江河流域河流最小生態(tài)流量研究

陸建宇 杜娟

1 流域概況

2 資料來(lái)源

表1 南河流域水文站點(diǎn)及資料情況

3 成果分析

3.1 資料整理

考慮邛崍站來(lái)水含三合堰以及南河上游灌溉退水，徑流組成復(fù)雜，難以還原，且新場(chǎng)站—邛崍站區(qū)間不受上游雪山影響，徑流主要由降雨補(bǔ)給，徑流受到三合堰退水影響，邛崍站系列一致性較差；新場(chǎng)站與大邑站徑流同期時(shí)段為1955—1967、1978—1986年，新場(chǎng)與大邑站同期徑流相關(guān)關(guān)系較差；新場(chǎng)站實(shí)測(cè)流量系列一致性較好。因此，采用新場(chǎng)站降雨徑流關(guān)系（如圖1所示），插補(bǔ)延長(zhǎng)新場(chǎng)站缺失的1987—2018年流量數(shù)據(jù)。

圖1 新場(chǎng)站降雨徑流相關(guān)關(guān)系

插補(bǔ)后，新場(chǎng)站1955—2018年多年平均徑流量為4.49億m3，插補(bǔ)段多年平均徑流量為4.20億m3，實(shí)測(cè)段多年平均徑流量為4.80億m3，與降雨量時(shí)段變化一致，見(jiàn)表2。因此，插補(bǔ)后的新場(chǎng)站1955—2018年徑流成果是合理的。

表2 實(shí)測(cè)段、插補(bǔ)段、插補(bǔ)后的新場(chǎng)站多年平均徑流量表

3.2 計(jì)算成果

最小生態(tài)流量是指使河流維持生態(tài)系統(tǒng)健康及水生生物正常生長(zhǎng)必須保留最小水量[1-2]。目前，最小生態(tài)流量計(jì)算主要采用傳統(tǒng)的水文學(xué)法，該方法借助長(zhǎng)系列流量資料，具有簡(jiǎn)便、快捷、直觀的特點(diǎn)。

本次采用傳統(tǒng)水文學(xué)法中的次最小值法[2]、頻率排位法[3]、年內(nèi)展布法[4]，基于新場(chǎng)站1955—2018年逐月流量資料，計(jì)算其最小生態(tài)流量。其中，頻率排位法取保證率95%對(duì)應(yīng)的徑流值；年內(nèi)展布法通過(guò)建立最小年均徑流量與多年年均徑流量的同期均值比，結(jié)合多年平均月徑流過(guò)程，確定河流最小生態(tài)流量。多種方法計(jì)算的新場(chǎng)站最小生態(tài)流量過(guò)程，見(jiàn)表3、如圖2所示。

由表3、圖2可知：（1）3種方法計(jì)算的最小生態(tài)流量年內(nèi)過(guò)程大體相同，徑流年總量差別不大；從趨勢(shì)和徑流總量來(lái)看，3種方法計(jì)算成果均是可取的。（2）頻率排位法、次最小值法1—3、5、10—12月計(jì)算值大于年內(nèi)展布法的，不利于枯水期水資源開(kāi)發(fā)利用，將使得人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)生活用水與河流生態(tài)用水之間的矛盾更尖銳。（3）年內(nèi)展布法1—3、5、10—12月計(jì)算值略小，但可維持下游水生生物在年內(nèi)最危險(xiǎn)時(shí)段內(nèi)處于極好的水流條件中；豐水期流量數(shù)值略大，大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可隨水流輸移至下游，有助于河流水生生物的快速生長(zhǎng)與發(fā)育。因此，年內(nèi)展布法計(jì)算成果是相對(duì)比較理想的。

表3 多種方法計(jì)算的新場(chǎng)站最小生態(tài)流量過(guò)程 萬(wàn)m3

圖2 多種方法計(jì)算的新場(chǎng)站最小生態(tài)流量過(guò)程

3.3 分析討論

3.3.1 Tennant法評(píng)價(jià)

根據(jù)Tennant法基本原理，評(píng)價(jià)年內(nèi)展布法計(jì)算流量成果的合理性，見(jiàn)表4。由表4可知，年內(nèi)展布法計(jì)算流量成果能夠使得河流水面寬、水深、流速在1—3、4—9、10—12月分別處于“極好”“好”“極好”狀態(tài)，維持豐水期水生生物繁殖有著適宜水流條件、枯水期較舒適地度過(guò)最基本生存階段。因此，年內(nèi)展布法計(jì)算的流量過(guò)程能夠維持下游河道基本生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能、保證水生生物有較為充足的水流生存空間，是較為合理的。

表4 新場(chǎng)站最小生態(tài)流量的Tennant法評(píng)價(jià)結(jié)果 萬(wàn)m3

3.3.2 生態(tài)流量滿足程度

結(jié)合新場(chǎng)站1955—2018年徑流資料，基于年內(nèi)展布法計(jì)算的最小生態(tài)流量過(guò)程，分析生態(tài)流量滿足程度。經(jīng)分析，不滿足年份僅出現(xiàn)在4、6、7、8、9月，次數(shù)依次為2、5、5、3、3?？梢?jiàn)，在年內(nèi)展布法計(jì)算的最小生態(tài)流量標(biāo)準(zhǔn)下，江河干流單一斷面—新場(chǎng)站測(cè)流斷面最小生態(tài)流量滿足程度較為樂(lè)觀。

3.3.3 流域水生態(tài)現(xiàn)狀

3.3.4 參考建議

根據(jù)川水函〔2018〕720號(hào)、成水務(wù)〔2018〕66號(hào)，國(guó)家級(jí)、省級(jí)及以下自然保護(hù)區(qū)內(nèi)水電站下泄最小生態(tài)流量不得低于河道天然同期多年平均流量的18%、15%；涉及國(guó)家和地方重點(diǎn)保護(hù)水生野生動(dòng)物和珍稀瀕危物種或開(kāi)發(fā)區(qū)域等有特殊用水要求的河段，應(yīng)專題論證確定其最小生態(tài)流量。

根據(jù)Tennant法基本原理，河道內(nèi)流量為多年平均流量10%時(shí)，是大多數(shù)水生生物生存所需的最小水量，此時(shí)水生狀況處于“差”的狀態(tài)；河道內(nèi)流量為多年平均流量30%時(shí)，能保持大多數(shù)水生動(dòng)物有良好棲息條件。其中，對(duì)于魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵育幼期，河流水生狀況處于“開(kāi)始退化”情況；對(duì)于枯水期，河流水生狀況可達(dá)到“非常好的狀況”。

綜上，為盡可能地營(yíng)造良好的河流水生態(tài)環(huán)境，平衡河流生態(tài)用水、人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)生活用水之間的矛盾，建議將Tennant法、年內(nèi)展布法計(jì)算的最小生態(tài)流量過(guò)程外包值作為最小生態(tài)流量，即豐水期（5—10月）取下包線（Tennant法值30%）、枯水期（11月—翌年4月）取下包線（年內(nèi)展布法值）。見(jiàn)表5。

表5 新場(chǎng)站最小生態(tài)流量過(guò)程（推薦） 萬(wàn)m3

4 結(jié)語(yǔ)

（1）基于插補(bǔ)延長(zhǎng)的新場(chǎng)站1955—2018年流量資料，采用次最小值法、頻率排位法、年內(nèi)展布法計(jì)算了新場(chǎng)站最小生態(tài)流量。Tennant法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，年內(nèi)展布法計(jì)算流量成果是合理的，又可兼顧河流生態(tài)用水、人類(lèi)社會(huì)用水。

（3）本次僅采用多種傳統(tǒng)水文學(xué)法，從數(shù)理統(tǒng)計(jì)角度，初步計(jì)算了河流最小生態(tài)流量；未來(lái)還可嘗試建立具體流量過(guò)程與相應(yīng)水生態(tài)生物生境狀況之間的關(guān)系，從生態(tài)水文響應(yīng)方面，進(jìn)一步細(xì)化研究河流最小生態(tài)流量過(guò)程，以更科學(xué)地指導(dǎo)流域河流生態(tài)評(píng)價(jià)與管理、生態(tài)工程設(shè)計(jì)、水資源開(kāi)發(fā)利用工作。