戴善進,許景鋒

(1.廣東省水文局惠州水文分局,廣東 惠州 516003;2.中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司,廣東 廣州 510610)

基于水文學的生態(tài)基流研究

戴善進1,許景鋒2

(1.廣東省水文局惠州水文分局,廣東 惠州 516003;2.中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司,廣東 廣州 510610)

文中根據(jù)斷面控制和區(qū)域總量相結(jié)合、兼顧生態(tài)和環(huán)境的原則,采用水文學方法,計算分析惠州市主要河流東江、西枝江、增江和公莊河的生態(tài)基流,對比分析不同方法的計算結(jié)果,探索研究合理生態(tài)需水量,提出生態(tài)需水量的保障措施.

惠州;生態(tài)基流;Tennant法;90%保證率法;最枯月流量法

生態(tài)基流是指為維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能的所需河道內(nèi)最小流量,河流基本生態(tài)功能主要為防止河道斷流、避免河流水生生物群落遭受到無法恢復的破壞等.生態(tài)基流與河流生態(tài)系統(tǒng)的演進過程及水生生物的生活史階段有關(guān).河流水生生物的生長與水、熱同期,在汛期及非汛期對水量的要求不同,因此生態(tài)基流有汛期和非汛期之分[1].汛期生態(tài)基流多能得到滿足,通常生態(tài)基流指非汛期.

研究以惠州市集水面積1 000 km2以上的4條河流為對象,采用3種水文學方法,計算確定確定水功能區(qū)生態(tài)基流控制目標,并制定生態(tài)水量保障方案與措施.

1 生態(tài)基流計算方法

全球有44個不同國家進行河道內(nèi)基本生態(tài)環(huán)境需水計算,所用估算方法達207種之多[2].不同方法有其自身的適用條件及優(yōu)缺點,因此,在選取生態(tài)基流計算方法時,不僅要充分考慮當?shù)貧夂驐l件、水文特征、河流形態(tài)、水生態(tài)系統(tǒng)類型以及工程環(huán)境影響水生態(tài)目標的具體情況和需水特點,還應考慮滿足生態(tài)需水的共性要求和實際數(shù)據(jù)獲取的難易程度.

結(jié)合惠州市區(qū)域特點及水文資料情況,研究分別采用Tennant法、90%保證率法和近十年最枯月流量法,3種水文學法進行河道生態(tài)基流計算,方法說明見表1.

表1 選用生態(tài)基流方法說明[3]

Tennant法取多年平均流量的百分比作為基流量.研究表明,多年平均徑流量的10%是保持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的最小流量,多年平均徑流量的30%能為大多數(shù)水生生物提供較好的棲息條件[4].90%保證率法采用近期長序列的最枯月平均流量進行P-Ⅲ曲線排頻,查找對應頻率的流量.近10年最枯月流量法,即計算近10年最枯月的平均流量.文中分別取Tennant法(10%,20%,30%),90%保證率法和近10年最枯月流量法,計算結(jié)果一起進行比較分析,優(yōu)選適合惠州市各主要河流的生態(tài)基流閥值.

2 控制斷面選擇

河流生態(tài)基流及保障措施一般結(jié)合重要控制斷面提出,需考慮其水量代表性和水文觀測資料獲取的難易程度.根據(jù)惠州市自然地理和水文特點,以四級水資源分區(qū)套縣級行政區(qū)為計算單元,每個計算單元可選擇一個或多個斷面,作為生態(tài)基流控制斷面.為便于監(jiān)控,所選擇的控制斷面應盡可能與水文測站一致.結(jié)合惠州市主要河流東江、西枝江、增江和公莊河已有水文站點分布情況,確定這次生態(tài)基流計算的斷面,見表2.

3 生態(tài)基流計算結(jié)果

根據(jù)各控制斷面資料,采用3種方法計算結(jié)果表明:Tennant法(10%)的計算結(jié)果較其他結(jié)果基本偏小;Tennant法(20%)在東江和西枝江的結(jié)果與近10年最枯月流量法接近,在增江與90%保證率法結(jié)果較接近;Tennant法(30%)的計算結(jié)果與90%保證率法在東江干流比較接近.總體而言3種方法間結(jié)果相互交叉,需要綜合考慮.

我國南方河流,生態(tài)基流應不小于90%保證率最枯月平均流量和多年平均徑流量的10%兩者之間的大值,也可采用Tennant法取多年平均徑流量的20%～30%或以上[5].同時,考慮到東江流域?qū)儆诩撅L性氣候,其汛期和非汛期河道徑流量變化明顯,河道內(nèi)生物的繁衍易受氣候變化影響.因此,東江流域生態(tài)需水量分為一般用水期(10-3月)和魚類產(chǎn)卵育幼期(4-9月),較符合流域?qū)嶋H情況.對比不同方法的生態(tài)基流計算結(jié)果,采用近10年最枯月流量法和Tennant法(20%)計算結(jié)果的較大值,作為惠州市河道一般用水期生態(tài)基流量,采用90%保證率法和Tennant法(30%)計算結(jié)果的較大值,作為惠州市河道魚類產(chǎn)卵育幼期生態(tài)基流量,結(jié)果見表2.

表2 各監(jiān)控斷面生態(tài)基流量

文中博羅斷面魚類產(chǎn)卵育幼期,生態(tài)基流計算結(jié)果與陳春梅等人的《珠江流域生態(tài)需水及保障措施研究》中結(jié)果212 m3/s基本吻合.

4 結(jié)論和保障措施

1)東江干流和西枝江.目前,東江流域已實施了分水方案和年度水量調(diào)度工作.根據(jù)東江流域分水方案和近幾年東江水量調(diào)度實施方案的要求,惠州市境內(nèi)的東江干流博羅控制斷面流量控制目標為280 m3/s,西枝江平山控制斷面流量控制目標為30 m3/s(白盆珠水庫出庫流量控制目標25 m3/s),以上控制目標綜合考慮了流域生活、生產(chǎn)用水及生態(tài)用水需求,只要保證調(diào)水目標的實現(xiàn),就能保障東江干流和西枝江的生態(tài)需水.據(jù)近幾年水文監(jiān)測資料,博羅、平山控制斷面調(diào)水目標基本實現(xiàn).因此,建議繼續(xù)嚴格執(zhí)行東江流域分水方案和水量調(diào)度管理辦法,充分發(fā)揮新豐江、楓樹壩和白盆珠等三大關(guān)鍵性水庫工程的蓄豐補枯性能,實施聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度,并對干流梯級水電站下泄水量及主要取水口等涉水工程的取用水量實施監(jiān)管,保證控制目標的實現(xiàn).

2)增江.東江流域分水方案亦對增江控制斷面提出了流量控制目標要求(九龍?zhí)?0 m3/s),然而近幾年增江尚未嚴格實施水量調(diào)度,其控制目標尚未能完全實現(xiàn).目前,東江流域水量水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)已基本建成運行,在九龍?zhí)对O(shè)有自動監(jiān)測站.建議盡快制定增江水量調(diào)度方案,充分發(fā)揮天堂山水庫、梅州水庫等大中型水庫的作用,實施動態(tài)調(diào)度,保證東江流域分水方案控制目標的實現(xiàn).

3)公莊河.公莊河生活、生產(chǎn)用水相對較少,河道內(nèi)生態(tài)需水量也相對較小.考慮到流域內(nèi)水庫調(diào)節(jié)庫容有限,建議充分利用流域現(xiàn)有水庫調(diào)度資源,盡快制定調(diào)度方案并保證實施.

[1]彭桂君.延邊州主要河段生態(tài)基流計算分析[J].黑龍江科技信息,2012(35):23-23.

[2]Thame RE.A Global perspective on Environmental Flow Assessment:Emerging Trends in the Development and Application of Environmental Flow Methodolohgies for Rivers[J].River Resappl,2003,19(4):397-441.

[3]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院.水工程規(guī)劃設(shè)計生態(tài)指標體系與應用指導意見[Z],2010.

[4]靳美娟.渭河寶雞段河流生態(tài)需水量估算[J].南水北調(diào)與水利科技,2014,12(1):65-68.

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