最最低生态水位-《河道与湖泊生态需水理论与实践》

用本书提出的三种湖泊最低生态水位计算方法计算南四湖最低生态水位。

5.2.4.1 天然水位资料统计法

南四湖生态演变历史表明，1960年之前南四湖生态系统接近于天然状况（见本书5.2.6）。此时期湖泊水面大，水较深，鱼类区系组成复杂，除了湖泊定居性鱼类之外，还有大量的过河口洄游、湖河半洄游性鱼类及河道性鱼类入湖补充。该时期南四湖生态结构较为合理，水源充足，植物茂盛，鱼类区系复杂，鸟类众多，南四湖生态接近天然状态。

仅有从1956年起有南四湖水位观测资料，因此，用1956～1959年的水位资料统计多年最低水位。其结果为上级湖33.14m，下级湖31.78m。这两个最低水位均发生在1959年。因此，通过研究1959年的降水频率，分析这两个最低水位的频率，从而确定其代表性。1959年南四湖降水量522.4mm。对南四湖1953～1997年降水量进行频率统计分析，结果表明多年平均降水量734.6mm，最大年降水量1160.1mm，最小年降水量470.0mm，1959年的降水频率为91％，约相当于10年一遇的枯水。因此，虽然统计资料年限仅为4年，但是，统计的多年最低水位具有一定的代表性。但是，从总的情况看，统计的最低水位值偏高。

5.2.4.2 湖泊形态分析法

用南四湖实测湖泊水位和湖泊水面面积资料计算的湖泊水位和湖泊水面面积增加率（d F/d Z）关系线如图5.30和图5.31所示。从图5.30和图5.31可知，该曲线中水面面积增加率的最大值相应水位上级湖是33.0m，下级湖是31.5m。统计的1956～1959年的天然多年最低水位上级湖为33.14m，下级湖为31.78m。两者水位的差值分别为0.14m和0.28m，即水面面积增加率最大值相应水位在天然多年最低水位附近，符合湖泊形态分析法的条件，其相应水位即为最低生态水位。确定的最低生态水位上级湖是33.0m，下级湖是31.5m。

图5.30　南四湖上级湖水位和面积变化率关系图

图5.31　南四湖下级湖水位和面积变化率关系图

由于水位和面积数据的水位级差为0.5m，由此导致的误差范围为—0.25～0.25m。因此，上级湖最低生态水位为32.75～33.25m，下级湖最低生态水位为31.25～31.75m。

5.2.4.3 生物空间最小需求法

湖底高程加上鱼类要求的最小水深即为最低生态水位。上级湖湖底高程32.0m，下级湖湖底高程为30.25m。倪深海认为南四湖附近的东平湖现有网箱和天然养鱼两种养殖方式，所需水深至少为1.0m[2]。海河流域水生态恢复研究报告中认为海河流域白洋淀鱼类生存所需的最小水深为1.0m[3]。其他资料也认为湖泊鱼类生存需要的最小水深为1.0m。综合各种资料分析，南四湖鱼类要求的最小水深约为1.0m。

5.2.4.4 最低生态水位结论(www.xing528.com)

南四湖最低生态水位计算成果见表5.17。综合上述三个结果，南四湖上级湖最低生态水位为32.75～33.25m，平均值为33.00m；相应湖水面积268～427km2，平均水位相应水面面积353km2。下级湖最低生态水位：31.25～31.75m，平均值为31.38m（后两种方法平均水位的平均值）；相应湖水面积325～433km2，平均水位相应水面面积355km2。上下两湖最低生态水位相应面积之和为593～860km2，平均水位相应面积之和708km2，占1953～1979年多年平均湖面面积1225km2的58％。

表5.17　南四湖最低生态水位计算成果表

5.2.4.5 最低生态水位合理性分析

（1）从自然保护区角度进行合理性分析。南四湖自然保护区总面积1275km2，其中核心区面积为539km2，缓冲区面积385km2，试验区351km2。核心区是天然状态的生态系统以及珍稀、濒危动植物的集中分布地，最有保护价值，是最需要保护的区域。因此，最低生态水位相应的水面面积应该覆盖核心区。若要覆盖保护区核心区，所需要的面积约660km2[4]。上下两湖最低生态水位相应面积之和为593～860km2，平均水位相应面积708km2。最低生态水位所提供的水面恰好满足保护区核心对水面的需要。因此，从保护自然保护区的角度看，确定的最低生态水位是合理的。

（2）从最低生态水位效益分析。为了回答最低生态水位效益问题，对处于生态退化期的1986年至今的生态损失及最低生态水位的效益作粗略的分析。

从1985年至今，在南四湖在最低生态水位以下运行的时间较多，造成了巨大的损失。仅2002年干湖造成微山县渔业直接经济损失5.6亿元，间接经济损失超过10亿元。2002年的干湖对渔业资源造成的破坏，在具备条件的情况下，需要3～5年的时间才能恢复。如果加上生物多样性、旅游、航运、湖中经济植物、气体调节、气候调节的效益损失，总损失将是惊人的。从1985年至今已经发生了6次较大的干湖，干湖的损失随干湖次数的增加呈加大趋势。

如果采用了最低生态水位，并在湖水位低于最低生态水位时限制除湖区渔民生活用水外的其他用水，可以使湖水位在绝大部分时间高于最低生态水位，不会出现干湖的情况。这将避免上述重大的经济和生态损失。避免的损失量是相当可观的。

采用最低生态水位所付出的代价是在一定时间内限制了社会经济用水。对此作如下分析。

以水资源紧缺的1986～1999年为分析时段。在这段时间内，上级湖低于最低生态水位的时间为656天，占12.0％；下级湖为140天，占2.7％，二者平均为7.4％。若采用了生态水位，如果重现1986～1999年的天然条件时，由于限制在生态水位下的用水，低水位时湖水位将抬高，湖水位低于最低生态水位的时间将比7.4％大幅减少。如果不使用最低生态水位，从未来水资源紧缺的程度看，发生干湖的频率会进一步增加。干湖频率的增加将使干湖的经济和生态损失一次比一次大，后果是不堪设想的。

总体来看，使用最低生态水位不仅生态效益显著，而且在经济上也是划算的，因此，计算的南四湖最低生态水位合理。