楊繼忠

(北票市水資源辦公室，遼寧 朝陽 122100)

1 控制斷面

針對大凌河水系重要河段擬選取敏感生態(tài)需水典型控制斷面和生態(tài)基流斷面，結(jié)合流域水文特點、區(qū)域氣候特征、重要河段控制斷面，以及現(xiàn)場收集和實測資料，遵循以下原則合理確定控制斷面：大中型水利工程和主要河流控制斷面，綜合考慮國際級濕地公園、水產(chǎn)資源保護區(qū)、全國重要飲用水源地和重要水生生物棲息地及濕地等敏感水域選取控制斷面，斷面的選取需與《大凌河河道治理保護規(guī)劃報告》《凌河“三帶”戰(zhàn)略性規(guī)劃》《凌河生態(tài)帶總體規(guī)劃》《凌河重點段生態(tài)綜合治理工程項目庫》等相關(guān)規(guī)劃成果協(xié)調(diào)一致。

本文遵循以上原則擬定了8個重要河湖敏感生態(tài)需水控制斷面和23個生態(tài)基流(水位)控制斷面，如表1、表2。

表1 敏感生態(tài)需水控制斷面

表2 生態(tài)基流(水位)控制斷面

2 評價方法

2.1 敏感生態(tài)需水計算

(1)生態(tài)敏感區(qū)。本研究所涉及的生態(tài)敏感區(qū)特指珍稀瀕危、特有、土著等重要經(jīng)濟魚類或者重要水生生物“三場”分布區(qū)及棲息地(Ⅰ類)，河口(Ⅱ類)，河流直接連通的湖泊(Ⅲ類)，以河水為主要補給源的河谷林及有重要保護意義的河流濕地(Ⅳ類)[1-7]。

(2)生態(tài)敏感期。該時期內(nèi)若生態(tài)系統(tǒng)無法獲取足夠的水量將給系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響，敏感期主要有水生動物越冬、索餌、繁殖期，水沙平衡、水鹽平衡控制期和植物的水分臨界期等。一般地，以重要水生生物越冬、索餌、繁殖期所需的流量過程作為Ⅰ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水，以年生態(tài)需水總量和月均生態(tài)水量的形式給出Ⅱ類、Ⅲ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水，以豐水期洪水過程作為Ⅳ類生態(tài)系統(tǒng)敏感生態(tài)需水。

(3)敏感生態(tài)需水計算。實際上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類需水量及過程的外包就是敏感生態(tài)需水，河湖j月最低水位Zj的計算方法如式(1)：

Zj=min(Zij)

(1)

式中：Zj為河湖j月最低水位，m；Zij為長系列水位數(shù)據(jù)中第i年j月的月平均水位，m。

河湖j月的水生態(tài)環(huán)境需水量Wja和水生態(tài)環(huán)境耗水量Wjb的計算如式(2)～(3)：

Wja=(Zj-Z)×Sj

(2)

式中：Wja為河湖j月的水生態(tài)環(huán)境需水量，m3;Z為現(xiàn)狀水位，m;Zj為維持j月河湖主要生態(tài)環(huán)境組分及生態(tài)系統(tǒng)各影響因子的最小月均水位，m；Sj為j月的水面面積，m2。

(3)

式中：Wjb為水生態(tài)環(huán)境耗水量，m3;Fj為j月河湖表面的月平均水面面積，m2；Ej為j月河湖表面的蒸散發(fā)量，m；Pj為j月河湖表面的降雨量，m；I為河湖滲流坡度，(°)；K為土壤滲透系數(shù)。

生態(tài)敏感期林草低及濕地生態(tài)需水量Ww、敏感期重要水生生物生態(tài)需水量WB和第i月受人為工程影響范圍內(nèi)總生態(tài)需水量W總i的計算如式(4)～式(6)：

Ww=(D-d)×max(qb,W′)+d×max(qw,W′)

(4)

式中：Ww為生態(tài)敏感期林草低及濕地生態(tài)需水量，m3；D為豐水期天數(shù)，d；d為總洪水歷時，d；qb為生態(tài)基流；qw為最小洪峰流量，m3/s；W′為輸沙需水量，m3。

WB=(D-d)×max(qb,W′)+d×max(qa,W′)

(5)

式中：WB敏感期重要水生生物生態(tài)需水量，m3；d為達到適宜生態(tài)流量的天數(shù)，d；qb為適宜生態(tài)流量，m3/s；qa為生態(tài)基流，m3/s；W′為輸沙需水量，m3，河流不考慮輸沙水量時該項取0。

W總i=max[WWi-WC W,

WB i-WC B,WL-WC L]

(6)

式中：W總i為第i月受人為工程影響范圍內(nèi)總生態(tài)需水量，m3；WC L、WC B、WC W為計算斷面與敏感生態(tài)需水區(qū)間的產(chǎn)匯流，m3/s；qa、qw取0時,則WBi和WWi也為0。

2.2 生態(tài)基流計算

在滿足生態(tài)基流數(shù)據(jù)要求的情況下，本研究盡量選用多種方法進行計算，然后利用能夠反映流域?qū)嶋H情況的分析結(jié)果，不同方法的計算特點、適用條件及指標(biāo)表達如表3，其中Tennant法推薦的基流標(biāo)準(zhǔn)(年平均流量百分?jǐn)?shù))如表4。

表3 生態(tài)基流計算方法適用條件

表4 Tennant法的基流標(biāo)準(zhǔn) %

考慮到大凌河水系具有較豐富的水資源，按以上方法確定的生態(tài)基流應(yīng)不小于天然徑流量的10%和最枯月平均流量(90%保證率)的大值，也可利用Tennant法取不小于多年平均天然徑流量的20%～30%，可應(yīng)用定性與定量相結(jié)合的方法計算生態(tài)基流滿足程度[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 敏感生態(tài)需水分析

研究范圍內(nèi)共有8個單元有敏感生態(tài)需水要求，涉及保護目標(biāo)較多。其中，7個研究湖泊或河段的生態(tài)敏感區(qū)為珍稀瀕危、特有、土著等重要經(jīng)濟魚類或重要水生生物的“三場”分布區(qū)和棲息地，水生生物及其生境為敏感生態(tài)需水的主要保護目標(biāo)。第二牤牛河敏感生態(tài)需水保護目標(biāo)除有候鳥棲息地及維持河流自凈能力所需的生態(tài)需水外，還有水生生物需水等。依據(jù)評價分析結(jié)果，第二牤牛河段、老虎山河段、涼水河段、牤牛河段、細(xì)河段的生態(tài)需水滿足程度為良好，閻王鼻子水庫、十家子河段的生態(tài)需水評價結(jié)果為優(yōu)，而白石水庫的劣。

3.2 生態(tài)基流分析

對23個控制斷面利用最枯月流量法、最枯月平均流量法(90%保證率)及Tennant法進行計算，結(jié)果顯示較Tennant法計算結(jié)果，最枯月流量法及90%保證率最枯月平均流量明顯偏大[9]。這是由于受不同方法的使用范圍和計算特點的限制，Tennant法的計算結(jié)果更加合理，故生態(tài)基流滿足程度的最終參考依據(jù)取Tennant法計算結(jié)果，如表5。

表5 控制斷面生態(tài)基流

結(jié)合計算結(jié)果，生態(tài)基流評價結(jié)果為優(yōu)、良、中、劣的斷面有6個、12個、4個、1個，占評價單元總數(shù)的26.1%、52.2%、17.4%、4.3%，總體上基本能夠滿足各控制斷面生態(tài)基流，其中評價結(jié)果為優(yōu)的斷面主要分布于大凌河干流。從水系分布上，大凌河干流生態(tài)基流滿足程度以優(yōu)、良為主，而中下游和支流的生態(tài)基流滿足程度相對較差，如十家子河的生態(tài)基流滿足程度為劣甚至在非汛期出現(xiàn)河床裸露的現(xiàn)象[10-15]。

4 結(jié) 論

本文研究了大凌河水系敏感生態(tài)需水及生態(tài)基流，未來仍需進一步研究擠占大凌河流域生態(tài)基流的區(qū)域，在充分挖掘現(xiàn)狀供水工程潛力的情況下對重要河道、湖泊濕地等，采取生態(tài)補水、江湖連通、調(diào)水引流、河控工程等工程保障措施及建閘補水措施進行生態(tài)修復(fù)保護，立足于大凌河水系現(xiàn)狀進一步提出河湖敏感生態(tài)需水及生態(tài)基流保障措施和方案。