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        江河流域河流最小生態(tài)流量研究

        2022-01-05 10:52:54陸建宇杜娟
        水利水電工程設計 2021年4期
        關鍵詞:場站徑流量水生

        陸建宇 杜娟

        1 流域概況

        2 資料來源

        表1 南河流域水文站點及資料情況

        3 成果分析

        3.1 資料整理

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

        圖1 新場站降雨徑流相關關系

        插補后,新場站1955—2018年多年平均徑流量為4.49億m3,插補段多年平均徑流量為4.20億m3,實測段多年平均徑流量為4.80億m3,與降雨量時段變化一致,見表2。因此,插補后的新場站1955—2018年徑流成果是合理的。

        表2 實測段、插補段、插補后的新場站多年平均徑流量表

        3.2 計算成果

        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必須保留最小水量[1-2]。目前,最小生態(tài)流量計算主要采用傳統(tǒng)的水文學法,該方法借助長系列流量資料,具有簡便、快捷、直觀的特點。

        本次采用傳統(tǒng)水文學法中的次最小值法[2]、頻率排位法[3]、年內(nèi)展布法[4],基于新場站1955—2018年逐月流量資料,計算其最小生態(tài)流量。其中,頻率排位法取保證率95%對應的徑流值;年內(nèi)展布法通過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程,確定河流最小生態(tài)流量。多種方法計算的新場站最小生態(tài)流量過程,見表3、如圖2所示。

        由表3、圖2可知:(1)3種方法計算的最小生態(tài)流量年內(nèi)過程大體相同,徑流年總量差別不大;從趨勢和徑流總量來看,3種方法計算成果均是可取的。(2)頻率排位法、次最小值法1—3、5、10—12月計算值大于年內(nèi)展布法的,不利于枯水期水資源開發(fā)利用,將使得人類社會生產(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月計算值略小,但可維持下游水生生物在年內(nèi)最危險時段內(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與發(fā)育。因此,年內(nèi)展布法計算成果是相對比較理想的。

        表3 多種方法計算的新場站最小生態(tài)流量過程 萬m3

        圖2 多種方法計算的新場站最小生態(tài)流量過程

        3.3 分析討論

        3.3.1 Tennant法評價

        根據(jù)Tennant法基本原理,評價年內(nèi)展布法計算流量成果的合理性,見表4。由表4可知,年內(nèi)展布法計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最基本生存階段。因此,年內(nèi)展布法計算的流量過程能夠維持下游河道基本生態(tài)結(jié)構與功能、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 新場站最小生態(tài)流量的Tennant法評價結(jié)果 萬m3

        3.3.2 生態(tài)流量滿足程度

        結(jié)合新場站1955—2018年徑流資料,基于年內(nèi)展布法計算的最小生態(tài)流量過程,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??梢姡谀陜?nèi)展布法計算的最小生態(tài)流量標準下,江河干流單一斷面—新場站測流斷面最小生態(tài)流量滿足程度較為樂觀。

        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、成水務〔2018〕66號,國家級、省級及以下自然保護區(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%;涉及國家和地方重點保護水生野生動物和珍稀瀕危物種或開發(fā)區(qū)域等有特殊用水要求的河段,應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,是大多數(shù)水生生物生存所需的最小水量,此時水生狀況處于“差”的狀態(tài);河道內(nèi)流量為多年平均流量30%時,能保持大多數(shù)水生動物有良好棲息條件。其中,對于魚類產(chǎn)卵育幼期,河流水生狀況處于“開始退化”情況;對于枯水期,河流水生狀況可達到“非常好的狀況”。

        綜上,為盡可能地營造良好的河流水生態(tài)環(huán)境,平衡河流生態(tài)用水、人類社會生產(chǎn)生活用水之間的矛盾,建議將Tennant法、年內(nèi)展布法計算的最小生態(tài)流量過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)。見表5。

        表5 新場站最小生態(tài)流量過程(推薦) 萬m3

        4 結(jié)語

        (1)基于插補延長的新場站1955—2018年流量資料,采用次最小值法、頻率排位法、年內(nèi)展布法計算了新場站最小生態(tài)流量。Tennant法評價結(jié)果顯示,年內(nèi)展布法計算流量成果是合理的,又可兼顧河流生態(tài)用水、人類社會用水。

        (3)本次僅采用多種傳統(tǒng)水文學法,從數(shù)理統(tǒng)計角度,初步計算了河流最小生態(tài)流量;未來還可嘗試建立具體流量過程與相應水生態(tài)生物生境狀況之間的關系,從生態(tài)水文響應方面,進一步細化研究河流最小生態(tài)流量過程,以更科學地指導流域河流生態(tài)評價與管理、生態(tài)工程設計、水資源開發(fā)利用工作。

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