大通河流域水生態(tài)監(jiān)測研究分析

摘要：大通河發(fā)源于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻縣境內(nèi)托萊南山的日哇阿日南側(cè)，流經(jīng)青海、甘肅兩省，是湟水最大支流，也是黃河流域重要二級支流，大通河流域水生態(tài)水環(huán)境的研究分析，對我省落實習(xí)近平總書記生態(tài)文明思想、推進(jìn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展有著重要意義。本文從水資源開發(fā)利用、水生生物、水質(zhì)、水文要素、生態(tài)流量等方面著手，研究分析大通河流域水生態(tài)水環(huán)境情況，為加流域生態(tài)文明建設(shè)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大通河流域;水生態(tài)水環(huán)境;水文要素;生態(tài)流量

1、基本情況

大通河是湟水最大支流，發(fā)源于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻縣境內(nèi)托萊南山的日哇阿日南側(cè)，向東南流經(jīng)武松塔拉、青石咀、門源縣（浩門鎮(zhèn)）和甘肅省天祝藏族自治縣天堂鎮(zhèn)、永登縣連城鎮(zhèn)、河橋鎮(zhèn)、紅古區(qū)窯街鎮(zhèn)、海石灣鎮(zhèn)，出享堂峽注入湟水，全長574.12km，流域面積15133km2，河源至河口平均比降3.58‰。

大通河流域地處青藏高原東北邊緣，河源海拔4812m，河口海拔1727m，流域以青海門源和甘肅連城為界分為上、中、下游。上游主要支流有唐莫日曲、可可賽河、娘姆作溝、拉巴曲、武松塔拉河、薩拉溝、萊斯圖曲、永安西河;中游主要有老虎溝、討拉溝河、塔里花溝、珠固寺溝、浪士當(dāng)溝、扎龍溝、金沙峽、水磨溝等;下游河段無較大支流匯入。東接黃土高原，西南為柴達(dá)木盆地，南靠湟水谷地，北臨河西走廊，地形受祁連山褶皺帶影響，呈現(xiàn)西北高、東南低，河谷深窄，地勢低平的特征。大通河屬山區(qū)性河流，干流兩岸支流呈羽毛狀水系，分布較均勻。

2、水資源開發(fā)利用

2.1水利工程

目前大通河流域已建、在建電站31座，總裝機容量671.08MW，年發(fā)電量29.24億kW·h，其中中型電站5座，小型電站26座，包括干流主要控制性水利工程為納子峽水電站和石頭峽水電站。大通河流域現(xiàn)狀通水的主要跨流域調(diào)水工程有引硫濟金、引大入秦工程，規(guī)劃在建的跨流域調(diào)水工程為引大濟湟工程。

2.2供用水情況

根據(jù)第三次全國水資源調(diào)查評價初步成果，2010～2016年大通河流域年均供水量為3.98億m3，其中流域內(nèi)供水量為1.35億m3，流域外供水量為2.64億m3。流域內(nèi)供水量中地表水供水量為1.24億m3，地下水供水量為0.11億m3。其中，2016年大通河流域總供水量4.20億m3，水資源開發(fā)利用率14%。

2010～2016年大通河流域內(nèi)各部門評價總用水量1.35億m3，其中農(nóng)田灌溉用水9544萬m3，占總用水量的70.6%，是第一用水大戶;工業(yè)用水1613萬m3，占11.9%;林牧漁畜用水1348萬m3，占9.99%;生活用水687萬m3，占總用水量的5.1%;建筑業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)用水216m3，占總用水量的1.6%;城鎮(zhèn)生態(tài)用水45萬m3，占總用水量的0.33%。

2.3社會經(jīng)濟

大通河流域包括甘肅、青海兩省所轄的10個縣1個區(qū)的全部和部分地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，大通河流域內(nèi)總?cè)丝?6.7萬人，其中城鎮(zhèn)人口13.5萬人，主要集中在紅古區(qū)，城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诘?8.9%;農(nóng)牧業(yè)人口33.萬人，主要集中在門源縣和永登縣境內(nèi)，農(nóng)牧業(yè)人口占總?cè)丝诘?1.1%。在總?cè)丝谥袧h族占45%，回族占40%，藏族占10%，其它民族占5%。流域內(nèi)以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)牧結(jié)合，有耕地6.39萬hm2，有效灌溉面積1.65萬hm2，耕地灌溉率為25.8%。

3、水生生物

3.1歷史狀況

根據(jù)2008年4月石頭峽水電站、2008年10月和2009年4月仙米水電站上游80km范圍開展的相關(guān)調(diào)查情況，大通河石頭峽段水域浮游植物有24屬，個體數(shù)量為83.21萬個/L;浮游動物共有4種，個體數(shù)量為8.46個/L;魚類有7種，珍稀保護(hù)種為花斑裸鯉、擬鯰高原鰍、厚唇裸重唇魚等。仙米水電站上游段水域浮游植物有26屬，個體數(shù)量為16.04萬個/L;浮游動物10種，個體數(shù)量為5.42個/L;水生維管束植物有4種;魚類有9種，珍稀保護(hù)種為花斑裸鯉、擬鯰高原鰍、厚唇裸重唇魚、黃河裸裂尻。

3.2保護(hù)區(qū)情況

大通河主要保護(hù)區(qū)有祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)和甘肅連城國家級自然保護(hù)區(qū)，兩個保護(hù)區(qū)主要保護(hù)對象為天然青杄及其森林生態(tài)系統(tǒng)、天然祁連圓柏及其森林生態(tài)系統(tǒng)。其中，祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)有哺乳動物5目，鳥類9目，國家重點保護(hù)野生動物32中，國家一級保護(hù)動物有梅花鹿、斑尾榛雞、金雕、黑鸛、馬麝5種，國家二級保護(hù)動物28種;區(qū)內(nèi)魚類及其生境;甘肅連城國家級自然保護(hù)區(qū)有各類植物109科、444屬、1397種，有哺乳動物有5目、12科、24種，有鳥類9目、21科、64種，有國家重點保護(hù)的野生動物32種。

4、水質(zhì)狀況

天堂寺地表水水質(zhì)站建立于2013年，是大通河中游青海、甘肅的省界站點，具有代表性。根據(jù)天堂寺水質(zhì)站2013-2019年監(jiān)測數(shù)據(jù)，大通河水質(zhì)雙指標(biāo)評價維持在Ⅱ～Ⅲ類。氨氮年平均值范圍為0.116～0.63 mg/L，高錳酸鹽指數(shù)年平均值范圍為1.64～2.30 mg/L，單因子評價（總氮、糞大腸菌群不參評）水質(zhì)范圍為Ⅱ～Ⅲ類水水質(zhì)。

5、水文要素

目前，大通河流域自上而下分別設(shè)有尕日得、青石嘴、天堂、連城、享堂五個水文站，主要監(jiān)測的水文要素有水位、流量、降水、蒸發(fā)及冰情，本次選取典型站點天堂水文站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。天堂水文站位于甘肅省天?？h天堂鎮(zhèn)，始建于1958年1月1日，集水面積12574km2，距河口（湟水）距離100km。

天堂水文站歷年最高水位 2264.31m，最低水位2260.50m，平均水位2261.73m;歷年最大年徑流量40.04億m3，歷年最小年徑流量 16.40億m3，多年平均實測徑流量25.20億m3;平均年降水量467.3mm，歷年最大645.5 mm，歷年最小311.2 mm;平均年蒸發(fā)量1098.5mm，歷年最大1283.9 mm，歷年最小893.9 mm。

對天堂站自建站以來歷年最大洪峰流量進(jìn)行P-Ⅲ型頻率曲線計算，見圖5-1。得出不同頻率下的洪峰流量，分析推算出天堂站百年一遇洪峰流量為1380m3/s。點繪天堂站歷年降水量過程及差積曲線圖，見圖5-2。從圖中得出該站降水量略有增大，總體趨勢平穩(wěn)，差積曲線過程完整，變化符合規(guī)律。

6、生態(tài)流量計算分析

6.1生態(tài)流量內(nèi)涵

按照《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（SL/Z712-2014）規(guī)定，河道內(nèi)生態(tài)需水量包括河道內(nèi)基本生態(tài)需水量和河道內(nèi)目標(biāo)生態(tài)需水量，其中河道內(nèi)基本生態(tài)需水量指維持河流、給定的生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)所對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境功能不喪失，需要保留在河道內(nèi)的最小水量，是河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水要求的下限值;河道內(nèi)目標(biāo)生態(tài)需水量是指河流給定的生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)所對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境功能正常發(fā)展，需要保留在河道內(nèi)的水量，是河道外經(jīng)濟社會消耗河流水量的控制值。生態(tài)流量是滿足水電工程下游河段保護(hù)目標(biāo)生態(tài)需水基本要求的流量及過程。水生生態(tài)需水是指維系水電工程下游河段水生生態(tài)系統(tǒng)基本穩(wěn)定所需的流量及過程。水生生態(tài)基流是指維系水電工程下游河段水生生物棲息地基本質(zhì)量的最小流量。水環(huán)境需水是指維系水電工程下游河段水環(huán)境功能及水質(zhì)目標(biāo)需求所需的流量。

6.2生態(tài)流量計算

生態(tài)流量的計算以生態(tài)需水量計算為基礎(chǔ)。按照《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，生態(tài)需水量計算方法推薦有“Qp法”、“流量歷時曲線法”、“7Q10法”、“近10年最枯月平均流量法”、“Tennant法”、“頻率曲線法”等。本次生態(tài)徑流量計算選取典型站點天堂水文站的全國第三次水資源調(diào)查評價的1956～2016年天然徑流系列成果，依據(jù)生態(tài)流量（水量）確定的原則與方法，開展大通河生態(tài)基流計算分析。

1. Tennant法

又稱蒙大拿法，是依據(jù)觀測資料建立和流量和河流生態(tài)環(huán)境狀況之間的經(jīng)驗關(guān)系，用歷史流量資料就可以確定年內(nèi)不同時段的生態(tài)需水量的方法。該法使用簡單、方便?？筛鶕?jù)水資源特點和開發(fā)利用現(xiàn)狀合理取值，選擇合適的生態(tài)環(huán)境流量百分比。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4.2-1。

2. Qp法

又稱不同頻率最枯月平均值法，以節(jié)點長序列（n≥30年）天然月平均流量或徑流量為基礎(chǔ)，用每年的最枯月排頻，選擇不同頻率下的最枯月平均流量或徑流量作為節(jié)點基本生態(tài)需水量的最小值。Qp法根據(jù)河湖水資源開發(fā)利用程度、規(guī)模、來水情況等實際情況確定，宜取90%或95%。對于季節(jié)性河流，可將由于季節(jié)性造成的無水期排除在外，只采用天然徑流量的月份排頻得到。

3. 流量歷時曲線法

利用歷史流量資料構(gòu)建各月流量歷時曲線，應(yīng)以90%或95%保證率對應(yīng)流量作為基本生態(tài)需水量的最小值。該方法需要至少20年的日均流量資料。

通過Tennant法、Qp法、流量歷時曲線法等方法計算大通河天堂斷面生態(tài)基流基本在7.7～13.7m3/s之間，平均值為11.4m3/s。

6.3保證程度分析

統(tǒng)計分析天堂斷面生態(tài)基流歷年月保證程度成果見表4.2-7，天堂斷面生態(tài)基流歷年月保證程度均能達(dá)到100%。依據(jù)《水文情報預(yù)報規(guī)范》（GB/T22482-2008），用距平百分率劃分豐平枯水年，就怕百分率P=（某年年徑流量-多年平均徑流量）/多年平均徑流量。當(dāng)P>20%時，為特豐水年;當(dāng)20%≤P<10%時，為偏豐水年;;當(dāng)10%≤P≤-10%時，為平水年;當(dāng)-10%

通過天堂水文站近61年資料分析，大通河水量雖有平豐枯水年變化，但總體呈平穩(wěn)趨勢，天堂斷面生態(tài)基流為11.4m3/s時，歷年月來水量保證率大于92%。

7、結(jié)語

綜上，大通河流域水資源豐富，生態(tài)本底多樣，氣候條件復(fù)雜，但是隨著人類社會經(jīng)濟發(fā)展，水資源的大量開發(fā)利用，也使大通河流域的生態(tài)環(huán)境受到了影響，如水電站梯級開發(fā)和不合理的運用方式，一是使魚類生境條件發(fā)生了較大改變，魚類生境萎縮，生物多樣性有所下降;二是破壞洪峰流量漲落自然規(guī)律，汛期洪水暴漲暴落現(xiàn)象頻發(fā)，影響水量測量精度。

然而近年來，各級人民政府、相關(guān)流域管理機構(gòu)高度重視大通河流域生態(tài)環(huán)境問題，對大通河流域進(jìn)行大力整治，出臺了相關(guān)政策，確定了水電站最小下泄生態(tài)流量、建立了相關(guān)預(yù)警機制等，取得了一定成效。建議各相關(guān)部門繼續(xù)加強協(xié)作，建立長效機制，提高水文、水質(zhì)監(jiān)測能力，針對大通河密集分布的水電站，加強監(jiān)控，統(tǒng)一調(diào)度，持續(xù)加強大通河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，共同推動黃河流域高質(zhì)量發(fā)展。

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作者簡介：

徐文（1988-），女，甘肅臨夏人，工程師，碩士，主要從事水文水資源研究工作