梅港水文站生態(tài)流量確定及分析

王時(shí)梅，段紅星，殷 勇

（江西省上饒水文局，江西 上饒 334000）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，水資源供需與生態(tài)環(huán)境保護(hù)間的矛盾逐漸突顯，枯水期河流支流生態(tài)流量滿足程度不高，生態(tài)用水安全面臨挑戰(zhàn)。

河湖生態(tài)流量是維系江河湖泊生態(tài)系統(tǒng)的基本要素，是水資源合理開發(fā)利用與河湖水生態(tài)保護(hù)修復(fù)的重要依據(jù)。河湖生態(tài)流量的保障與管理是實(shí)施江河湖泊監(jiān)管和水資源監(jiān)管的重要組成部分。

梅港生態(tài)流量確定和分析將為信江生態(tài)流量提供重要參考依據(jù)，為信江生態(tài)流量保障實(shí)施方案提供相關(guān)斷面生態(tài)流量數(shù)據(jù)。

1 梅港水文站簡介

信江流域位于江西省東北部，發(fā)源于浙贛邊境的玉山縣三清鄉(xiāng)平家源，位于東經(jīng) 118°05′，北緯 28°59′。于余干縣八字咀分東、西兩支注入鄱陽湖，至八字咀河長329km。信江流域水文站網(wǎng)布設(shè)完善，觀測項(xiàng)目齊全，建有梅港、弋陽等31處水文站，158處配套雨量站，同時(shí)布設(shè)62處水質(zhì)監(jiān)測斷面。流域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛。

梅港水文站是國家重要水文站，為信江流域入湖控制站，位于江西省余干縣梅港鄉(xiāng)梅港村，東經(jīng)116°49′，北緯 28°26′，集水面積 15 535km2。1952 年 4 月，由江西省水利局設(shè)立，測驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、降水量、蒸發(fā)量、沙量、水溫、顆分等。流域多年平均降水量為1 832.2mm，歷年實(shí)測年平均徑流量為180.0×108m3，徑流深為1 158.6mm，豐水期主要集中在3～7月，占全年的65.4%，其余各月均占3.4%～7.5%不等，平均徑流量最大月份出現(xiàn)在6月份，為39.3×108m3，占全年21.8%。

2 梅港水文站最小生態(tài)流量分析

梅港實(shí)測系列水文資料大體上反映了斷面上游現(xiàn)狀開發(fā)利用情況下的河道來水水平，可以依此流量計(jì)算河道生態(tài)流量。河道生態(tài)流量用3種方法確定，根據(jù)各種方法計(jì)算成果綜合確定。

（1）方法1：最小連續(xù)30天平均流量法

對(duì)梅港水文站連續(xù)67年（1953～2019年）最小連續(xù)30天平均流量系列進(jìn)行頻率計(jì)算，取90%保證率時(shí)流量值作為河流的最小生態(tài)流量，求得流量值為36.2m3/s，計(jì)算結(jié)果見表1，其相應(yīng)頻率曲線見圖1。

（2）方法 2：7Q10法

7Q10法采用90%保證率連續(xù)7天最小日平均水量作為河流最小生態(tài)流量設(shè)計(jì)值。采用梅港水文站連續(xù)7天最小日平均流量進(jìn)行頻率計(jì)算，求得取90%的流量值為24.2m3/s，計(jì)算結(jié)果見表2，其相應(yīng)頻率曲線見圖2。

表1 梅港水文站最小連續(xù)30天平均流量設(shè)計(jì)值

圖1 梅港水文站連續(xù)最小30天平均流量頻率曲線

（3）方法 3：Tennant法

依據(jù)梅港水文站67年流量系列，得出其多年平均流量為574m3/s。按我省最小生態(tài)流量不低于多年平均流量10%計(jì)算，本次分析按10%推算得出其最小生態(tài)流量為57.4m3/s。

3 信江梅港水文站測驗(yàn)斷面生態(tài)流量確定合理性分析

梅港水文站上游約22km處建有界牌樞紐工程；界牌樞紐工程屬低壩型擋水建筑物，根據(jù)江西省港航管理局界牌航電樞紐管理處提供的運(yùn)行調(diào)度方式，界牌樞紐為徑流式電站，每年汛期4～7月，界牌樞紐根據(jù)鷹潭市防汛抗旱指揮部批復(fù)的度汛方案執(zhí)行。在非汛期8月～次年3月，水庫壩前水位24.00m，來水量通過發(fā)電和泄水閘下泄，按來多少放多少的原則調(diào)度，保持上游水位不變。

表2 梅港水文站最小連續(xù)7天平均流量設(shè)計(jì)值

圖2 梅港站最小連續(xù)7天平均流量頻率曲線

界牌樞紐工程運(yùn)行規(guī)則具體如下：

① 當(dāng)來水量小于300m3/s時(shí)，泄水閘閘門全部關(guān)閉，來水量從電站發(fā)電下泄；

② 當(dāng)來水量為300～l 000m3/s時(shí)，部分泄水閘開啟，多于發(fā)電所需流量由泄水閘下泄；

③ 當(dāng)來水量大于l 000m3/s時(shí)，電站停機(jī)，全部由泄水閘下泄；

④ 當(dāng)來水量大于l 200m3/s時(shí)，閘門全部提離水面，恢復(fù)天然河道；

⑤ 當(dāng)來水量退至700m3/s時(shí)，逐步下閘蓄水。

根據(jù)對(duì)界牌航運(yùn)樞紐上游的弋陽水文站歷年（水文年）年平均流量進(jìn)行分析，選取2003年為設(shè)計(jì)頻率P＝97%典型年對(duì)界牌航運(yùn)樞紐進(jìn)行逐日調(diào)節(jié)計(jì)算。在調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)，界牌航運(yùn)樞紐處逐日來水量采用水文比擬法直接計(jì)算；由于弋陽水文站實(shí)測資料中已反映了上游的工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活用水，因此弋陽水文站至界牌航運(yùn)樞紐區(qū)間用水量不予考慮。通過調(diào)節(jié)計(jì)算，2003年在界牌航運(yùn)樞紐保證下泄水量均大于45m3/s的前提下，界牌航運(yùn)樞紐全年水位均高于通航最低水位要求，同時(shí)滿足發(fā)電、航運(yùn)以及下游用水的需要。

界牌航運(yùn)樞紐控制面積占梅港水文站控制面積的79%，界牌航運(yùn)樞紐至梅港水文站區(qū)間主要支流白塔河主要控制站耙石水文站控制面積占梅港水文站控制面積的20%；設(shè)計(jì)頻率P＝97%典型年2003年界牌航運(yùn)樞紐下泄水量45m3/s后疊加白塔河主要控制站耙石水文站最小生態(tài)流量之和可滿足上下游生產(chǎn)生活用水的要求。因此考慮到本項(xiàng)目上游界牌航運(yùn)樞紐通航水位和上下游生產(chǎn)生活用水的要求，結(jié)合梅港水文站所在河段的水功能區(qū)及該河段沒有需要特殊保護(hù)的水生生物等生態(tài)敏感對(duì)象等因素，本文采用Tennant法計(jì)算河道內(nèi)最小生態(tài)需水量，即57.4m3/s作為河道內(nèi)最小生態(tài)需水量是基本合理的。

4 斷面生態(tài)流量（水量）滿足程度分析

根據(jù)控制斷面1953～2019年水文系列實(shí)測月均流量數(shù)據(jù)和1953～2019年實(shí)測日均流量數(shù)據(jù)，對(duì)已確定的生態(tài)流量以及基本生態(tài)水量的月均和日均滿足程度進(jìn)行分析，詳見表3。

表3 梅港斷面生態(tài)流量（水量）分析一覽表

4.1 生態(tài)流量滿足程度分析

① 月均流量滿足程度分析

通過收集梅港斷面1953～2019年月均流量數(shù)據(jù)，按生態(tài)流量進(jìn)行滿足程度評(píng)價(jià)，分析結(jié)果表明斷面生態(tài)流量月滿足程度為95.7%。

② 歷年最小月平均流量滿足程度分析

通過對(duì)梅港斷面1953～2019年歷年最小月平均流量數(shù)據(jù)進(jìn)行滿足程度評(píng)價(jià)，小于57.4m3/s的月份共有34天，分析結(jié)果表明斷面生態(tài)流量月滿足程度為95.8%。

③ 日均流量滿足程度分析

根據(jù)收集梅港斷面2012～2016年日徑流量數(shù)據(jù)，按生態(tài)流量進(jìn)行滿足程度評(píng)價(jià)，分析結(jié)果表明梅港控制斷面近5年生態(tài)流量日均滿足程度分別為100%、99.7%、100%、100%、100%。

依據(jù)1953～2019年67年實(shí)測資料看，共有1 650天日平均流量小于57.4m3/s，大于57.4m3/s的天數(shù)為22 814天，總天數(shù)為24 464天，日均流量滿足度保證率為93.2%，達(dá)到90%的保證需求。

4.2 基本生態(tài)水量滿足程度分析

梅港斷面基本生態(tài)水量保障程度汛期為100%，非汛期為97%，全年為100%。

5 結(jié)語

通過以上3種方法計(jì)算分析，綜合確定按最小生態(tài)流量不低于多年平均流量10%，計(jì)算梅港生態(tài)流量為57.4m3/s，并對(duì)確定的生態(tài)流量進(jìn)行了合理性分析和滿足度分析，滿足度均大于90%，成果基本合理。