石川河流域河道生態(tài)需水量分析

徐春燕，劉 俊，曲 艷，張 蓉，詹 牧

（陜西省河流工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710018）

1 河道生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

石川河流域?qū)儆趪?yán)重缺水地區(qū)，由于在河流上、中游修建了眾多的中、小型水庫、引水渠等蓄水工程，地表水開發(fā)利用過度，造成干支流河道斷流嚴(yán)重，變成季節(jié)性河流。目前，石川河干流耀縣至閻良段常年斷流，河床裸露，河道邊界不明顯，多處受到非法挖沙、采石的破壞和生活垃圾、各類污水的污染。

支流冶峪河所處溝道狹窄,植被覆蓋率90%以上,生態(tài)環(huán)境良好,河道附近無人居住,也無工礦企業(yè),水質(zhì)良好,水流清澈,河道內(nèi)有常流水,水量較少,可以滿足生態(tài)基流的要求。清峪河河道沿線無堤防互岸工程，河谷多呈“U”字型或?qū)挕癡”字型，河道坡度平緩，回彎曲折，寬深不一，安全泄量小，匯流速度快；清峪河流域共有1個(gè)排污口，為污水直排，嚴(yán)重影響河道水環(huán)境質(zhì)量，位于照金鎮(zhèn)東南出口處；清峪河源頭至高爾塬水庫河道水為Ⅰ類水，水流清澈，河道內(nèi)有常流水，水量充足；高爾塬水庫壩址截?cái)嗲逵雍?，下游河道水量得不到保證，個(gè)別年份處于斷流狀態(tài)。

2 河道生態(tài)需水量

2.1 主要控制斷面選取

在現(xiàn)有客觀條件的基礎(chǔ)上，兼顧代表性、可行性、綜合性等要求，結(jié)合石川河流域已有站點(diǎn)的實(shí)際分布，在石川河干支流沿程共設(shè)5個(gè)控制斷面，具體信息見表1。

表1 石川河流域控制斷面一覽表

2.2 河道生態(tài)需水量計(jì)算

計(jì)算各生態(tài)斷面的基礎(chǔ)流量、河道納污自凈流量以及景觀濕地補(bǔ)水量，綜合確定斷面低限生態(tài)流量。其中，基礎(chǔ)流量是維持河道基本功能的最小流量，取值為斷面多年平均天然流量的10%；河道納污自凈流量是維持河道自凈功能的最小流量，依據(jù)設(shè)計(jì)流量法和改進(jìn)的7Q10法（近十年最枯月平均流量法）的計(jì)算結(jié)果（采用取大原則）?；A(chǔ)流量和河道納污自凈流量均屬于河道內(nèi)生態(tài)需水，兩項(xiàng)取最大值即為河道需水量；再加上景觀濕地補(bǔ)水，即為斷面的綜合生態(tài)環(huán)境流量。

（1）基礎(chǔ)流量計(jì)算

采用水文學(xué)方法——Tennant法計(jì)算石川河各河段的基礎(chǔ)流量。Tennant方法是在分析歷史徑流記錄的基礎(chǔ)上，取天然流量的百分比作為河流生態(tài)基礎(chǔ)流量，研究表明，多年平均流量的10%為河道生態(tài)低限流量。

本次研究中，柳林、耀縣（二）和淳化（四）斷面的生態(tài)基礎(chǔ)流量采用各水文站1960年～2015年系列多年平均流量的10%。石川河富平段從20世紀(jì)60年代以后，整個(gè)河谷地下水位逐年下降，累計(jì)下降在20 m以上，至20世紀(jì)80年代中期，下降幅度有所緩和，主要原因是開采量和補(bǔ)給量嚴(yán)重不均衡，加上上游桃曲坡水庫截流，使得石川河河谷地下水基本沒有外水補(bǔ)給。因此，目前石川河富平段常年斷流；考慮富平段河流的實(shí)際地質(zhì)情況，以及目前水資源緊缺問題，富平縣城斷面采用斷面上游耀縣（二）水文站資料，生態(tài)基礎(chǔ)流量依據(jù)水文站1960年～2015年系列多年平均流量的7%確定。三原縣城斷面生態(tài)基礎(chǔ)流量依據(jù)斷面上游西郊水庫斷面多年平均流量的10%確定。石川河各河段生態(tài)基礎(chǔ)流量計(jì)算成果見表2。

表2 石川河流域主要控制斷面基礎(chǔ)流量計(jì)算成果 單位：m3/s

（2）河道納污自凈流量計(jì)算

河道納污自凈流量依據(jù)設(shè)計(jì)流量法和改進(jìn)的7Q10法（近十年最枯月平均流量法）的計(jì)算結(jié)果（采用取大原則）。設(shè)計(jì)流量法是以達(dá)到斷面水質(zhì)目標(biāo)和污染物控制目標(biāo)的設(shè)計(jì)流量作為該斷面的納污自凈流量，采用《石川河流域綜合規(guī)劃》研究成果，結(jié)果見表3。

表3 2010年石川河重要控制斷面水質(zhì)現(xiàn)狀及控制目標(biāo)表

依據(jù)《制定地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)原則和方法》（GB3839-83）中規(guī)定的改進(jìn)的7Q10法，本研究選取石川河流域三個(gè)控制站近10年（2006年～2015年）資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選擇最枯月平均流量作為河道納污自凈流量，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 石川河流域近十年最枯月流量法計(jì)算成果單位：m3/s

結(jié)合設(shè)計(jì)流量法與近十年最枯月平均流量法可得石川河的河道納污自凈流量計(jì)算成果，見表5。

表5 石川河流域納污自凈流量計(jì)算成果單位：m3/s

（3）景觀需水流量

根據(jù)調(diào)研，石川河流域目前生態(tài)景觀工程需要外流域調(diào)水有三處，分別是富平段的石川河生態(tài)公園和溫泉湖濕地公園，閻良段的櫟陽湖風(fēng)景區(qū)。生態(tài)景觀需水情況統(tǒng)計(jì)表見表6。

表6 石川河流域生態(tài)景觀需水情況統(tǒng)計(jì)表

2.3 河道生態(tài)需水量分析

將以上獲得的河道內(nèi)生態(tài)基礎(chǔ)流量、納污自凈流量以及生態(tài)景觀補(bǔ)水流量的計(jì)算結(jié)果相耦合，石川河河道內(nèi)生態(tài)需水量計(jì)算結(jié)果見表7。

表7 石川河河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量成果表單位：m3/s

3 措施及建議

通過對石川河流域現(xiàn)狀供用水現(xiàn)狀調(diào)查及河道內(nèi)生態(tài)需水量計(jì)算，本文提出以下生態(tài)水源配置措施建議：

（1）對缺水流量較小的河段，建議通過壓減工農(nóng)業(yè)取水戶取水量，用以補(bǔ)充河道內(nèi)生態(tài)用水。

（2）修建地下水庫，通過人工調(diào)蓄，增大地下水補(bǔ)給途徑，涵養(yǎng)水源，從而改善河道生態(tài)環(huán)境。

（3）通過外流域調(diào)水，向石川河河道補(bǔ)水。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，2030年，古賢引黃工程建成后將向富平供水4473萬m3；引漢濟(jì)渭調(diào)水工程建成后，規(guī)劃部分水量補(bǔ)給河道生態(tài)用水。東莊水庫建成后，可以為銅川新區(qū)、富平及及工業(yè)園區(qū)、西咸新區(qū)（空港新城和涇河新城）及三原縣城提供城鎮(zhèn)生活和工業(yè)水量2.09 億 m3。