乾佑河柞水段生態(tài)流量分析

胡 微

2017年6月印發(fā)的《商洛市全面推進河長制實施方案》中提出保證河流基本生態(tài)流量。柞水縣城位于乾佑河，縣城的供水、旅游及中藥材的發(fā)展是柞水的主導產(chǎn)業(yè)，也離不開水。乾佑河是柞水工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游及縣城生產(chǎn)生活重要的取水水源。為了確保生產(chǎn)生活用水需要，又能確保乾佑河生態(tài)不受影響，本文分析了乾佑河的生態(tài)流量，為各級水行政主管部門在準確決策批復河道取用水方面提供技術依據(jù)。

1 乾佑河概況

乾佑河發(fā)源于海拔2568.7 m的秦嶺主脊南坡的陳家溝腦，河源段稱太峪河。為旬河一級支流。流域面積2504.8 km2，河長148.3 km，比降11.9‰，高差1776.4 m。

乾佑河的支流較多，其中，長度在25 km以上的支流有11條；長度在10～25 km的干溝有34條；長度在1～10 km的支溝有77條。兩岸支流分布比較對稱，左岸有23條，右岸有21條。

由于受地質構造條件的影響，河谷形態(tài)為“串珠”狀。從河源至營盤，為峽谷，河谷最寬不過20 m，為花崗巖山體，礫石河床，比降大。從營盤至下梁，為寬谷，寬約150 m～300 m，比降1/200～1/300，山丘為沉積巖，柞水縣城坐落于此。從下梁至回龍，河谷縮窄，寬度在40 m左右，比降小，水流較緩?；佚堉留~洞峽，屬寬谷段，寬度在150 m左右。魚洞峽至青泥灣至小河口段又為峽谷段，兩岸山嶺為石灰?guī)r，河道進入深邃的峽谷中。

2 柞水水文站資料情況

柞水水文站設立于1980年7月，位于柞水縣乾佑鎮(zhèn)，為國家基本水文站，為乾佑河干流控制站，控制流域面積457 km2，占乾佑河流域面積的20.5%，控制河長36.5 km，占乾佑河總河長的26.1%。主要監(jiān)測項目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、墑情等。

截至2016年，累積資料系列36年，資料觀測完整，系列連續(xù)。資料經(jīng)過在站整編，商洛局審查，省水文局復審，流域匯編。資料可靠。流域內人類活動影響小，系列一致性好。經(jīng)分析系列均值累積曲線至2000年以后均值趨于穩(wěn)定，系列長度達11年。經(jīng)分析變差系數(shù)CV累積曲線Cv值，隨著系列的增長，Cv趨于穩(wěn)定，說明系列具有代表性。

圖1 柞水徑流量均值累積曲線

圖2 柞水站徑流量變差系數(shù)CV累積曲線

3 乾佑水文站年徑流分配

表1 柞水水文站年徑流分配比例

春季3～5月，徑流量占年徑流17.4%；夏季6～8月，徑流量占年徑流42.6%；秋季9～11月，徑流量占年徑流34.3%；冬季12、1～2月，徑流量占年徑流5.7%。汛期5～10月，徑流量占年徑流量80.5%，非汛期11～12月、1～4月，徑流量占年徑流量19.4%。徑流分配極為不均勻。

4 柞水站生態(tài)流量分析

采用《建設項目水資源論證培訓教材》（水利部水資源管理司、水利部水資源管理中心編著，中國水利水電出版社）提供的方法進行分析計算。

主要方法有：歷史水文資料法、水力學計算法、生境研究法和綜合法等四類。本文采用歷史流量法進行分析。歷史流量法應用于無特定生態(tài)需水目標的水域生態(tài)需水量的計算，其強調的是借助歷史水文資料而開展生態(tài)水的分析方法。

（1）7Q10法

圖3 柞水水文站年平均流量頻率曲線圖

將90%保證率最枯連續(xù)7天的平均水量作為河流生態(tài)水量的極限流量條件。90%保證率流量為1.94 m3/s。連續(xù)7天的平均流量為1.74 m3/s。

（2）近10年最枯月平均流量法

柞水站2007～2016年的10年月最枯流量見表2。

表2 柞水站2007～2016年的10年月最枯流量

連續(xù)10年最枯月平均流量為0.79 m3/s。

（3）90%保證率最枯月的平均流量法

圖4 柞水站年最小月平均流量頻率曲線90%保證率月最枯流量為0.34 m3/s。

（4）蒙大拿法

蒙大拿法是美國常用的方法，采用年平均流量的10%為退化的或貧瘠的棲息地條件，年平均流量的20%提供保護水生棲息地條件。

2011年頒布的SL525-2011《水利水電建設項目水資源論證導則》規(guī)定：河流生態(tài)環(huán)境需水量原則上不應小于多年平均流量的10%～20%確定。柞水站多年平均流量為4.38 m3/s，10%流量為0.44 m3/s，15%流量為0.66 m3/s，20%流量為0.88%。

（5）Texas法

Texas法是將50%保證率下的月流量作為各月生態(tài)水量的計算基礎。見表3。

表3 柞水站各月不同保證率徑流量

50%保證率下的月流量為0.67 m3/s。

（6）NGPRP法

NGPRP法主要是將已有的系列水文資料劃分為干旱、濕潤和標準年狀態(tài)，以標準年年均90%保證率流量作為最小流量的基礎值。主要考慮河流水生物（尤其是魚類）棲息環(huán)境的生態(tài)水量計算的方法。保證率大于25%為豐水年，25%～75%為標準年，小于75%為枯水年。

柞水站標準年年平均流量介于2.64～5.39 m3/s之間，標準年90%保證率流量為2.64 m3/s。

圖5 乾佑站標準年流量頻率曲線

5 成果的采用

表4 柞水站不同方法計算生態(tài)流量結果一覽表

各種方法的適用性分析：

（1）7Q10法的適用性：對于秦嶺南山受降水影響的河流，徑流量受降雨影響，降水充沛，則徑流量大；干旱少于雨，則徑流補給為地下水。柞水水文站以上山體為花崗巖，巖層滲透系數(shù)5×10～2×10 cm/s。故此，最枯連續(xù)7天的平均水量作為生態(tài)水量不適應于秦嶺河源段河流。

（2）近10年最枯月平均流量法的適用性：秦嶺河源段災害發(fā)生頻繁，降水的10年的周期性不明顯，從分析的徑流量積差累積曲線和變差系數(shù)Cv來看，系列必須在30年以上，才能反映出系列的豐、平、枯變化，故采用近10年最枯月平均流量作為生態(tài)流量也不符合秦嶺南麓河源段河流。

（3）90%保證率最枯月的平均流量法的適用性：柞水處在秦嶺山腰段，是洪澇災害與干旱交替發(fā)生的地區(qū)，干旱在年內任何時間段都可能發(fā)生。故采用90%保證率最枯月的平均流量法作為生態(tài)流量也不符合乾佑河的特點。

（4）蒙大拿法的適用性：從分析的結果來看，采用年平均流量的10%為退化的或貧瘠的棲息地條件作為生態(tài)水量，柞水處在旅游發(fā)展的重要區(qū)域，用此法確定生態(tài)流量明顯偏低；采用年平均流量的20%提供保護水生棲息地條件，主要是考慮保護水生魚類資源的條件，對于乾佑河來說除人工養(yǎng)殖冷水魚外河道無水生魚類保護的要求。采用年平均流量的15%作為生態(tài)水量較為合理，即乾佑河柞水站按多年平均流量15%等于0.66 m3/s作為生態(tài)流量。

（5）Texas法的適應特點：Texas法是將50%保證率下的月流量作為各月生態(tài)水量的計算基礎。經(jīng)對柞水站各月平均流量進行頻率分析，見表3。從表3可以看出，由于年內分配的不均，對流量影響很大，50%保證率月中只有2月份的流量最小，以最小值作為生態(tài)流量滿足全年的水量保證，科學可行。

（6）NGPRP法的適應特點：此法主要考慮河流水生物（尤其是魚類）棲息環(huán)境的生態(tài)水量計算的方法。乾佑河無水生物（尤其是魚類）棲息環(huán)境保護，不推薦此法。

綜上，蒙大拿法的15%水量和Texas法適用于乾佑河生態(tài)水量的確定。

6 結論和建議

通過采用各種方法對柞水水文站生態(tài)流量進行分析，得出和確定了乾佑河生態(tài)流量數(shù)值。從長期對乾佑河的駐守監(jiān)測情況分析，基本符合柞水站斷面流量的實際情況。推薦乾佑河在河長制管理中采用此值。結果可為乾佑河流域進行取用水水資源論證提供依據(jù)。