拜城縣卡木斯浪河生態(tài)流量指標(biāo)探析

李 楠

（阿克蘇水文勘測局，新疆 阿克蘇 843000）

1 概況

卡木斯浪河發(fā)源于哈爾克他烏山帶冰川群，流域面積為2280 km2，河流平均寬約0.25 km，全長127 km，平均縱坡27.2‰。該河主要以冰川融水、地下水和暴雨洪水為補(bǔ)給源，其中以冰川融水補(bǔ)給。流域內(nèi)現(xiàn)有人口為8.77 萬人，其中城鎮(zhèn)人口為2.28 萬人，農(nóng)業(yè)人口為6.49 萬人。

2 水資源開發(fā)利用分析

2.1 水資源利用情況

拜城縣卡木斯浪河上游有卡木魯克水文站，在卡木魯克水文站以上14.8 km 建有卡木魯克引水渠首，設(shè)計(jì)引水流量0.3 m3/s,控制0.28 萬畝灌溉面積，每年2 月～11 月引取河水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，其余時(shí)間不引水,年引水量占總引水量的0.5%；在水文站以下4.8 km 處建有米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首，主要解決米吉克鄉(xiāng)灌區(qū)6.5 萬畝灌溉面積的農(nóng)業(yè)用水問題，進(jìn)水閘最大可引水流量8.4 m3/s，年引水量占總引水量的5.2%；在水文站以下8.8 km處建有紅旗北干渠渠首，主要解決布隆鄉(xiāng)、拜城鎮(zhèn)、亞吐爾鄉(xiāng)、托克遜鄉(xiāng)、賽里木鎮(zhèn)等31 萬畝農(nóng)田灌溉用水問題，最大引水流量8 m3/s，年引水量1.62 億m3，占總引水量的23%。各渠首年徑流情況見表1。

表1 卡木斯浪河渠首斷面設(shè)計(jì)年徑流量

2.2 河流生態(tài)流量（水量）保障現(xiàn)狀

拜城縣卡木斯浪河流域現(xiàn)狀年引水量按照“三條紅線”限額水量，控制為2.056 億m3，2020年總用水量為1.89 億m3以內(nèi)。通過調(diào)查，卡木斯浪河現(xiàn)狀無入河排污口，全年水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類。

3 控制斷面與計(jì)算方法選擇

3.1 控制斷面選擇

本次確定河段起點(diǎn)為卡木魯克引水渠首以上河段，終點(diǎn)為匯入木扎提河，全長127 km?？舅估撕颖O(jiān)測水量控制斷面為卡木魯克水文站，引取水量控制斷面：一是卡木魯克引水渠首（永久性水工建筑物取水口），二是米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首（永久性水工建筑物），三是紅旗北干渠引水渠首（永久性水工建筑物）。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)除了三座引水渠外，無任何濕地、水源地等保護(hù)對象。生態(tài)流量目標(biāo)主要控制斷面為卡木魯克水文站、卡木魯克引水渠首斷面、米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首、紅旗北干渠引水渠首。

3.2 目標(biāo)指標(biāo)

河流生態(tài)流量（水量）包括兩個(gè)方面：一是不斷流河段的生態(tài)流量，二是具有特定生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的敏感生態(tài)需水?？舅估撕佣问遣粩嗔骱佣?，目前沒有特定生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的敏感生態(tài)需水，所以，本次只分析不斷流河段的生態(tài)基流，采用日平均流量評價(jià)保障情況。

3.3 計(jì)算方法

Tennant 法屬于水文學(xué)計(jì)算法的一種，即將河流多年平均流量的10%～30%作為生態(tài)基流，該法適用于水文資料系列較長的河流。流域內(nèi)的卡木魯克水文站設(shè)立于1956年10 月，是卡木斯浪河水量、水質(zhì)控制站，具有63年完整實(shí)測資料，滿足計(jì)算要求。

按照《水利水電建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則》（SL 525-2011）規(guī)定，對于河道生態(tài)基流的確定，原則上按多年平均流量的10%～20%確定。

生態(tài)流量（水量）：分為冰封期（12 月～3 月）、平水期（4 月～5 月、10 月～11 月）、汛期（6 月～9 月）或汛期、非汛期。計(jì)算方法首先選取Q90(頻率90%)保證率方法，計(jì)算冰封期生態(tài)流量（水量）時(shí)，只采取長系列水文數(shù)據(jù)中的12 月～3 月徑流數(shù)據(jù)作為核算依據(jù)；計(jì)算平水期生態(tài)流量（水量）時(shí)，只采取長系列水文數(shù)據(jù)中的4 月～5 月和10 月～11 月徑流數(shù)據(jù)作為核算依據(jù)；計(jì)算汛期生態(tài)流量（水量）時(shí)，只采取長系列水文數(shù)據(jù)中的6 月～9 月徑流數(shù)據(jù)作為核算依據(jù)。得到的生態(tài)流量（水量）目標(biāo)應(yīng)計(jì)算占該斷面多年平均天然徑流量的比值，并與Tennant 法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，最終確定推薦的生態(tài)流量（水量）目標(biāo)，偏差度不宜超過30%。

4 卡木斯浪河生態(tài)流量計(jì)算

多年平均徑流量的百分率法（Tennant 法）是采用年徑流量系列的平均值乘以生態(tài)基流百分?jǐn)?shù)得到的，Tennant 法不同河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對應(yīng)的流量百分比見表2，生態(tài)流量年內(nèi)豐水期按多年平均的30%計(jì)算，年內(nèi)枯水期按多年平均的20%計(jì)算。年內(nèi)按豐、枯期河道生態(tài)需水考慮，相對比較合理。

表2 Tennant 法不同河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對應(yīng)的流量百分比

保證率法屬水文學(xué)計(jì)算法的一種，一般采用90%保證率下最枯月平均流量作為生態(tài)基流。保證率法比較適合水量較小，同時(shí)開發(fā)利用程度較高的河流，要求有較長序列（一般不低于30年）的水文觀測資料。根據(jù)90%保證率的最小月徑流量，計(jì)算河道最小生態(tài)基流量。采用如下計(jì)算公式：

式中：Wr為河道最小生態(tài)基流量；Min(wil)p=90%為90%保證率的最小月徑流量。

本次采用卡木魯克水文站1956年～2019年的實(shí)測徑流量資料，選取每年最小月平均流量值，換算成月徑流量，計(jì)算出各月平均徑流量，繪制頻率曲線。理論頻率曲線采用P-Ⅲ型曲線，頻率計(jì)算的均值采用63年年徑流量的算術(shù)平均值，CV、CS值采用適線法確定，并在適線時(shí)，考慮理論頻率與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)擬合較好，同時(shí)也兼顧到統(tǒng)計(jì)參數(shù)的確定和推求最小月徑流量是否合理。通過公式（1）計(jì)算，得到90%保證率的最小月徑流量，計(jì)算Q90 月均流量占同時(shí)段多年平均流量百分比，用Tennant法比較卡木魯克站Q90 月均流量，確定卡木魯克斷面生態(tài)流量目標(biāo)值。

卡木斯浪河第一段為卡木魯克水文站以上河段，（經(jīng)資料分析卡木魯克渠首引水量占渠首的引水量的0.5%，可以忽略不計(jì)，選用水文站的資料作為下泄流量計(jì)算）。

卡木魯克渠首Q90 引水后下泄流量（按卡木魯克水文站Q90月均流量計(jì)算）為2.87 m3/s；卡木魯克渠首Q90 下泄流量占同時(shí)段多年平均流量百分比，按照卡木魯克渠首Q90 下泄流量占卡木魯克站的各時(shí)段多年平均流量一個(gè)百分比值；卡木魯克渠首確定生態(tài)流量目標(biāo)值冰封期（12 月～3 月1.08 m3/s）、平水期（4 月～5 月4.77 m3/s、10 月～11 月14.46 m3/s）、汛期（6 月～9 月1.82 m3/s）采用卡木魯克站確定生態(tài)流量目標(biāo)值占百分比和各時(shí)段多年平均流量的乘積。

米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首Q90 引水后下泄流量：米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首用水量占渠首引水量的5.2%，選用卡木魯克站各時(shí)段多年平均流量值乘以94.8%得到米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首Q90 下泄流量值；米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首確定生態(tài)流量目標(biāo)值冰封期（12 月～3 月0.54 m3/s）、平水期（4 月～5 月1.62 m3/s、10 月～11 月0.65 m3/s）、汛期（6 月～9 月4.12 m3/s）。采用米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首Q90 下泄流量（按94.8%計(jì)算）米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首下泄斷面確定生態(tài)流量目標(biāo)值占百分比的乘積。

紅旗干渠引水渠首Q90 引水后下泄流量:根據(jù)實(shí)測引水資料算出引水百分比為23%，其中（12 月～3 月占2%）、（4 月～5月占5%、）、（10 月～11 月占2.0%）、（6 月～9 月占14.0%）。

根據(jù)米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首的引水量百分比（5.2%）和紅旗干渠引水渠首引水比（23%）得到兩渠首共引水比值為28.2%，紅旗干渠引水渠首Q90 下泄流量（按卡木魯克站Q90下泄流量71.8%計(jì)算）；紅旗干渠引水渠首確定生態(tài)流量目標(biāo)值冰封期（12 月～3 月0.41 m3/s）、平水期（4 月～5 月1.23 m3/s、10 月～11 月0.5 m3/s）、汛期（6 月～9 月3.12 m3/s）。采用紅旗北干渠引水渠首Q90 下泄流量（按木魯克站Q90 下泄流量71.8%計(jì)算）紅旗干渠引水渠首下泄斷面確定生態(tài)流量目標(biāo)值占百分比的乘積。

計(jì)算成果見表3。項(xiàng)目區(qū)生活用水不從河道取水，下泄生態(tài)流量時(shí)段均超過生態(tài)流量目標(biāo)值，對90%生活供水、75%工農(nóng)業(yè)供水基本沒有影響。

表3 頻率90%各時(shí)段月均流量表

由表3 可知，卡木魯克引水渠首和卡木魯克水文站控制流量一樣，12 月～3 月斷面控制流量1.08 m3/s，4 月～5 月斷面控制流量4.77 m3/s，6 月～9 月斷面控制流量14.5 m3/s，10 月～11 月斷面控制流量1.82 m3/s；亞塔什引水渠首斷面12 月～3 月斷面控制流量0.54 m3/s，4 月～5 月斷面控制流量1.62 m3/s，6 月～9月斷面控制流量4.12 m3/s，10 月～11 斷面控制流量0.65 m3/s；紅旗干渠引水渠首斷面12 月～3 月斷面控制流量0.41 m3/s，4月～5 月斷面控制流量1.23 m3/s，6 月～9 月斷面控制流量3.12 m3/s，10 月～11 斷面控制流量0.50 m3/s。

5 結(jié)語

經(jīng)過兩種方法分析探討：確定卡木魯克引水渠首、卡木魯克水文站斷面枯水期（10 月～3 月）河道生態(tài)需水日均流量為2.87 m3/s～3.45 m3/s,豐水期（4 月～9 月）河道生態(tài)需水日均流量為5.69 m3/s～14.5 m3/s。米吉克鄉(xiāng)亞塔什引水渠首斷面枯水期（10 月～3 月）河道生態(tài)需水日均流量為2.72 m3/s～3.27 m3/s,豐水期（4 月～9 月）河道生態(tài)需水日均流量為5.39 m3/s～13.8 m3/s。紅旗北干渠渠首斷面枯水期（10 月～3 月）河道生態(tài)需水日均流量為2.06 m3/s～2.48 m3/s,豐水期（4 月～9 月）河道生態(tài)需水日均流量為4.09 m3/s～10.4 m3/s。計(jì)算方法供同類項(xiàng)目進(jìn)行借鑒。