安徽省新安江流域主要控制斷面目標(biāo)生態(tài)水量分析

黃 軍

(安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230088)

安徽省新安江流域地處錢塘江流域上游，是安徽省境內(nèi)三大流域之一。新安江發(fā)源于安徽省黃山市休寧縣境內(nèi)，東入浙江省西部，經(jīng)淳安至建德與蘭江匯合，東北流入錢塘江。流域山水秀美、氣候宜人、宜游宜居，是長(zhǎng)三角地區(qū)重要的飲用水源地和生態(tài)屏障，是我國(guó)現(xiàn)階段不可多得且亟須保護(hù)的水生態(tài)區(qū)域之一。

良好生態(tài)環(huán)境是普惠的民生福祉，保障河湖生態(tài)水量是加強(qiáng)水資源開發(fā)利用管控、推進(jìn)河湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)的基本要求，事關(guān)生態(tài)文明建設(shè)和水利改革發(fā)展全局。貫徹落實(shí)全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)會(huì)議的精神，堅(jiān)持生態(tài)惠民、生態(tài)利民、生態(tài)為民，不斷滿足新安江流域人民日益增長(zhǎng)的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要，開展安徽省新安江流域主要控制斷面目標(biāo)生態(tài)水量分析，旨在為保護(hù)新安江河流生態(tài)、協(xié)調(diào)河流生態(tài)環(huán)境功能與社會(huì)服務(wù)功能以及流域生態(tài)水量調(diào)度提供技術(shù)依據(jù)。

1 控制斷面選擇

根據(jù)生態(tài)保護(hù)要求和基礎(chǔ)資料條件，重要控制斷面確定原則[1]主要包括：

a.以新安江干流和一級(jí)支流為研究重點(diǎn)，結(jié)合流域重要生態(tài)敏感區(qū)和保護(hù)對(duì)象分布情況，選擇資料系列長(zhǎng)度超過30年的水文站作為主要控制斷面。

b.與《安徽省水資源綜合規(guī)劃》《新安江流域水量分配方案》、安徽省第三次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)中確定的生態(tài)流量控制斷面相銜接，綜合考慮確定。

按照以上原則，最終確定新安江干流的屯溪斷面、支流的率水月潭斷面和練江漁梁斷面為分析的重要控制斷面。流域主要水文站點(diǎn)分布見圖1。

圖1 流域主要水文站點(diǎn)分布

2 重要涉水敏感區(qū)生態(tài)調(diào)查

2.1 重要涉水敏感區(qū)

河流重要的生態(tài)敏感保護(hù)目標(biāo)主要包括國(guó)際和國(guó)家重要濕地，國(guó)家和省級(jí)濕地公園，國(guó)家和省級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)，以及涉水的國(guó)家和省級(jí)自然保護(hù)區(qū)，國(guó)家級(jí)和省級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)，省級(jí)森林公園，世界、國(guó)家和省級(jí)地質(zhì)公園等；魚類越冬場(chǎng)、產(chǎn)卵場(chǎng)和索餌場(chǎng)(三場(chǎng))、洄游通道，珍稀、瀕危、特有水生動(dòng)植物等；社會(huì)熱點(diǎn)關(guān)注的涉水自然、人文歷史景觀等。

2.2 重要保護(hù)魚類及生物特性

保護(hù)區(qū)內(nèi)魚類以溪流物種為主，物種組成相對(duì)簡(jiǎn)單，環(huán)境敏感性高，種群豐度較低，抵御環(huán)境干擾的能力差，種群遭受破壞后難以恢復(fù)。保護(hù)區(qū)內(nèi)支流上游分布有魚類產(chǎn)卵場(chǎng)，干流(歙縣段)主要分布有魚類索餌場(chǎng)和越冬場(chǎng)。

3 主要控制斷面目標(biāo)生態(tài)需水量分析

3.1 生態(tài)基流分析

生態(tài)基流是河流基本生態(tài)環(huán)境需水量的最小值，是指維持河湖給定的生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境功能不喪失，需要保留在河道內(nèi)的最小流(水)量，用月均流量(或水量)表征。河道內(nèi)基本生態(tài)環(huán)境需水量是河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水要求的下限值。

依據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》(SL/Z 712—2014)，河流基本生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算方法主要包括QP法、流量歷時(shí)曲線法、Tennant法、頻率曲線法以及濕周法等[3]。本次屯溪、月潭、漁梁控制斷面生態(tài)基流分析采用QP法[4]進(jìn)行計(jì)算，P值取90%。街口水文站生態(tài)基流直接采用水利部批復(fù)后的《新安江流域水量分配方案》(水資源函〔2018〕7號(hào))中的相關(guān)成果。

依據(jù)屯溪、月潭、漁梁控制斷面1956—2016年最小月徑流過程進(jìn)行排頻，其生態(tài)基流分別為5.18m3/s、1.59m3/s和1.89m3/s。街口斷面生態(tài)基流為7.7m3/s。

3.2 敏感期生態(tài)需水分析

3.2.1 敏感期確定

a.河流濕地生態(tài)敏感期為豐水期的洪水期間，根據(jù)安徽省新安江流域主要控制斷面實(shí)測(cè)水文資料分析，流域豐水期確定為4—7月。

根據(jù)流域魚類資源調(diào)查、水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)基本情況調(diào)查和月潭水庫(kù)生態(tài)影響評(píng)價(jià)報(bào)告水生態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查等基本資料，流域內(nèi)尚有原纓口鰍、馬口魚、沙塘鱧、大眼華鳊、棒花魚、黃顙魚等其他具有保護(hù)價(jià)值或經(jīng)濟(jì)價(jià)值的魚類，其繁殖期主要集中在4—9月。

3.2.2 分析方法

敏感期生態(tài)需水重點(diǎn)分析河流濕地及主要保護(hù)魚類需水，敏感期生態(tài)需水量根據(jù)兩類需水過程外包線確定，按月統(tǒng)計(jì)。

a.河流濕地生態(tài)需水。河流濕地生態(tài)需水可用最小洪峰流量(qw)、豐水期天數(shù)(D)、必需的總洪水歷時(shí)(d)表征。最小洪峰流量采用濕周法，即采用濕周率為100%時(shí)的流量；敏感時(shí)段的總天數(shù)為該流域的豐水期天數(shù)。計(jì)算公式如下：

WW=(D-d)max(qb，W′)+dMax(qw，W′)

(1)

式中：WW為敏感期河流濕地及河谷林草生態(tài)需水量,m3；qb為生態(tài)基流,m3/s；qw為最小洪峰流量,m3/s；D為豐水期天數(shù)，日；d為必需的總洪水歷時(shí)，日；W′為輸沙需水量，m3，在不考慮輸沙水量的河流，此項(xiàng)為0。

b.主要保護(hù)魚類生態(tài)需水。主要保護(hù)魚類生態(tài)需水采用生物需求法計(jì)算。依據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》(SL/Z 712—2014)，對(duì)于有水生生物物種不同時(shí)期對(duì)水量需求資料的，水生生物需水量可采用下列公式計(jì)算：

Wi=max(Wij)

(2)

式中：Wi為水生生物第i月需水量，m3；Wij為第i月第j種生物需水量，m3。

根據(jù)物種保護(hù)的要求，可以是一種或多種物種。實(shí)際計(jì)算中，可根據(jù)實(shí)測(cè)資料和相關(guān)參考資料確定生物物種生存、繁殖需要的流速范圍，再依據(jù)流速-流量關(guān)系曲線，確定對(duì)應(yīng)的流量范圍，進(jìn)而計(jì)算得到Wij。

當(dāng)水生生物保護(hù)物種為多個(gè)時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算各保護(hù)物種的需水量，并取外包值。

本次屯溪、月潭和漁梁3個(gè)斷面敏感期生態(tài)需水在采用上述計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合斷面水位-流量關(guān)系曲線分析，考慮水生生物生存空間需求后綜合確定。街口斷面因缺乏相關(guān)資料，不單獨(dú)進(jìn)行敏感期生態(tài)需水分析。

3.2.3 主要分析成果

a.河流濕地生態(tài)需水。新安江屯溪、漁梁以及月潭斷面河流濕地及河谷林草生態(tài)需水計(jì)算參數(shù)匯總及主要計(jì)算成果見表1、圖2。

圖2 河流濕地及河谷林草生態(tài)需水計(jì)算成果

表1 河流濕地及河谷林草生態(tài)需水計(jì)算相關(guān)參數(shù)

b.主要保護(hù)魚類生態(tài)需水。根據(jù)生態(tài)調(diào)查資料，主要控制斷面所在河道保護(hù)魚類以流水類群為主，魚類產(chǎn)卵場(chǎng)主要分布于支流上游，干流主要為魚類索餌和越冬場(chǎng)所。從繁殖習(xí)性分析，主要保護(hù)魚類多為產(chǎn)黏沉性卵類群，產(chǎn)卵時(shí)間集中在春夏季，也有部分種類晚至秋季，親魚繁殖時(shí)需要一定的急流或流水條件刺激。

綜合考慮主要控制斷面4—7月、8月和9月的逐日流量、水位資料以及過水?dāng)嗝嫘螒B(tài)情況，結(jié)合各月最小洪峰流量對(duì)應(yīng)水位，繪制各控制斷面水位-流量以及流速-流量關(guān)系曲線。根據(jù)各河段保護(hù)魚類生物習(xí)性調(diào)查，其適宜流速范圍一般在0.05～0.50m/s之間，棲息地適宜水深下限為魚類體長(zhǎng)的2～3倍，基本在60～100cm之間。根據(jù)斷面水文特性、過水?dāng)嗝嫘螒B(tài)和“三場(chǎng)”分布具體情況，綜合考慮適宜流速、適宜水深，并對(duì)最小洪峰流量對(duì)應(yīng)水位以下低水位進(jìn)行分析，確定各控制斷面主要保護(hù)魚類適宜流速、適宜生態(tài)流量和對(duì)應(yīng)水深，見表3。

表2 新安江流域主要保護(hù)魚類適宜生態(tài)流量

根據(jù)屯溪、月潭、漁梁控制斷面所在河段魚類生態(tài)敏感期(4—9月)適宜生態(tài)流量分析成果，確定控制斷面主要保護(hù)魚類敏感期生態(tài)需水量見圖3。

圖3 各控制斷面敏感期主要保護(hù)魚類生態(tài)需水量

3.3 主要控制斷面目標(biāo)生態(tài)需水量

目標(biāo)生態(tài)需水量是指維持河湖給定的生態(tài)保護(hù)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境功能正常發(fā)揮，需要保留在河道內(nèi)的水量(流量、水位、水深)及其過程，包括不同時(shí)段需水量和全年需水量等指標(biāo)。綜合考慮生態(tài)基流、敏感期生態(tài)需水的生態(tài)需水過程，取兩者外包，確定新安江流域各斷面目標(biāo)生態(tài)環(huán)境需水量成果，見表3。

表3 主要控制斷面目標(biāo)生態(tài)需水量分析成果 單位：萬m3

3.4 需水目標(biāo)可達(dá)性分析

利用新安江流域水文資料和水資源開發(fā)利用調(diào)查資料，對(duì)比2007—2016年水文系列的實(shí)測(cè)徑流量與生態(tài)基流、敏感期生態(tài)水量、不同時(shí)段(汛期和非汛期)目標(biāo)生態(tài)水量、全年目標(biāo)生態(tài)水量，評(píng)價(jià)河流主要控制斷面生態(tài)用水滿足程度[6]。

經(jīng)對(duì)比分析，屯溪、月潭、漁梁水文站日均流量保障程度分別為97.6%、94.1%和99.7%。屯溪、月潭、漁梁水文站2007—2016年多年平均實(shí)測(cè)徑流量分別為33.18億m3、12.24億m3和14.89億m3。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，3個(gè)斷面全年、汛期、非汛期水量均滿足目標(biāo)生態(tài)水量要求。

4 結(jié) 語

研究流域主要控制斷面目標(biāo)生態(tài)水量可促進(jìn)新安江流域生態(tài)功能進(jìn)一步發(fā)揮，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要引擎之一的長(zhǎng)三角地區(qū)提供強(qiáng)有力支撐，實(shí)現(xiàn)“在保護(hù)中發(fā)展，在發(fā)展中保護(hù)”，具有重要意義。研究形成的新安江流域目標(biāo)生態(tài)水量調(diào)查分析成果，可作為保護(hù)新安江河流生態(tài)、協(xié)調(diào)河流生態(tài)環(huán)境功能與社會(huì)服務(wù)功能以及流域生態(tài)水量調(diào)度的技術(shù)依據(jù)，也可為安徽省其他流域開展此項(xiàng)工作提供借鑒。