戴善進(jìn),許景鋒

(1.廣東省水文局惠州水文分局,廣東 惠州 516003;2.中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,廣東 廣州 510610)

基于水文學(xué)的生態(tài)基流研究

戴善進(jìn)1,許景鋒2

(1.廣東省水文局惠州水文分局,廣東 惠州 516003;2.中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,廣東 廣州 510610)

文中根據(jù)斷面控制和區(qū)域總量相結(jié)合、兼顧生態(tài)和環(huán)境的原則,采用水文學(xué)方法,計(jì)算分析惠州市主要河流東江、西枝江、增江和公莊河的生態(tài)基流,對(duì)比分析不同方法的計(jì)算結(jié)果,探索研究合理生態(tài)需水量,提出生態(tài)需水量的保障措施.

惠州;生態(tài)基流;Tennant法;90%保證率法;最枯月流量法

生態(tài)基流是指為維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能的所需河道內(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.生態(tài)基流與河流生態(tài)系統(tǒng)的演進(jìn)過(guò)程及水生生物的生活史階段有關(guān).河流水生生物的生長(zhǎng)與水、熱同期,在汛期及非汛期對(duì)水量的要求不同,因此生態(tài)基流有汛期和非汛期之分[1].汛期生態(tài)基流多能得到滿足,通常生態(tài)基流指非汛期.

研究以惠州市集水面積1 000 km2以上的4條河流為對(duì)象,采用3種水文學(xué)方法,計(jì)算確定確定水功能區(qū)生態(tài)基流控制目標(biāo),并制定生態(tài)水量保障方案與措施.

1 生態(tài)基流計(jì)算方法

全球有44個(gè)不同國(guó)家進(jìn)行河道內(nèi)基本生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算,所用估算方法達(dá)207種之多[2].不同方法有其自身的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn),因此,在選取生態(tài)基流計(jì)算方法時(shí),不僅要充分考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件、水文特征、河流形態(tài)、水生態(tài)系統(tǒng)類型以及工程環(huán)境影響水生態(tài)目標(biāo)的具體情況和需水特點(diǎn),還應(yīng)考慮滿足生態(tài)需水的共性要求和實(shí)際數(shù)據(jù)獲取的難易程度.

結(jié)合惠州市區(qū)域特點(diǎn)及水文資料情況,研究分別采用Tennant法、90%保證率法和近十年最枯月流量法,3種水文學(xué)法進(jìn)行河道生態(tài)基流計(jì)算,方法說(shuō)明見(jiàn)表1.

表1 選用生態(tài)基流方法說(shuō)明[3]

Tennant法取多年平均流量的百分比作為基流量.研究表明,多年平均徑流量的10%是保持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的最小流量,多年平均徑流量的30%能為大多數(shù)水生生物提供較好的棲息條件[4].90%保證率法采用近期長(zhǎng)序列的最枯月平均流量進(jìn)行P-Ⅲ曲線排頻,查找對(duì)應(yīng)頻率的流量.近10年最枯月流量法,即計(jì)算近10年最枯月的平均流量.文中分別取Tennant法(10%,20%,30%),90%保證率法和近10年最枯月流量法,計(jì)算結(jié)果一起進(jìn)行比較分析,優(yōu)選適合惠州市各主要河流的生態(tài)基流閥值.

2 控制斷面選擇

河流生態(tài)基流及保障措施一般結(jié)合重要控制斷面提出,需考慮其水量代表性和水文觀測(cè)資料獲取的難易程度.根據(jù)惠州市自然地理和水文特點(diǎn),以四級(jí)水資源分區(qū)套縣級(jí)行政區(qū)為計(jì)算單元,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)基流控制斷面.為便于監(jiān)控,所選擇的控制斷面應(yīng)盡可能與水文測(cè)站一致.結(jié)合惠州市主要河流東江、西枝江、增江和公莊河已有水文站點(diǎn)分布情況,確定這次生態(tài)基流計(jì)算的斷面,見(jiàn)表2.

3 生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果

根據(jù)各控制斷面資料,采用3種方法計(jì)算結(jié)果表明:Tennant法(10%)的計(jì)算結(jié)果較其他結(jié)果基本偏小;Tennant法(20%)在東江和西枝江的結(jié)果與近10年最枯月流量法接近,在增江與90%保證率法結(jié)果較接近;Tennant法(30%)的計(jì)算結(jié)果與90%保證率法在東江干流比較接近.總體而言3種方法間結(jié)果相互交叉,需要綜合考慮.

我國(guó)南方河流,生態(tài)基流應(yīng)不小于90%保證率最枯月平均流量和多年平均徑流量的10%兩者之間的大值,也可采用Tennant法取多年平均徑流量的20%～30%或以上[5].同時(shí),考慮到東江流域?qū)儆诩撅L(fēng)性氣候,其汛期和非汛期河道徑流量變化明顯,河道內(nèi)生物的繁衍易受氣候變化影響.因此,東江流域生態(tài)需水量分為一般用水期(10-3月)和魚(yú)類產(chǎn)卵育幼期(4-9月),較符合流域?qū)嶋H情況.對(duì)比不同方法的生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果,采用近10年最枯月流量法和Tennant法(20%)計(jì)算結(jié)果的較大值,作為惠州市河道一般用水期生態(tài)基流量,采用90%保證率法和Tennant法(30%)計(jì)算結(jié)果的較大值,作為惠州市河道魚(yú)類產(chǎn)卵育幼期生態(tài)基流量,結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 各監(jiān)控?cái)嗝嫔鷳B(tài)基流量

文中博羅斷面魚(yú)類產(chǎn)卵育幼期,生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果與陳春梅等人的《珠江流域生態(tài)需水及保障措施研究》中結(jié)果212 m3/s基本吻合.

4 結(jié)論和保障措施

1)東江干流和西枝江.目前,東江流域已實(shí)施了分水方案和年度水量調(diào)度工作.根據(jù)東江流域分水方案和近幾年?yáng)|江水量調(diào)度實(shí)施方案的要求,惠州市境內(nèi)的東江干流博羅控制斷面流量控制目標(biāo)為280 m3/s,西枝江平山控制斷面流量控制目標(biāo)為30 m3/s(白盆珠水庫(kù)出庫(kù)流量控制目標(biāo)25 m3/s),以上控制目標(biāo)綜合考慮了流域生活、生產(chǎn)用水及生態(tài)用水需求,只要保證調(diào)水目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),就能保障東江干流和西枝江的生態(tài)需水.據(jù)近幾年水文監(jiān)測(cè)資料,博羅、平山控制斷面調(diào)水目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn).因此,建議繼續(xù)嚴(yán)格執(zhí)行東江流域分水方案和水量調(diào)度管理辦法,充分發(fā)揮新豐江、楓樹(shù)壩和白盆珠等三大關(guān)鍵性水庫(kù)工程的蓄豐補(bǔ)枯性能,實(shí)施聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度,并對(duì)干流梯級(jí)水電站下泄水量及主要取水口等涉水工程的取用水量實(shí)施監(jiān)管,保證控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn).

2)增江.東江流域分水方案亦對(duì)增江控制斷面提出了流量控制目標(biāo)要求(九龍?zhí)?0 m3/s),然而近幾年增江尚未嚴(yán)格實(shí)施水量調(diào)度,其控制目標(biāo)尚未能完全實(shí)現(xiàn).目前,東江流域水量水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)已基本建成運(yùn)行,在九龍?zhí)对O(shè)有自動(dòng)監(jiān)測(cè)站.建議盡快制定增江水量調(diào)度方案,充分發(fā)揮天堂山水庫(kù)、梅州水庫(kù)等大中型水庫(kù)的作用,實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)度,保證東江流域分水方案控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn).

3)公莊河.公莊河生活、生產(chǎn)用水相對(duì)較少,河道內(nèi)生態(tài)需水量也相對(duì)較小.考慮到流域內(nèi)水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容有限,建議充分利用流域現(xiàn)有水庫(kù)調(diào)度資源,盡快制定調(diào)度方案并保證實(shí)施.

[1]彭桂君.延邊州主要河段生態(tài)基流計(jì)算分析[J].黑龍江科技信息,2012(35):23-23.

[2]Thame RE.A Global perspective on Environmental Flow Assessment:Emerging Trends in the Development and Application of Environmental Flow Methodolohgies for Rivers[J].River Resappl,2003,19(4):397-441.

[3]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)生態(tài)指標(biāo)體系與應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)[Z],2010.

[4]靳美娟.渭河寶雞段河流生態(tài)需水量估算[J].南水北調(diào)與水利科技,2014,12(1):65-68.

X143 < class="emphasis_bold">[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

B

1002-0624(2017)11-0048-02

2017-04-05