黃河干流寧夏段生態(tài)流量計算及保障措施分析

高洪香 賈 帥 焦炳忠

（1.寧夏水文水資源監(jiān)測預警中心,寧夏 銀川 750004；2.寧夏職業(yè)技術(shù)學院〔寧夏開放大學〕,寧夏 銀川 750021；3.寧夏水利科學研究院,寧夏 銀川 750021）

生態(tài)流量是指為了維系河流、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，需要保留在河湖內(nèi)符合水質(zhì)要求的流量（水量、水位）及其過程。生態(tài)流量是水資源開發(fā)利用過程中留給生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境需水量，是水資源開發(fā)利用中的重要約束性指標，保障河流湖泊的生態(tài)流量是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的前提和基礎(chǔ)[1-2]。

黃河干流寧夏段自寧夏中衛(wèi)市南長灘翠柳溝入境，至石嘴山市惠農(nóng)區(qū)頭道坎麻黃溝出境（右岸平羅縣陶樂鎮(zhèn)都思兔河），穿越中衛(wèi)、吳忠、銀川、石嘴山4個地級市的11個市縣（區(qū)），全長397 km，占黃河總長的1/14，流域面積5萬km2，屬黃河上游下段[3]。為探索推進生態(tài)脆弱地區(qū)河流保護工作，協(xié)調(diào)區(qū)域與流域經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系，本文以黃河干流寧夏段為生態(tài)流量研究河段，提出生態(tài)流量指標及其保障措施，為寧夏生態(tài)流量確定與保障工作積累經(jīng)驗和認識，探索適宜寧夏水資源實際條件的河湖生態(tài)保護途徑。

1 黃河干流寧夏段徑流量及變化特征

1.1 徑流量

本研究選擇黃河干流寧夏段下河沿入境斷面及石嘴山出境斷面，分析評價黃河干流寧夏段徑流變化情況及其主要特征。

根據(jù)實測水文資料分析，黃河干流寧夏段下河沿2020年實測徑流量為300.4億m3，石嘴山實測徑流量為268.8億m3。黃河干流寧夏段不同時段徑流量如表1所示。

表1 黃河干流寧夏段不同時段徑流量（單位：億m3）

1.2 徑流年際變化

采用變差系數(shù)Cv值來分析黃河干流寧夏段徑流量年際變化情況，具體計算公式如下：

式中：n為觀測年數(shù)；Ki為第i年的年徑流變率，即第i年平均徑流量與多年平均徑流量的比值。Ki＞1時，表明該年水量比正常情況多，Ki＜1則相反。年徑流量的Cv值反映年徑流量的總體系列離散程度，Cv值越大，年徑流量的年際變化越劇烈。

根據(jù)黃河干流寧夏段下河沿、石嘴山水文站1956—2016年實測年徑流量資料，分析年際變化特征；下河沿、石嘴山實測徑流量、徑流變差系數(shù)Cv如表2所示。

表2 黃河干流寧夏段實測徑流量年際變化特征值

通過表1黃河干流寧夏段不同時段徑流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，實測年徑流量整體上呈略微下降趨勢，2000年之前年際間徑流量變化較大；2000年之后，年際間徑流量變化相對較小。

1.3 徑流年內(nèi)變化

對比分析年內(nèi)不同月份郭家橋斷面徑流量年內(nèi)分配情況來看下河沿、石嘴山斷面，結(jié)果表明：下河沿、石嘴山斷面內(nèi)徑流量主要集中在汛期達到最大值，即7—10月，下河沿斷面在7月徑流量達到最大值，石嘴山斷面在9月徑流量達到最大值。具體結(jié)果如表3所示。究其原因，受灌區(qū)寧夏區(qū)域長達數(shù)百公里的灌溉渠系影響，黃河水經(jīng)不同干渠進入灌區(qū)，灌區(qū)退水再通過各毛溝、支溝、干溝，最后進入黃河，對黃河干流寧夏段沿程的水文水資源產(chǎn)生較大影響。

表3 下河沿、石嘴山斷面年內(nèi)實測徑流量月份分配情況（單位：萬m3）

2 生態(tài)流量綜合核算

2.1 生態(tài)流量特征

立足于黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的國家戰(zhàn)略、水污染防治行動計劃、全面推行河湖長制和努力建設(shè)黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)[4]的新形勢新要求，根據(jù)黃河干流寧夏段水資源條件、現(xiàn)狀及開發(fā)利用程度，充分考慮國家、流域及區(qū)域?qū)S河干流寧夏段的功能定位及保護要求，經(jīng)分析，生態(tài)流量具有有限目標性、可實現(xiàn)性、動態(tài)性、協(xié)調(diào)性等特征。

2.2 功能需水分析

黃河干流寧夏段位于寧夏北部引黃灌區(qū)，根據(jù)全國主體功能區(qū)規(guī)劃等相關(guān)區(qū)劃規(guī)劃，屬于寧夏沿黃經(jīng)濟區(qū)和河套灌區(qū)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)等國家和區(qū)域相關(guān)規(guī)劃確定的重要生態(tài)功能區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)和重點開發(fā)區(qū)，沿黃分布有青銅峽自然保護區(qū)、吳忠國家濕地公園、黃河衛(wèi)寧段蘭州鯰國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)、黃河青石段大鼻吻鮈國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)。生態(tài)流量保護要求是維持河流的徑流連續(xù)性，維持河流基本生態(tài)功能和重要生態(tài)敏感保護對象，生態(tài)功能性需水組成是河流基本生態(tài)功能維持需水和重要生態(tài)敏感保護對象需水。

2.3 生態(tài)流量指標確定

根據(jù)國家及區(qū)域相關(guān)區(qū)劃和規(guī)劃確定的功能定位，黃河干流寧夏段生態(tài)流量主要包括河流基本功能維持需水和敏感對象需水。按照《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（SL/T 712 -2021）等規(guī)范關(guān)于生態(tài)流量的規(guī)定，充分考慮黃河干流寧夏段水資源條件和生態(tài)環(huán)境特征，黃河干流寧夏段生態(tài)流量指標由生態(tài)基流和不同時段基本生態(tài)流量兩部分構(gòu)成，如表4。

表4 黃河干流寧夏段生態(tài)流量指標

2.4 生態(tài)流量指標確定原則

根據(jù)國家及流域相關(guān)功能定位及黃河干流寧夏段保護要求，按照《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（SL/T 712 -2021）等相關(guān)規(guī)范的技術(shù)規(guī)定，科學選擇生態(tài)流量計算方法，合理確定黃河干流寧夏段生態(tài)流量指標。

2.5 控制斷面選擇

根據(jù)黃河干流寧夏段水資源及水生態(tài)特點，選擇入境斷面下河沿、出境斷面石嘴山作為生態(tài)流量控制斷面。

2.6 生態(tài)流量綜合核算

2.6.1 水文系列選取

本次采用下河沿、石嘴山1980—2016年天然月均徑流數(shù)據(jù)進行生態(tài)基流和基本生態(tài)流量計算。

2.6.2 水期劃分

根據(jù)黃河干流寧夏段實際情況及黃河流域水資源保護規(guī)劃要求，將水期劃分為汛期、非汛期，汛期為每年7—10月，非汛期為每年11月至次年6月。

2.6.3 生態(tài)流量確定

根據(jù)生態(tài)保護目標需水要求，考慮黃河干流寧夏段的水資源條件、開發(fā)利用程度以及生態(tài)保護要求等因素，經(jīng)綜合分析確定黃河干流寧夏段生態(tài)基流和基本生態(tài)流量，選擇合適的生態(tài)流量計算方法進行分析計算。由于黃河水沙關(guān)系的復雜性以及汛期洪水的不確定性，對于黃河干流主要斷面的基本生態(tài)流量只提非汛期，且非汛期也是河流生態(tài)的關(guān)鍵期。

（1）生態(tài)基流

結(jié)合下河沿、石嘴山斷面地表水資源開發(fā)利用程度，采用Tennant法進行計算[5]，得到下河沿斷面生態(tài)基流為306.8～409.1 m3/s（30%～40%），石嘴山斷面生態(tài)基流為308.5～411.4 m3/s（30%～40%）。下河沿、石嘴山斷面生態(tài)基流已有規(guī)劃成果分別為340 m3/s、330 m3/s，兩個斷面計算結(jié)果與已有成果基本接近。

根據(jù)下河沿、石嘴山斷面已有成果保證程度分析（如表5），確定兩個斷面生態(tài)基流采用已有成果，分別為下河沿斷面340 m3/s，石嘴山斷面330 m3/s。同時根據(jù)規(guī)劃成果，提出黃河干流寧夏段敏感生態(tài)需水及生態(tài)流量過程等要求，詳見表6。

表5 黃河干流寧夏段控制斷面已有成果生態(tài)基流滿足程度分析

表6 黃河干流寧夏段控制斷面生態(tài)基流已有成果

（2）非汛期基本生態(tài)流量

黃河干流寧夏段下河沿、石嘴山斷面生態(tài)基流占多年平均流量的比例均達30%，其中下河沿生態(tài)基流占多年平均流量的34%，石嘴山斷面的占比為33%，詳見表7。

考慮到下河沿、石嘴山斷面生態(tài)基流占比較高，基本可以維持河流廊道連通，有一定的自凈能力以及一定的棲息地環(huán)境等基本生態(tài)功能，非汛期基本生態(tài)流量按生態(tài)基流進行計算，詳見表8。此外，對于下河沿和石嘴山斷面年度非汛期基本生態(tài)流量根據(jù)當年來水情況按豐增枯減的原則確定。

表8 黃河干流寧夏段控制斷面基本生態(tài)流量分析成果

3 生態(tài)流量保障措施

3.1 管控目標

統(tǒng)籌生活、生態(tài)、生產(chǎn)用水，按照生態(tài)優(yōu)先、人水和諧要求，基本處理好生活、生態(tài)、生產(chǎn)用水的平衡關(guān)系，要求生態(tài)流量能夠維系河湖基本形態(tài)、基本生態(tài)廊道、基本生物棲息地、基本自凈能力等功能；同時結(jié)合已有研究成果，確定本次生態(tài)流量管控目標，詳見表9。

表9 黃河干流寧夏段生態(tài)流量管控目標

3.2 主要措施

3.2.1 壓實責任主體，認真落實河長制

地方各級人民政府及水行政主管部門要把保障河湖生態(tài)流量作為推進生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措，切實加強領(lǐng)導，落實責任。以河長制為抓手，由相關(guān)市、縣、區(qū)負責轄區(qū)內(nèi)重點控制斷面的生態(tài)流量保障工作，逐步建立健全黃河干流寧夏段生態(tài)流量保障長效機制。

3.2.2 按照“豐增枯減”原則，合理確定年度生態(tài)流量指標

黃河干流寧夏段年際來水變化較大，來水最大與最小年份差別3倍以上。因此，應根據(jù)年度來水情況，按照“豐增枯減”原則，合理確定年度生態(tài)流量指標。

3.2.3 加強監(jiān)督檢查，建立預警機制

結(jié)合下河沿、石嘴山兩個控制斷面的生態(tài)流量指標，建立預警機制，加強現(xiàn)場檢查，密切跟蹤斷面的流量，接近或達到生態(tài)基流時，采取壓減引水、增大水庫下泄等方法提高斷面流量，保障生態(tài)基流。

3.2.4 節(jié)水優(yōu)先，加強水資源優(yōu)化配置，推進黑山峽水利樞紐開發(fā)建設(shè)

將節(jié)水作為保障黃河干流寧夏段生態(tài)流量的根本途徑，全面推進沿黃經(jīng)濟區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和城市節(jié)水；建設(shè)黑山峽水庫，與已建的骨干水庫聯(lián)合運用，增強水資源的調(diào)節(jié)和配置能力，通過水資源的合理配置和優(yōu)化調(diào)度，提高供水保證率，協(xié)調(diào)好生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水，保障黃河干流寧夏段生態(tài)需水量。

4 結(jié)論

根據(jù)黃河生態(tài)流量控制目標，除特枯水年外，下河沿、石嘴山斷面實測年徑流量不低于70億m3，月均實測流量不低于300 m3/s。從生態(tài)流量滿足程度、保障措施等方面充分論證了生態(tài)流量確定方案，探索適宜寧夏水資源實際條件的河湖生態(tài)保護途徑。