寧夏清水河流域生態(tài)水量確定及保障措施淺析

和志國，張 華，暴路敏，王化儒

（1.寧夏回族自治區(qū)水文水資源勘測局，750011，銀川；2.黃河水資源保護科學研究院，450004，鄭州）

河湖生態(tài)水量是水資源開發(fā)利用中的重要約束性指標，保障河流湖泊生態(tài)水量是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的前提和基礎?！吨腥A人民共和國水法》《中華人民共和國水污染防治法》《水污染防治行動計劃》都提出了“開發(fā)、利用、調節(jié)、調度水資源時，統(tǒng)籌兼顧，維持江河的合理流量和湖泊、水庫以及地下水體的合理水位，強化水資源管理和生態(tài)用水保障，維護河湖生態(tài)健康”。在新時代治水思路下，生態(tài)水量在區(qū)域水資源管理和保護中越來越重要。

一、流域水資源狀況

清水河是寧夏境內直入黃河的第一大支流，發(fā)源于固原市開城鄉(xiāng)黑刺溝腦，流經(jīng)固原、海原、同心、中寧4縣，在中寧縣泉眼山匯入黃河，全長320km，寧夏境內流域面積13511km2。清水河流域多年平均地表水資源量17404萬 m3，地下水資源量5938萬m3，水資源總量20 378萬m3。清水河由上而下設有原州、韓府灣、泉眼山3處水文站，多年平均降水量335 mm，多年平均水面蒸發(fā)量1 272 mm，干旱指數(shù)為3.8，屬于干旱半干旱區(qū)。河流含沙量高，輸沙模數(shù)自上游到下游在2 000～9 000 t/km2之間變化。

清水河流域徑流年內分配不均，來水主要集中于汛期（6—9月份），占全年徑流量的70%左右；年際變化大，在20世紀60年代后期至70年代初期出現(xiàn)過連續(xù)豐水期；90年代后期至今，由于降水量不斷減少，徑流呈減少趨勢，出現(xiàn)連續(xù)枯水年份，特別是2003年以后來水量銳減，屬于連續(xù)特枯年份。泉眼山水文站斷面受農(nóng)田灌溉退水增加的影響，豐平枯變化趨勢較上游區(qū)域有一定差別，但近年總體也呈枯水年份態(tài)勢，特別是2003—2012年出現(xiàn)連續(xù)10年的特枯水期，客觀的天然條件對清水河的生態(tài)流量保障不利。

清水河流域地表徑流主要來源于大氣降水，徑流的空間分布趨勢與降水大體一致，由南向北逐漸減小，變化幅度相差較大。徑流的季節(jié)變化與降水的季節(jié)變化關系十分密切。由于70%的降水集中在汛期6—9月，徑流主要集中在汛期。冬季（11月—次年3月）降水較少，徑流主要靠地下水補給。清水河流域人類活動影響水量占天然來水比重較大，達40%以上，主要集中在農(nóng)業(yè)灌溉用水、水庫淤積和蓄水后增加的蒸發(fā)損失、水庫全年的蓄變量以及固海和固海擴灌工程揚黃灌溉水的回歸水。20世紀70年代后大量興建水庫，農(nóng)業(yè)灌溉用水增加，導致了實測徑流量顯著降低。

清水河流域取水用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城鄉(xiāng)居民生活用水。近10年平均用水量7 100萬m3，其中地表水2 300萬m3，地下水4 800萬m3，地表水資源平均開發(fā)率為13%，地下水開采率相對較高，10年平均開采率約80%。

二、流域生態(tài)環(huán)境狀況

1.水資源問題突出，量少質差

流域大部分區(qū)域地處寧夏中部干旱風沙區(qū)，干旱少雨，蒸發(fā)強烈，天然徑流量較小，泉眼山斷面多年平均徑流量僅為18 822萬m3，且時空分布不均，主要集中在汛期。清水河流域地表水本底問題突出，礦化度和硬度均較高，水質現(xiàn)狀較差。

2.區(qū)域植被稀疏，水土流失嚴重

區(qū)域氣候干旱，水蝕、風蝕交錯，植被稀疏，沙化土地廣布，生態(tài)十分脆弱，水土流失面積占流域總面積的70%，流域的土壤平均侵蝕模數(shù)為5 180 t/km2。受水土流失影響，水庫淤積嚴重，對河流生態(tài)功能及其連通性產(chǎn)生一定影響。

3.下游農(nóng)灌退水污染較嚴重，影響入黃水質

隨著下游引黃、揚黃灌區(qū)規(guī)模的擴大，清水河下游農(nóng)灌退水隨之增加，多年平均灌溉回歸水約0.4億m3，占實測年徑流量的25%左右，灌溉退水水質較差，一定程度上影響了清水河入黃水質，對河流生態(tài)功能的發(fā)揮有一定影響。

三、區(qū)域功能定位和保護要求

清水河從南到北穿越寧夏南部黃土丘陵區(qū)和中部干旱風沙區(qū)，流域大部分區(qū)域位于中部干旱風沙區(qū)。清水河流域在國家、流域和自治區(qū)層面功能定位見表1，主要為重點生態(tài)功能區(qū)域和旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)區(qū)，保護清水河河流基本生態(tài)功能，維持河道水流連續(xù)性，確保河道不斷流，是目前區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護的主要目標。

四、生態(tài)水量的分析確定

1.生態(tài)水量計算

生態(tài)環(huán)境需水是指將生態(tài)系統(tǒng)結構、功能和生態(tài)過程維持在一定水平所需要的水量，指一定生態(tài)保護目標對應的水生態(tài)系統(tǒng)對水量的需求，包括生態(tài)基流、敏感期生態(tài)需水量、不同時段生態(tài)需水量和全年生態(tài)需水量等指標。清水河生態(tài)需水量是河流基本自然功能維持所需水量，具有自然屬性；而生態(tài)水量又是河流自然功能和社會功能得到均衡發(fā)揮所需水量，具有自然屬性和社會屬性，其生態(tài)流量取決于如何平衡環(huán)境、經(jīng)濟、社會與河湖水資源利用的關系。

相關技術要求和規(guī)范中，生態(tài)基流計算方法主要有Tennant法、90%保證率法、近10年最枯月流量法、流量歷時曲線法、濕周法、7Q10法。

對北方地區(qū)，基本生態(tài)環(huán)境需水量應分非汛期、汛期和冰凍期三個時期分別確定，一般情況下，非汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量應不低于多年平均天然徑流量的10%，汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量可按多年平均天然徑流量的20%～30%確定。非汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量必須能夠滿足水質達標對流量的要求。考慮清水河流域年內徑流特點及水資源開發(fā)利用情況，采用不同時段多年實測和天然流量的10%～20%作為生態(tài)水量。

泉眼山水文站是清水河流域的入河口站，是國控監(jiān)測斷面，本文以該斷面為例，采用不同方法計算清水河生態(tài)基流和基本生態(tài)環(huán)境需水量（見表 2、表 3）。

由表2、表3可以看出，不同方法計算時，生態(tài)流量和基本生態(tài)水量的差別較大，其中生態(tài)流量中QP法的計算結果最小，頻率曲線法計算結果最大，Tennant法計算結果居中?；旧鷳B(tài)水量中Tennant法和頻率曲線法計算結果基本接近。

2.推薦采用生態(tài)水量

在上述河道生態(tài)環(huán)境需水不同方法計算的基礎上，結合全國第三次水資源評價成果以及參考《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》，清水河基本生態(tài)環(huán)境需水量與地表水資源量比例確定為10%～25%；已批復的《黃河流域綜合規(guī)劃》確定清水河干流泉眼山斷面多年平均下泄水量不低于0.9億m3，入黃口水質目標為Ⅳ類；《清水河流域綜合規(guī)劃》按照各河道多年平均徑流量的10%估算，清水河河道內生態(tài)需水量 0.189 億 m3（1956—2000 年）。清水河流域相關成果中都對生態(tài)水量進行過分析。

按照生態(tài)優(yōu)先理念，基本保障常年有水的河段河道不斷流。在此基礎上，維護河流基本生態(tài)功能，統(tǒng)籌協(xié)調供水、防洪與生態(tài)的關系，確保防洪安全和人飲安全，協(xié)調經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的關系，優(yōu)先保障河湖基本生態(tài)功能維持用水；整體考慮規(guī)劃符合性，充分考慮生態(tài)水量與國家及流域規(guī)劃的符合性、與區(qū)域規(guī)劃的協(xié)調性、生態(tài)水量的自然屬性和社會屬性之間的協(xié)調性，以及區(qū)域水資源條件、水資源配置實現(xiàn)的可能性，提出清水河流域生態(tài)水量指標包括生態(tài)基流和汛期、非汛期、冰凍期生態(tài)水量，見表4。

表1 清水河流域涉及的相關規(guī)劃功能定位

表2 清水河生態(tài)基流計算初值

表3 清水河不同時段基本生態(tài)環(huán)境需水量計算初值

表4 清水河基本生態(tài)環(huán)境需水量綜合確定成果

采用表4確定的生態(tài)流量和基本生態(tài)水量，分析清水河泉眼山水文站2007—2016年逐月實測徑流量和逐日流量，各年逐日流量中生態(tài)基流的滿足程度達到100%，不同時期實測徑流量基本生態(tài)需水量滿足程度均達到100%。

五、生態(tài)水量保障措施

針對清水河水資源及生態(tài)環(huán)境狀況，結合生態(tài)水量管控有關要求，從加強農(nóng)業(yè)節(jié)水、面源污染控制、實施生態(tài)調度及生態(tài)流量監(jiān)控等方面，綜合提出生態(tài)水量的保障措施建議。

1.堅持節(jié)水優(yōu)先，大力加強農(nóng)業(yè)節(jié)水

建設高效管道輸配水工程，重點推廣和普及溝灌、噴滴灌和蓄水池結合管灌輸水等高效節(jié)水技術，全面實施大型泵站更新改造和高效節(jié)水改造工程，全面提升農(nóng)業(yè)節(jié)水水平。進一步嚴格控制灌溉面積的無序增長，調整種植結構，加強水源涵養(yǎng)和雨洪水利用。

2.防治面源污染，改善流域生態(tài)狀況

嚴格控制農(nóng)藥、化肥施用量，推廣低毒、低殘留農(nóng)藥，開展農(nóng)作物病蟲害綠色防控和統(tǒng)防統(tǒng)治。推廣水肥一體化技術及精準施肥器具，建設生態(tài)溝渠和人工濕地，降低農(nóng)灌退水污染影響。積極推進小流域綜合治理，繼續(xù)實施退耕還林還草，加大水土流失防治力度，減少入河泥沙，減緩水土流失造成的面源污染對河流水質影響。

3.實施生態(tài)調度，維護河流基本功能

編制流域骨干水庫生態(tài)調度方案，必要時采取水庫除險加固、清淤擴容等措施，實施生態(tài)調度，維護河流基本生態(tài)功能。

4.落實主體責任，強化生態(tài)水量保障

應以生態(tài)水量作為重要約束條件，切實落實生態(tài)水量保障的主體責任，科學編制生態(tài)水量保障實施方案，實施生態(tài)水量適應性管理，建立生態(tài)水量監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)平臺及預警機制，逐步建立并完善生態(tài)水量保障制度。

六、結 論

生態(tài)水量確定應符合區(qū)域水資源實際狀況，符合水資源管理需求，為水資源管理提供支撐。在生態(tài)水量確定時，注重把握最嚴格水資源管理制度、水污染防治行動計劃和河長制最新的河流管理等要求，突出生態(tài)水量的可操作性和可實施性，具有切實可行的保障措施。目前生態(tài)水量的分析和研究在寧夏尚屬于探索階段，沒有統(tǒng)一的計算方法，與河流生態(tài)功能、保護目標等關系較大。另外，在保障河流不斷流的情況下，考慮河流的水環(huán)境目標，進一步分析滿足水質目標要求時的最小流量，結合河流的來水狀況，分析年內該流量的滿足程度，在水量和水質要求不滿足的時間段內，有針對性地提出對重點水利骨干工程的調蓄和調度要求，也是今后生態(tài)流量研究中要重點考慮的問題。本次確定的清水河流域生態(tài)水量及提出的保障措施，僅為流域水資源管理和保護提供參考。■