克里雅河生態(tài)基流水文學(xué)計(jì)算方法優(yōu)選

周明通，魏 宣，王 寧，郭玉川

（1.新疆大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830046；2.綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830046）

0 引言

河流作為地球上的自然生態(tài)系統(tǒng)之一，承擔(dān)著維持陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生態(tài)系統(tǒng)間物質(zhì)循環(huán)的重要作用。近年來，隨著社會的不斷發(fā)展、人口的不斷增多，人類對于淡水資源的需求量日益增加。河流因其開發(fā)利用成本較低，成為人類獲取淡水資源的重要途徑。由于人類的過度開發(fā)，部分河流開始出現(xiàn)如斷流、水質(zhì)惡化、生物棲息地破壞、生物多樣性受損及重要或敏感水生生物消亡等一系列問題［1，2］。協(xié)調(diào)好開發(fā)利用河流水資源與維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康之間的關(guān)系，對保護(hù)流域生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展有著十分重要的意義。

國內(nèi)外相關(guān)研究成果顯示，生態(tài)基流對于維系河流健康起著至關(guān)重要的作用。生態(tài)基流是指一定時段內(nèi)河流維持基本自然功能應(yīng)保持的基本流量［3］。在此流量下，河道保證不斷流，河道形態(tài)能夠保持基本穩(wěn)定，水生生物群落能夠避免遭受不可恢復(fù)性的破壞［4，5］。隨著相關(guān)研究的深入，部分研究者發(fā)現(xiàn)僅僅維持河流中穩(wěn)定的基本流量難以保證河流生態(tài)系統(tǒng)的健康，具有一定天然水文情勢特征（如徑流年內(nèi)豐枯變化）也是維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的重要條件［6-8］。此后，確定河流生態(tài)基流時綜合考慮保障河道基本形態(tài)穩(wěn)定、保證水生生物基本生存以及反映河流天然水文情勢特征等三方面需求，逐漸成為諸多學(xué)者的共識。當(dāng)前生態(tài)基流的計(jì)算方法較多，一般可分為四大類：水文學(xué)法、水力學(xué)法、生境模擬法和整體法［9-11］。其中水文學(xué)法因其數(shù)據(jù)獲取不需要進(jìn)行現(xiàn)場測量，計(jì)算過程方便可靠等優(yōu)勢仍然是我國生態(tài)基流計(jì)算的主要方法［12，13］。水文學(xué)生態(tài)基流計(jì)算方法中較常用的包括Texas 法、QP法、典型水文頻率年法、NGPRP法、最枯月平均流量法、頻率曲線法以及年內(nèi)展布法等［14］。以上方法的適用條件各有不同，且適用性研究多集中于我國南方及東北部地區(qū)的河流［15-19］，而針對西北干旱區(qū)的內(nèi)陸河水文特征的適用性研究相對較少。

研究以新疆西北干旱區(qū)典型內(nèi)陸河流克里雅河為研究對象，選取1957-2015 年克里雅河出山口蘭干水文站逐月實(shí)測流量資料，從維持河道基本形態(tài)穩(wěn)定、保障河道水生生物基本生存，反映徑流年內(nèi)豐枯變化特征等三方面綜合分析評價主流水文學(xué)方法對克里雅河的適用性，優(yōu)選最適宜的方法，并確定河流年內(nèi)各月生態(tài)基流。從方法上為西北干旱區(qū)河流的生態(tài)基流方法選擇提供數(shù)據(jù)參考，從現(xiàn)實(shí)上為水資源管理者科學(xué)合理的管理調(diào)配河流水資源提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)概況

克里雅河地處我國西北干旱區(qū)，發(fā)源于昆侖山北坡，自南向北蜿蜒流動，在穿過中游于田綠洲后深入塔克拉瑪干沙漠腹地，并在河道尾閭形成達(dá)里雅布依天然綠洲?？死镅藕邮怯谔锞G洲和尾閭達(dá)里雅布依綠洲得以存活的唯一水源，同時也為其間生活的多種水生生物（如隆額高原鰍等）提供了棲身之所。隨著于田綠洲人口增加及耕地面積的擴(kuò)大，河流中游段引水量逐年增多，尾閭天然綠洲萎縮趨勢日益明顯，中游人工綠洲和下游天然綠洲用水矛盾越發(fā)嚴(yán)峻，中下游河道斷流現(xiàn)象時有發(fā)生，河流中水生生物的生存遭受到嚴(yán)重威脅。為確保河道形態(tài)維持基本穩(wěn)定，河道生態(tài)環(huán)境保持基本健康（不退化），亟待確定克里雅河生態(tài)基流。克里雅河地理位置概況如圖1所示。

圖1 研究區(qū)概況圖Fig.1 Overview of the study area

克里雅河全長438 km，多年平均徑流量約為7.61 億m3，根據(jù)于田縣水利局提供的相關(guān)數(shù)據(jù)可知克里雅河主要引水渠首1993-2015 年多年平均引水量約為6.42 億m3，約占多年同期平均地表徑流量的84%，河流開發(fā)利用程度較高［20］?？死镅藕?993-2015年主要引水渠首取用水量如表1所示。

表1 克里雅河主要引水渠首引水量（1993-2015年）億m3Tab.1 Water diversion amount of main diversion Channels in Keriya River（1993-2015）

2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

2.1 數(shù)據(jù)來源

為保證所用數(shù)據(jù)符合計(jì)算分析要求，此次選用克里雅河蘭干水文站1957-2015 年實(shí)測逐月流量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算（該數(shù)據(jù)由和田地區(qū)水文局提供）。蘭干水文站為克里雅河出山口水量控制站，也是國家基本水文站。建站于1956 年11 月，地理坐標(biāo)81°28′E、36°28′N。該水文站位于克里雅河出山口，2015 年以前受人類活動干擾較小，2016年隨著蘭干水文站上游的吉音水庫開始建設(shè)，水文站2016 年至今基本處于停測狀態(tài)。因此，為保證水文資料的原始性，本次選取的水文資料序列為建站至2015年。

2.2 徑流特征分析

根據(jù)克里雅河蘭干水文站斷面1957-2015 年實(shí)測徑流數(shù)據(jù)，繪制克里雅河年徑流柱狀圖如圖2所示；繪制克里雅河各月多年平均徑流量柱狀圖如圖3所示。

圖3 克里雅河各月多年平均（1957-2015年）徑流量Fig.3 Histogram of monthly multi-year average runoff（1957-2015）in Keriya River

由圖2、3 可知，克里雅河1957-2015 年多年平均年徑流為7.61 億m3，年內(nèi)各月徑流量差異較大，其中6-8 月為徑流量最大的時段，該時段多年平均徑流量為5.08 億m3，約占全年徑流量的66.8%，故將此時段劃定為河流汛期。克里雅河屬混合補(bǔ)給型河流，汛期徑流以高山冰雪融水補(bǔ)給為主、降水和地下水補(bǔ)給為輔，徑流量較大［21，22］。

3 研究方法

（1）Texas 法。Texas 法［23］是在Tennant 法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了河流季節(jié)變化因素，通過對各月流量頻率曲線進(jìn)行計(jì)算后，取50%保證率下月流量的特定百分率作為最小流量。參考國內(nèi)學(xué)者吳喜軍［24］的研究成果，選擇50%保證率下的天然月平均流量的20%作為生態(tài)基流。

（2）QP法。QP法［20］是以長時間序列（30年以上）天然月平均流量、月平均水位或徑流量為基礎(chǔ)，對每年最枯月天然月均流量進(jìn)行排頻，以指定頻率下月平均流量為生態(tài)基流。頻率一般根據(jù)河流水資源開發(fā)利用程度、規(guī)模、來水情況等實(shí)際情況確定，宜取90%或95%。由于克里雅河多年平均引水量約為6.42億m3，約占多年同期平均徑流量（7.61 億m3）的84%，開發(fā)利用程度較高。故頻率選取95%。

（3）典型水文頻率年法。典型水文頻率年法研究生態(tài)基流時側(cè)重對枯水年份的研究，特枯年份組中徑流量最大的年份年內(nèi)的各月月平均流量應(yīng)滿足生態(tài)基流的取值。因此按距平率將長系列水文資料中每一年判定為豐水年、平水年、偏枯水年、特枯水年，選擇特枯水年組中年徑流量最大的年份為典型年，取典型年內(nèi)最小天然月平均流量作為生態(tài)基流。

距平百分率的計(jì)算公式為：

式中：Qi為水文站第i年的徑流量，億m3；Qa為水文站多年平均徑流量，億m3；E為水文站的距平百分率。當(dāng)E>10%時，對應(yīng)年份為豐水年；當(dāng)-10%

（4）NGPRP 法。NGPRP 法考慮了枯水年、平水年、豐水年的差別，綜合了氣候情況以及可接受頻率因素，按照距平率將長系列水文資料中的每一年分為豐水年、平水年、枯水年、特枯水年，并取平水年組90%保證率對應(yīng)的天然月平均流量為生態(tài)基流。

（5）近10 年最枯月平均流量法。近10 年最枯月平均流量法選擇近10年最枯天然月平均流量的平均值作為生態(tài)基流。

（6）頻率曲線法。頻率曲線法考慮了生態(tài)基流在年內(nèi)不同時段取值的差異，以月為尺度對長系列水文資料中的月平均流量進(jìn)行分析，將每個月份的多年月平均流量值進(jìn)行排頻，構(gòu)建全年逐月月平均流量曲線，取95%所對應(yīng)的天然月平均流量作為生態(tài)基流。

（7）年內(nèi)展布法。研究基于鄧曉［25］提出的考慮河流基本生態(tài)環(huán)境對年內(nèi)不同時期水量的動態(tài)需求過程，結(jié)合克里雅河年內(nèi)徑流變化特征，將全年分為汛期（6-8月）和非汛期（9月-翌年5 月）兩個時段，分別計(jì)算不同時段的同期均值比，結(jié)合各月多年同期平均流量，依次計(jì)算年內(nèi)每月的河道生態(tài)基流。

①分別計(jì)算每月、汛期、非汛期不同時段多年平均流量。計(jì)算公式為：

式中：η1為汛期時段同期均值比；η2為非汛期時段同期均值比。

④分別計(jì)算各月生態(tài)基流?；谘雌?、非汛期時段劃分，結(jié)合各月多年同期平均流量，依次計(jì)算年內(nèi)每月的河道生態(tài)基流，計(jì)算公式為：

式中：Qi為年內(nèi)第i月的生態(tài)基流，m3∕s；ηi為各月對應(yīng)汛期、非汛期不同時段的均值比。

4 研究結(jié)果分析

4.1 生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果

研究所對比的7種水文學(xué)計(jì)算方法均為目前相關(guān)研究領(lǐng)域常用的方法，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均基于蘭干水文站1957-2015 年共59 年的實(shí)測徑流系列，水文資料長度符合要求，資料數(shù)據(jù)較為可靠，但由于不同方法的側(cè)重點(diǎn)及考慮因素不同，選取的平均流量百分率或天然流量頻率曲線上的保證率各不相同，造成不同方法的計(jì)算結(jié)果存在差異。各水文學(xué)方法生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 不同水文學(xué)方法生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果 m3∕sTab.2 Calculation results of ecological base flow with different hydrology methods

4.2 生態(tài)基流評價標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定

生態(tài)基流評價標(biāo)準(zhǔn)將圍繞保障河道水生生物基本生存、維持河道形態(tài)基本穩(wěn)定、反映徑流年內(nèi)豐枯變化特征3 個方面進(jìn)行設(shè)定。從保障河道水生生物基本生存角度設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)主要用于檢驗(yàn)不同時段生態(tài)基流對應(yīng)水量是否能夠滿足河流水生生物以及河岸邊植被的基本生存需求。從維持河道形態(tài)基本穩(wěn)定角度設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)主要用于檢驗(yàn)?zāi)嗌澈枯^大時期生態(tài)基流對應(yīng)水量是否能夠滿足河流的輸沙及沖淤動態(tài)平衡需求。設(shè)置體現(xiàn)徑流年內(nèi)豐枯變化特征標(biāo)準(zhǔn)是用于檢驗(yàn)生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果能否體現(xiàn)天然徑流的水文情勢。

（1）保障河道水生生物基本生存適宜水量標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定保障河道水生生物基本生存適宜水量標(biāo)準(zhǔn)時主要參考Tennant法［26］不同河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對應(yīng)的流量百分比表［27］，并結(jié)合克里雅河汛期、非汛期天然徑流差距大的特點(diǎn)，對其所劃定的閾值進(jìn)行部分調(diào)整，重新劃定汛期、非汛期的生態(tài)基流占天然流量百分比的取值區(qū)間，最后確定出汛期、非汛期生態(tài)基流對應(yīng)水量合理閾值范圍。并以此作為評價各水文學(xué)生態(tài)基流計(jì)算方法適用性及結(jié)果合理性的標(biāo)準(zhǔn)之一。調(diào)整后的Tennant 法不同河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對應(yīng)的流量百分比如表3所示。

表3 Tennant法不同河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對應(yīng)流量百分比 %Tab.3 Flow percentage table corresponding to ecological environment conditions in different river channels by Tennant method

克里雅河流域地處西北干旱區(qū)塔克拉瑪干沙漠腹地，水資源較為稀缺，需要在生產(chǎn)、生活用水與生態(tài)環(huán)境用水間做出權(quán)衡?？紤]到克里雅河汛期時段徑流量大的特點(diǎn)，可以適當(dāng)提高該時段生態(tài)基流標(biāo)準(zhǔn)，使河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況處于“一般”至“良好”的狀態(tài)為宜。此狀態(tài)下，能夠?yàn)樗锾峁┹^合適的生存環(huán)境。建議汛期生態(tài)基流標(biāo)準(zhǔn)取多年年均天然流量的30%～40%。非汛期時段克里雅河徑流量小，為保證此時段克里雅河河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境不會進(jìn)一步惡化，水生生物的生存能夠得到基本滿足，生態(tài)基流占多年平均流量的百分比應(yīng)保證在10%以上。建議非汛期生態(tài)基流標(biāo)準(zhǔn)取多年年均天然流量的10%～20%。經(jīng)計(jì)算，能夠滿足河道水生生物基本生存的各時段生態(tài)基流適宜水量標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

表4 保障河道水生生物基本生存生態(tài)基流適宜水量標(biāo)準(zhǔn) 億m3Tab.4 Ensure the suitable water level of the basic ecological base flow for aquatic life in the river

（2）維持河道基本形態(tài)穩(wěn)定適宜水量標(biāo)準(zhǔn)?？死镅藕幼鳛槲鞅备珊祬^(qū)內(nèi)陸河流，最主要的特征便是泥沙含量大。為保證河道形態(tài)基本穩(wěn)定，需要維持一定的水量來運(yùn)移泥沙，避免河道泥沙淤積從而改變河道形態(tài)。根據(jù)克里雅河蘭干水文站多年泥沙資料統(tǒng)計(jì)：克里雅河實(shí)測歷年最大含沙量為146 kg∕m3，多年平均輸沙量為305.1 萬t，且汛期（6-8 月）輸沙量占多年年平均輸沙量的92.7%，非汛期輸沙量占比很小，因此只考慮克里雅河汛期時段輸沙所需水量。參考多位學(xué)者文章觀點(diǎn)，在一定輸沙總量要求下，輸沙需水量直接取決于水流含沙量大小［28-31］。河流輸沙需水量計(jì)算公式如下：

式中：Ws為輸沙需水量，m3；St多年平均輸沙量，kg；Cmax為多年最大月平均含沙量，kg∕m3。

由于本研究所搜集到的多年最大含沙量數(shù)據(jù)為最大日數(shù)據(jù)，最大日數(shù)據(jù)應(yīng)為當(dāng)月含沙量中的最大值，因此計(jì)算得出的輸沙需水量比真實(shí)值小，因此在設(shè)置滿足輸沙要求適宜水量標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。同時參考學(xué)者陳銳文章成果［32］，最終確定滿足輸沙要求適宜水量標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

表5 滿足輸沙要求生態(tài)基流適宜水量標(biāo)準(zhǔn)Tab.5 The standard of suitable volume of ecological base flow is required for sediment transport

（3）體現(xiàn)徑流年內(nèi)豐枯變化特征標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)外部分學(xué)者認(rèn)為天然徑流的水文情勢（如徑流的年內(nèi)豐枯變化）在維持河流生態(tài)多樣性和生態(tài)系統(tǒng)完整性方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用［33，34］，因此天然徑流的年內(nèi)豐枯變化特征應(yīng)該在生態(tài)基流年內(nèi)變化過程中有所體現(xiàn)?？死镅藕友雌跁r段徑流量大，且汛期較為集中，一般為每年的6-8月，其余時間徑流量較小。為體現(xiàn)克里雅河天然徑流的年內(nèi)豐枯變化特征，生態(tài)基流年內(nèi)變化過程應(yīng)具有以下特點(diǎn)。①生態(tài)基流的增減應(yīng)與徑流的年內(nèi)豐枯變化保持一致；②汛期生態(tài)基流應(yīng)明顯大于非汛期；③汛期各月間的生態(tài)基流也應(yīng)有所差異，生態(tài)基流最大月應(yīng)與徑流最大月同期（每年7月）。

4.3 不同水文學(xué)生態(tài)基流計(jì)算方法適用性分析

根據(jù)4.2 節(jié)所設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)，分別從滿足河道水生生物基本生存適宜水量、滿足維持河道基本形態(tài)穩(wěn)定適宜水量，以及體現(xiàn)克里雅河天然徑流年內(nèi)豐枯變化特征等方面綜合評價7種水文學(xué)生態(tài)基流計(jì)算方法的適用性。各方法生態(tài)基流對應(yīng)水量柱狀圖如圖4 所示（圖中適宜水量范圍根據(jù)表4、5 適宜水量標(biāo)準(zhǔn)劃定），各方法年內(nèi)生態(tài)基流過程線如圖5所示。

圖4 各方法生態(tài)基流對應(yīng)水量Fig.4 Histogram of water volume corresponding to ecological base flow of each method

圖5 各方法生態(tài)基流過程線Fig.5 Process lines of ecological base flow for each method

由圖4、5 可以看出，QP法、近10 年最枯月平均流量法、典型水文頻率年法側(cè)重對枯水年份的研究，計(jì)算出的生態(tài)基流對應(yīng)水量雖然能夠在全年總量上滿足標(biāo)準(zhǔn)所劃定的適宜水量閾值范圍，但是無法滿足汛期、非汛期不同時段的適宜水量閾值范圍。且以上3種方法均是通過某單一平均流量的百分率或天然流量頻率曲線上的保證率確定生態(tài)基流，“全年一個值”無法體現(xiàn)天然徑流的年內(nèi)豐枯變化特征。NGPRP 法由于考慮了豐水年、平水年和枯水年的差別，在計(jì)算時直接排除了枯水年流量樣本，使得所選樣本值整體較高，因此計(jì)算出的生態(tài)基流結(jié)果較大。頻率曲線法和年內(nèi)展布法雖然能夠較好的反映天然徑流的年內(nèi)豐枯變化差異，但是計(jì)算出的生態(tài)基流對應(yīng)水量無論在汛期還是非汛期時段都偏大，全年生態(tài)基流對應(yīng)水量約占全年徑流總量的50%以上，不符合克里雅河徑流總量小，水資源稀缺的實(shí)際情況。Texas 法生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果能夠較好的反映天然徑流的年內(nèi)豐枯變化差異，同時該方法生態(tài)基流對應(yīng)水量在全年總體及汛期時段均能滿足標(biāo)準(zhǔn)所劃定的適宜水量閾值范圍，但非汛期時段生態(tài)基流對應(yīng)水量略小，不能滿足該時段適宜水量閾值范圍。

綜上，本研究認(rèn)為QP法、近10 年最枯月平均流量法、典型水文頻率年法3 種方法并不適用于本研究區(qū)，較適用于年徑流總量較小、年內(nèi)不同時段徑流量差異小的河流。NGPRP 法、頻率曲線法和年內(nèi)展布法則適用于年徑流總量更加豐沛、年內(nèi)不同時段徑流量差異明顯的河流。相比之下，Texas 法更適用于類似克里雅河年徑流總量較?。ㄋY源稀缺）、年內(nèi)不同時段徑流量差異大的河流，但其特定百分率的取值應(yīng)根據(jù)克里雅河的徑流特征進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

4.4 改進(jìn)Texas法

前文選用Texas 法進(jìn)行生態(tài)基流計(jì)算時，特定百分率的取值主要參考國內(nèi)學(xué)者吳喜軍對渭河林家村站1944-2008 年共780個月的徑流量進(jìn)行頻率分析時確定的數(shù)值。雖然克里雅河和渭河都是我國北方河流，但克里雅河作為西北干旱區(qū)內(nèi)陸河，氣候特征，水文特征較渭河流域還是有所差異，其中最明顯的就是克里雅河汛期、非汛期不同時段流量差異更大。針對這一差別，將對Texas法特定百分率的取值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

對于克里雅河此類年內(nèi)不同時段流量差異大的河流，應(yīng)該區(qū)分不同時段生態(tài)基流所要發(fā)揮的不同功能，達(dá)到的不同目標(biāo)，分別確定對應(yīng)時段的特定百分率。同時為使計(jì)算出的生態(tài)基流能夠最大程度的反映天然徑流的年內(nèi)豐枯變化特征，特定百分率的選取遵循相同時段百分率相同原則。以克里雅河為例，非汛期泥沙含量較少，暫不考慮輸沙，該時段生態(tài)基流主要考慮保障河道水生生物的基本生存需求，20%特定百分率取值下Texas 法生態(tài)基流計(jì)算值偏小，需要適當(dāng)提高特定百分率取值。參照前文設(shè)定的保障河道水生生物的基本生存生態(tài)基流對應(yīng)水量需求，將非汛期時段特定百分率由20%提高至37%。（當(dāng)非汛期特定保證率達(dá)到37%時，能夠保證年內(nèi)流量最枯月的生態(tài)基流滿足“多年年均天然流量的10%”這一保障水生生物基本生存的最低需求。）而汛期時段流量增大，泥沙含量增大，這一時段的生態(tài)基流在滿足水生生物基本生存的同時還需兼顧河道輸沙。通過比較前文設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，汛期20%特定百分率取值下計(jì)算出的生態(tài)基流對應(yīng)水量能夠滿足需求，因此該時段特定百分率仍然取20%。調(diào)整特定百分率前后生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果，如表6所示。

表6 改進(jìn)前后Texas法生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果Tab.6 Ecological base flow calculation results of Texas method before and after improvement

改進(jìn)后的Texas 法計(jì)算出的生態(tài)基流在全年各個時段均能滿足標(biāo)準(zhǔn)需求。計(jì)算所得全年生態(tài)基流對應(yīng)水量1.89 億m3，約占克里雅河全年徑流總量的24.83%，汛期生態(tài)基流對應(yīng)水量1.02 億m3，約占同時段徑流量的20.1%，占全年徑流總量的13.4%；非汛期生態(tài)基流對應(yīng)水量0.87 億m3，約占同時段徑流量的34.4%，占全年徑流總量的11.43%。不同時段生態(tài)基流對應(yīng)水量占全年徑流總量比例如圖6 所示。改進(jìn)后的Texas 法計(jì)算得出的生態(tài)基流在保障河流發(fā)揮其基本功能、維持河道形態(tài)穩(wěn)定，避免生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞的前提下，將盡可能多的水資源用于當(dāng)?shù)厝找嬖鲩L的人民生產(chǎn)生活用水，較好的權(quán)衡了該地區(qū)生態(tài)環(huán)境用水與生產(chǎn)生活用水之間的矛盾，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

圖6 生態(tài)基流對應(yīng)水量占全年徑流總量比例示意圖Fig.6 Schematic diagram of the proportion of water corresponding to ecological base flow in total annual runoff

5 討論

自20 世紀(jì)70 年代我國學(xué)者開始致力于確定河流最小流量方法的研究開始，我國的生態(tài)基流研究已經(jīng)持續(xù)了50 年之久，國內(nèi)學(xué)者針對不同地區(qū)的眾多河流進(jìn)行了生態(tài)基流的估算，并對不同種類的生態(tài)基流估算方法進(jìn)行了對比。但受我國幅員廣闊，氣候水文特征復(fù)雜多變的影響，至今為止尚沒有通用的生態(tài)基流計(jì)算方法體系，也沒有詳細(xì)明確的生態(tài)基流估算值適用性評價指標(biāo)，部分計(jì)算方法沒有統(tǒng)一的計(jì)算公式以及明確的參數(shù)取值，規(guī)范性較弱。研究從生態(tài)基流的基本概念和功能出發(fā)，充分考慮干旱區(qū)河流典型水文特征，從維持河道基本形態(tài)、保障河道水生生物的基本生存、反映徑流年內(nèi)豐枯變化特征等三方面設(shè)立詳細(xì)的評價指標(biāo)，分析了多種水文學(xué)生態(tài)基流計(jì)算方法的適用性，選擇出最能夠滿足干旱區(qū)徑流特征的方法，并對所選方法的計(jì)算參數(shù)進(jìn)行了明確界定，增強(qiáng)了方法的規(guī)范性和實(shí)用性。

同時還存在一定的局限性。此次對比分析的生態(tài)基流計(jì)算方法都是單純基于河流長系列徑流實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算的水文學(xué)方法，此類方法對于氣溫、降水等氣象要素以及河道周邊生態(tài)環(huán)境要素的影響考量相對較少。在如今全球氣候變化的大背景之下，特別是在西北干旱區(qū)，氣象要素對河道周邊生態(tài)環(huán)境的影響愈發(fā)顯著。今后在進(jìn)行生態(tài)基流計(jì)算分析時，除對水文觀測資料進(jìn)行分析計(jì)算之外，還應(yīng)適當(dāng)考慮氣象要素對計(jì)算結(jié)果的影響。

6 結(jié)論

（1）根據(jù)克里雅河徑流特征，提出改進(jìn)后的Texas 法計(jì)算出克里雅河的生態(tài)基流，為克里雅河的水資源合理開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，提供參考依據(jù)。

（2）從體現(xiàn)生態(tài)基流的功能上來看，改進(jìn)后的Texas 法生態(tài)基流計(jì)算結(jié)果在滿足維持河道基本形態(tài)、保障河道水生生物的基本生存、體現(xiàn)克里雅河徑流年內(nèi)豐枯變化特征三方面要求的同時，能更合理的兼顧干旱區(qū)河流年內(nèi)分配差異大的徑流特征以及流域水資源總量稀缺的實(shí)際情況，更具有現(xiàn)實(shí)意義。

（3）研究所采用的根據(jù)生態(tài)基流不同功能分別設(shè)置對應(yīng)評價指標(biāo)的方法可以運(yùn)用于其他類似河流的生態(tài)基流計(jì)算方法適用性評價，為其他河流的生態(tài)基流計(jì)算方法優(yōu)選提供一種新的思路。