渭河上游河道生態(tài)基流量研究

杜 驥，姬志宏，牛文虎，張瑞祥

(黃河水利委員會(huì)三門峽庫區(qū)水文水資源局，河南三門峽 472000)

渭河上游河道生態(tài)基流量研究

杜 驥，姬志宏，牛文虎，張瑞祥

(黃河水利委員會(huì)三門峽庫區(qū)水文水資源局，河南三門峽 472000)

為研究渭河上游河道的生態(tài)基流量，根據(jù)河道的空間結(jié)構(gòu)特征和水文特征，將渭河上游河道劃分為3段.根據(jù)河道多年實(shí)測資料，采用多種方法進(jìn)行生態(tài)基流量初步計(jì)算.最后綜合考慮多種因素，確定了渭河上游河道各河段的生態(tài)基流量.

渭河上游;生態(tài)基流;水文計(jì)算

渭河上游北道水文站以上河長254 km，集水面積24 871 km2，多年平均流量 39.6 m3/s，多年平均徑流量12.47億 m3(1945—2006年).據(jù)渭河上游武山、甘谷、秦安、天水、北道5個(gè)干支流控制站多年資料統(tǒng)計(jì)，1992年以來，年平均徑流量與多年平均徑流量相比減少51.2% ～62.7%.1997年前后各站都出現(xiàn)斷流和臨界斷流現(xiàn)象.

河道生態(tài)基流量是指維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)中具有生命的生物物體達(dá)到某種生態(tài)水平或者維持河流生態(tài)發(fā)育、演替和平衡所需要的基本流量.水資源短缺，河道生態(tài)基流量減少，嚴(yán)重影響了人民生活及生態(tài)環(huán)境建設(shè)，制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展.因此，研究河道生態(tài)基流量，對準(zhǔn)確評(píng)價(jià)論證水資源，掌握水量變化動(dòng)態(tài)，具有重要意義.

1 北道站斷面以上河道生態(tài)基流量分析方案

河流生態(tài)基流量計(jì)算應(yīng)考慮流域內(nèi)不同水系、不同河段生態(tài)環(huán)境的差異性和時(shí)空變化規(guī)律.渭河北道站斷面以上支流較多，其水量主要來源于渭河干流和葫蘆河.從河流特性、集水面積、河道地理區(qū)域、耗水量等因素按河段進(jìn)行生態(tài)基流量分析，北道站斷面以上主要分析河段可分3段:第1段，渭河武山站斷面—渭、葫交匯處(天水市北道區(qū)石佛鎮(zhèn));第2段，葫蘆河秦安站斷面—渭、葫交匯處(天水市北道區(qū)石佛鎮(zhèn));第3段，渭、葫交匯處(天水市北道區(qū)石佛鎮(zhèn))—渭河北道站斷面.

擬定計(jì)算分析方法:依據(jù)干支流控制站多年實(shí)測資料，用文獻(xiàn)中規(guī)定的幾種方法分別初算河段生態(tài)最小基流量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)根據(jù)控制河段的集水面積、生態(tài)環(huán)境、徑流量、徑流系數(shù)、耗水量等綜合因素分析確定合理的生態(tài)基流量標(biāo)準(zhǔn)，其分析成果為河段生態(tài)基流量(正常最小基流量).

2 河段生態(tài)基流量初步計(jì)算

目前計(jì)算河道生態(tài)基流量的方法有多種［1］，尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多采用河道實(shí)測流量計(jì)算或?qū)⒑恿魈匦?、生態(tài)環(huán)境等綜合因素進(jìn)行綜合分析來確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn).由于部分分析方法取值差異較大，采用單一的方法可能產(chǎn)生較大的誤差，故筆者采用多種方法計(jì)算，并對結(jié)果進(jìn)行綜合分析確定.

2.1 法國鄉(xiāng)村法

該法依據(jù)河道多年平均流量的10%來確定河段最小生態(tài)基流量.渭河上游主要控制站武山、秦安、北道3站51 a(1956—2006年)年平均流量分別為18.6，9.8，39.0 m3/s，則 3 站最小生態(tài)基流量分別為 1.86，0.98，3.90 m3/s.

2.2 最小瞬時(shí)流量法

該法依據(jù)控制斷面歷年最小瞬時(shí)流量進(jìn)行頻率分析，取保證率為90%的最小瞬時(shí)流量作為河段最小生態(tài)基流量.將武山、秦安、北道3站51 a年最小流量資料經(jīng)頻率計(jì)算、參數(shù)調(diào)試和適線計(jì)算，可得:武山站歷年最小平均流量 2.11 m3/s，Cv=0.85，Cv/Cs=1.50，保證率 P=90% 時(shí)流量為 0.21 m3/s，即生態(tài)基流量為0.21 m3/s;秦安站歷年最小平均流量0.36 m3/s，Cv=1.81，Cv/Cs=1.85，保證率 P=90%時(shí)流量為0 m3/s，即生態(tài)基流量為0 m3/s;北道站歷年年最小平均流量 3.09 m3/s，Cv=1.16，Cv/Cs=1.86，保證率 P=90% 時(shí)流量為 0.22 m3/s，即生態(tài)基流量為0.22 m3/s.

2.3 近10 a最枯月平均流量法

該法直接取控制斷面近10 a最枯月平均流量作為河段最小生態(tài)基流量.經(jīng)統(tǒng)計(jì)，武山、秦安、北道3站近10 a(1997—2006年)最枯月平均流量分別為1.68，0.26，2.51 m3/s，將其作為 3 站的生態(tài)基流量.

2.4 按《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則(試行)》計(jì)算

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則(試行)》條文說明第7.44條關(guān)于河流生態(tài)基流量的規(guī)定要求，北方河流生態(tài)基流指標(biāo)原則上應(yīng)不小于多年平均流量的10%，枯水時(shí)段不應(yīng)低于同期流量均值的20%［2－3］，則有:

1)武山、秦安、北道3站1956—2006年年平均流量分別為 18.6，9.8，39.0 m3/s，按條文規(guī)定，北方河流生態(tài)基流指標(biāo)原則上不應(yīng)小于多年平均流量的10%.計(jì)算3站生態(tài)基流量，則3站生態(tài)基流量分別為 1.86，0.98，3.90 m3/s.

2)武山、秦安、北道3站多年枯水月均為12—2月，依據(jù)條文規(guī)定，基流量枯水時(shí)段不應(yīng)低于同期流量均值的20%，則3站生態(tài)基流量分別為1.13，0.61，2.90 m3/s.

按上述條文規(guī)定計(jì)算成果相差較大，取二者平均值，則 3 站基流量分別為 1.50，0.80，3.40 m3/s.

3 結(jié)果綜合分析

最小瞬時(shí)流量法的計(jì)算結(jié)果很小，作為生態(tài)基流量不符合武山、秦安、北道3站水文特征和河流生態(tài)規(guī)律，應(yīng)舍棄.其余3種計(jì)算成果相差較小，可取3種方法計(jì)算結(jié)果的均值作為3個(gè)控制站斷面的生態(tài)基流量，分別為 1.68，0.80，3.27 m3/s.

根據(jù)集水面積、徑流系數(shù)、河道生態(tài)環(huán)境、耗水量及近年來下墊面變化等綜合因素分析，確定3河段生態(tài)基流量為:第1段，渭河武山站斷面—渭、葫交匯處(北道區(qū)石佛鎮(zhèn))，2.00 m3/s;第2段，葫蘆河秦安站斷面—渭、葫交匯處(北道區(qū)石佛鎮(zhèn))，1.00 m3/s;第3段，渭、葫交匯處(北道區(qū)石佛鎮(zhèn))—北道站斷面，3.20 m3/s.

［1］李萬壽.湟水干流西寧—民和段河道生態(tài)基流量研究［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2007，18(3):75 －79.

［2］水利部水資源管理中心.SL/Z 322—2005建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則(試行)［S］.北京:中國水利水電出版社，2005.

［3］水利部水資源管理司.建設(shè)項(xiàng)目水資源論證培訓(xùn)教材［M］.北京:中國水利水電出版社，2005.

Study of Ecological Base Flow of the Upstream Channel of Weihe River

DU Ji，JI Zhi-hong，NIU Wen-hu，ZHANG Rui-xiang
(Bureau of Hydrology and Water Resources of Sanmenxia Reservoir Area，YRCC，Sanmenxia 472000，China)

In order to study the ecological base flow of the upstream channel of Weihe River，the upstream channel of Weihe River were divided into three parts based on the spacial structure features and hydrological characteristics of the river channel.Then various methods were used to calculate preliminarily the ecological base flow on the basis of measured data of the river channel.Finally，the ecological base flow of each part of the upstream channel was determined by considering various factors.

the upper reaches of Weihe River;ecological base flow;hydrological computation

1002－5634(2011)05－0046－02

2011－07－08

杜 驥(1962—)，男，甘肅天水人，工程師，主要從事水資源評(píng)價(jià)、水文監(jiān)測方面的研究.

(責(zé)任編輯:陳海濤)