北方平原區(qū)河道生態(tài)需水量計(jì)算初探

閆耕泉，李慶慶

(1.山東省聊城市水利局，山東 聊城252000;2.山東省聊城市東昌府區(qū)水務(wù)局，山東聊城252000)

生態(tài)需水量是針對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及科學(xué)地進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)和改善等問(wèn)題而提出來(lái)的概念。本次計(jì)算的河道生態(tài)需水包括河道內(nèi)生態(tài)基流和敏感生態(tài)需水。

生態(tài)基流是為維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能的河道內(nèi)最小流量。河流基本生態(tài)功能主要為防止河道斷流、避免河流水生生物群落遭受到無(wú)法恢復(fù)的破壞等。

敏感生態(tài)需水是維持河流生態(tài)敏感區(qū)正常生態(tài)功能的需水量及過(guò)程，主要包括河流濕地及河谷林草生態(tài)需水、河口生態(tài)需水、重要水生生物生態(tài)需水、輸沙需水等。敏感生態(tài)需水應(yīng)分析生態(tài)敏感期，非敏感期主要考慮生態(tài)基流。

1 生態(tài)需水量計(jì)算

本次生態(tài)需水量以徒駭河聊城段為例。

徒駭河是一條大型排水河道，位于海河流域南部，東臨渤海，南靠黃河，西、北以馬頰河、德惠新河為界，流域面積13 902 km2(其中河南省602 km2，河北省4 km2)，山東省境內(nèi)16個(gè)縣(市區(qū))，總?cè)丝?71萬(wàn)人，現(xiàn)有耕地面積1 188.4萬(wàn)畝，易澇面積102萬(wàn)畝。該河發(fā)源于莘縣文明寨，在無(wú)棣縣秦河口匯流后經(jīng)套兒河入渤海，全長(zhǎng)436.35 km，1968年按“64年雨型”(五年一遇)排澇，“61年雨型”(二十年一遇)防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了擴(kuò)大治理，1970年以后對(duì)其支流進(jìn)行了治理，排澇流量可達(dá)1 780 m3/s。

聊城市處于徒駭河上游，境內(nèi)干流流經(jīng)莘縣、陽(yáng)谷、東昌府區(qū)、茌平、高唐等5個(gè)縣(市)，保護(hù)人口353.58萬(wàn)人，從莘縣文明寨到高唐縣李集出境。流經(jīng)處地勢(shì)西南部高、東北部低，起點(diǎn)處莘縣文明寨地面高程46.35 m(黃海高程，下同)，出境處李集地面高程23.6 m，地面坡降1/7 000～1/8 000。

聊城市境內(nèi)徒駭河支流有37條，流域面積100 km2以上的支流19條，其中新金線河、趙王河、小運(yùn)河、西新河、四新河、七里河、管氏河、趙牛河等8條較大，流域面積都在300 km2以上。建有攔河閘(壩)11座，形成了較完善的防洪工程體系。

作為我市城市水系的重要組成部分，行洪排澇之余，徒駭河容納著居民日常生活廢水和城市工業(yè)用水的排放。因此，進(jìn)行生態(tài)需水量的計(jì)算非常重要。

1.1 生態(tài)基流計(jì)算方法

生態(tài)基流及敏感生態(tài)需水計(jì)算方法選取以下因素:氣候特征、水文特性、河床特性、水生態(tài)系統(tǒng)的類型和特性、水生態(tài)系統(tǒng)的重要性和敏感性、生態(tài)保護(hù)目標(biāo)、控制節(jié)點(diǎn)在生態(tài)系統(tǒng)中的相對(duì)位置等。

生態(tài)基流應(yīng)分非汛期和汛期兩個(gè)水期分別確定，一般情況下，非汛期生態(tài)基流應(yīng)不低于多年平均天然徑流量的10%;汛期生態(tài)基流可按多年平均天然徑流量20%確定。

1.2 敏感生態(tài)需水計(jì)算方法

生態(tài)敏感區(qū)特指以下四類:Ⅰ—具有重要保護(hù)意義的河流濕地(如公布的各級(jí)河流濕地保護(hù)區(qū))及以河水為主要補(bǔ)給源的河谷林;Ⅱ—河流直接連通的湖泊;Ⅲ—河口;Ⅳ—土著、特有、珍稀瀕危等重要水生生物或者重要經(jīng)濟(jì)魚類棲息地、“三場(chǎng)”分布區(qū)。

敏感期是指維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的水量敏感期，如果在該時(shí)期內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)不能得到足夠的水量，將嚴(yán)重影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。敏感期包括植物的水分臨界期，水生動(dòng)物繁殖、索餌、越冬期，水－鹽平衡、水－沙平衡控制期等。

一般來(lái)說(shuō)，Ⅰ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水為豐水期的洪水過(guò)程;Ⅱ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水以月均生態(tài)水量的形式給出;Ⅲ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水以年生態(tài)需水總量的形式給出;Ⅳ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水為重要水生生物繁殖、索餌、越冬期所需的流量過(guò)程。

敏感生態(tài)需水是上述四類需水量及過(guò)程的外包。

2 控制斷面的選取

根據(jù)區(qū)域氣候和水文特點(diǎn)，每個(gè)計(jì)算單元可選擇一個(gè)或多個(gè)斷面，作為生態(tài)基流及敏感生態(tài)需水控制斷面。

根據(jù)聊城市實(shí)際情況和控制斷面選取原則，選擇徒駭河的聊城站、劉橋閘站、馬頰河王鋪閘站，作為生態(tài)需水計(jì)算控制斷面。

3 生態(tài)用水配置

3.1 主要控制斷面生態(tài)基流

根據(jù)聊城市水資源狀況，生態(tài)基流應(yīng)分非汛期和汛期兩個(gè)水期分別確定，非汛期生態(tài)基流按多年平均天然徑流量的10%;汛期生態(tài)基流可按多年平均天然徑流量20%確定。根據(jù)多年平均天然徑流量系列(1956－2010年)，計(jì)算徒駭河的聊城站、劉橋閘站等控制斷面的汛期、非汛期生態(tài)基流。

經(jīng)計(jì)算聊城站汛期生態(tài)基流為0.352 m3/s，非汛期生態(tài)基流0.041 m3/s;劉橋閘站汛期生態(tài)基流為0.758 m3/s，非汛期生態(tài)基流 0.089 m3/s。詳見(jiàn)表3 。

表1 徒駭河主要控制斷面生態(tài)基流(或水位)成果表

表2 徒駭河敏感生態(tài)需水成果表

3.2 敏感生態(tài)需水

根據(jù)實(shí)際情況選擇徒駭河聊城水利風(fēng)景區(qū)、徒駭河莘縣水利風(fēng)景區(qū)，計(jì)算敏感生態(tài)需水。徒駭河劉馬莊段生態(tài)需水量為300萬(wàn)m3，徒駭河聊城段生態(tài)需水量為4 567萬(wàn)m3。詳見(jiàn)表4。

4 生態(tài)需水保障措施

生態(tài)需水保障是以現(xiàn)狀生態(tài)需水為基礎(chǔ)，考慮南水北調(diào)通水后水資源(含再生水)狀況，為規(guī)劃生態(tài)需量安排水源并提出對(duì)策措施。

聊城境內(nèi)的徒駭河、馬頰河現(xiàn)有水量不能河滿足生態(tài)需量要求，需進(jìn)行進(jìn)行供水配置并分析水源可行性。

徒駭河畢屯－聊城段通過(guò)建設(shè)修建北城橡膠壩進(jìn)行蓄水，以滿足生態(tài)需水要求。徒駭河聊城－劉橋段，以達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的中水為水源進(jìn)行補(bǔ)水。

5 結(jié)語(yǔ)

河流生態(tài)需水是指維持水生生物正常生長(zhǎng)及保護(hù)特殊生物和珍稀物種生存所需要的水量;河流環(huán)境需水是指為保護(hù)和改善河流水體水質(zhì)、為維持河流水沙平衡、水鹽平衡及維持河口地區(qū)生態(tài)環(huán)境平衡所需要的水量。對(duì)于河流生態(tài)環(huán)境需水量的確定，不僅要考慮所需水量的多少，而且還要考慮在此水量下的水質(zhì)。維持河道生態(tài)文明的低限水量，是水系的警戒水量，是人類索取水系資源的紅線。因此，生態(tài)需水量是維持水系健康生命理論體系框架和建設(shè)生態(tài)文明的的重要指標(biāo)之一。