ZHANG Rui-jia, et al. Reflections and Recommendations on Cross-provincial River Basin Water Allocation[J]. China Water Resources, 2023(17): 53-56.(in Chinese))

[14]
夏细禾, 陶聪. 长江流域水资源统一调度实践与思考[J]. 人民长江, 2022, 53(12):69-74.

(XIA Xi-he, TAO Cong. Practice and Reflection on Integrated Water Resources Scheduling in Changjiang River Basin[J]. Yangtze River, 2022, 53(12): 69-74.(in Chinese))

[15]
尹炜, 王超, 张洪. 长江流域总磷问题思考[J]. 人民长江, 2022, 53(4):44-52.

(YIN Wei, WANG Chao, ZHANG Hong. Consideration on Total Phosphorus Problem in Yangtze River Basin[J]. Yangtze River, 2022, 53(4): 44-52.(in Chinese))

[16]
严广寒, 殷雪妍, 汪星, 等. 三峡工程运行背景下洞庭湖近25年来水生态环境的动态研究[J]. 三峡生态环境监测, 2024, 9(2): 78-86.

(YAN Guang-han, YIN Xue-yan, WANG Xing, et al. Dynamic Study on the Water Ecological Environment of Dongting Lake in the Context of the Operation of the Three Gorges Project in the Last 25 Years[J]. Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges, 2024, 9(2): 78-86.(in Chinese))

[17]
KARIMI S, SALARIJAZI M, GHORBANI K, et al. Comparative Assessment of Environmental Flow Using Hydrological Methods of Low Flow Indexes, Smakhtin, Tennant and Flow Duration Curve[J]. Acta Geophysica, 2021, 69(1): 285-293.

DOI

[18]
肖卫, 周刚炎. 三种生态流量计算方法适应性分析及选择[J]. 水利水电快报, 2020, 41(12): 59-62.

(XIAO Wei, ZHOU Gang-yan. Analysis of Adaptability of Three Ecological Flow Calculation Methods and Selection[J]. Express Water Resources & Hydropower Information, 2020, 41(12): 59-62.(in Chinese))

[19]
朱超, 孙逊, 杨晓冉, 等. 巢湖浮游植物群落季节动态变化特征及其影响因素[J]. 中国环境监测, 2024, 40(4):129-142.

(ZHU Chao, SUN Xun, YANG Xiao-ran, et al. Study on the Seasonal Succession of Phytoplankton Community and Its Driving Factors in Chaohu Lake[J]. Environmental Monitoring in China, 2024, 40(4): 129-142.(in Chinese))

[20]
DUNBAR M J, ALFREDSEN K, HARBY A. Hydraulic-habitat Modelling for Setting Environmental River Flow Needs for Salmonids[J]. Fisheries Management and Ecology, 2012, 19(6): 500-517.

DOI

[21]
班学君, 樊博, 刘瀚, 等. 鱼类产卵行为与生态水文指标响应关系研究: 以长江四大家鱼为例[J]. 水生态学杂志, 2024, 45(1): 67-74.

(BAN Xue-jun, FAN Bo, LIU Han, et al. Relationship between Fish Spawning Behavior and Eco-hydrological Indicators: A Case Study of the Four Major Chinese Carps in the Yangtze River[J]. Journal of Hydroecology, 2024, 45(1): 67-74.(in Chinese))

[22]
KNOX R L, WOHL E E, MORRISON R R. Levees Don’t Protect, They Disconnect:A Critical Review of How Artificial Levees Impact Floodplain Functions[J]. Science of The Total Environment, 2022, 837: 155773.

DOI

[23]
查悉妮, 辛小康, 付婷, 等. 2022年夏季汉江中下游水华生消驱动因子及其贡献率量化研究[J]. 水生态学杂志, 2024, 45(1): 143-151.

(ZHA Xi-ni, XIN Xiao-kang, FU Ting, et al. Summer Driving Factors and Their Quantitative Contribution to Algae Bloom Occurrence and Demise in the Middle and Lower Hanjiang River in 2022[J]. Journal of Hydroecology, 2024, 45(1): 143-151.(in Chinese))

Options
Outlines

/

〈 〉

Copyright © Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, All Rights Reserved.
Powered by Beijing Magtech Co. Ltd.