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(lái)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展、人口的不斷增多，人類對(duì)于淡水資源的需求量日益增加。河流因其開(kāi)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(guò)度開(kāi)發(fā)，部分河流開(kāi)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(wèn)題［1，2］。協(xié)調(diào)好開(kāi)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(duì)保護(hù)流域生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有著十分重要的意義。

國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果顯示，生態(tài)基流對(duì)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(shí)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(shì)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(shí)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(shì)特征等三方面需求，逐漸成為諸多學(xué)者的共識(shí)。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(chǎng)測(cè)量，計(jì)算過(guò)程方便可靠等優(yōu)勢(shì)仍然是我國(guó)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(guó)南方及東北部地區(qū)的河流［15-19］，而針對(duì)西北干旱區(qū)的內(nèi)陸河水文特征的適用性研究相對(duì)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(duì)象，選取1957-2015 年克里雅河出山口蘭干水文站逐月實(shí)測(cè)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(píng)價(jià)主流水文學(xué)方法對(duì)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(guó)西北干旱區(qū)，發(fā)源于昆侖山北坡，自南向北蜿蜒流動(dòng)，在穿過(guò)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(shí)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(shì)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(shí)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?？死镅藕拥乩砦恢酶艣r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(zhǎng)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(kāi)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(lái)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(cè)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(guó)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(dòng)干擾較小，2016年隨著蘭干水文站上游的吉音水庫(kù)開(kāi)始建設(shè)，水文站2016 年至今基本處于停測(cè)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(cè)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(shí)段，該時(shí)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(shí)段劃定為河流汛期?？死镅藕訉倩旌涎a(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(guò)對(duì)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(guó)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(zhǎng)時(shí)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(duì)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(kāi)發(fā)利用程度、規(guī)模、來(lái)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(kāi)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(shí)側(cè)重對(duì)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(zhǎng)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(shí)，對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(shí)段取值的差異，以月為尺度對(duì)長(zhǎng)系列水文資料中的月平均流量進(jìn)行分析，將每個(gè)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(duì)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(duì)年內(nèi)不同時(shí)期水量的動(dòng)態(tài)需求過(guò)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(gè)時(shí)段，分別計(jì)算不同時(shí)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(shí)段多年平均流量。計(jì)算公式為：

式中：η1為汛期時(shí)段同期均值比；η2為非汛期時(shí)段同期均值比。

④分別計(jì)算各月生態(tài)基流。基于汛期、非汛期時(shí)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(duì)應(yīng)汛期、非汛期不同時(shí)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(duì)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(cè)徑流系列，水文資料長(zhǎng)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定

生態(tài)基流評(píng)價(jià)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(gè)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(shí)段生態(tài)基流對(duì)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(shí)期生態(tài)基流對(duì)應(yīng)水量是否能夠滿足河流的輸沙及沖淤動(dòng)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(shì)。

（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(shí)主要參考Tennant法［26］不同河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)水量合理閾值范圍。并以此作為評(píng)價(jià)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(duì)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(duì)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。考慮到克里雅河汛期時(shí)段徑流量大的特點(diǎn)，可以適當(dāng)提高該時(shí)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(shí)段克里雅河徑流量小，為保證此時(shí)段克里雅河河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境不會(huì)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(shí)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(lái)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(cè)歷年最大含沙量為146 kg∕m3，多年平均輸沙量為305.1 萬(wàn)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(shí)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?。?8-31］。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(shí)應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)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(guó)內(nèi)外部分學(xué)者認(rèn)為天然徑流的水文情勢(shì)（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(guò)程中有所體現(xiàn)?？死镅藕友雌跁r(shí)段徑流量大，且汛期較為集中，一般為每年的6-8月，其余時(shí)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(guò)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(píng)價(jià)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(duì)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(guò)程線如圖5所示。

圖4 各方法生態(tài)基流對(duì)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(guò)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(duì)枯水年份的研究，計(jì)算出的生態(tài)基流對(duì)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(wú)法滿足汛期、非汛期不同時(shí)段的適宜水量閾值范圍。且以上3種方法均是通過(guò)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(gè)值”無(wú)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(shí)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(duì)應(yīng)水量無(wú)論在汛期還是非汛期時(shí)段都偏大，全年生態(tài)基流對(duì)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(shí)該方法生態(tài)基流對(duì)應(yīng)水量在全年總體及汛期時(shí)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(shí)段生態(tài)基流對(duì)應(yīng)水量略小，不能滿足該時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，特定百分率的取值主要參考國(guó)內(nèi)學(xué)者吳喜軍對(duì)渭河林家村站1944-2008 年共780個(gè)月的徑流量進(jìn)行頻率分析時(shí)確定的數(shù)值。雖然克里雅河和渭河都是我國(guó)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(shí)段流量差異更大。針對(duì)這一差別，將對(duì)Texas法特定百分率的取值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

對(duì)于克里雅河此類年內(nèi)不同時(shí)段流量差異大的河流，應(yīng)該區(qū)分不同時(shí)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(duì)應(yīng)時(shí)段的特定百分率。同時(shí)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(shí)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(shí)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(duì)應(yīng)水量需求，將非汛期時(shí)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(shí)，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(shí)段流量增大，泥沙含量增大，這一時(shí)段的生態(tài)基流在滿足水生生物基本生存的同時(shí)還需兼顧河道輸沙。通過(guò)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(duì)應(yīng)水量能夠滿足需求，因此該時(shí)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(gè)時(shí)段均能滿足標(biāo)準(zhǔn)需求。計(jì)算所得全年生態(tài)基流對(duì)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(duì)應(yīng)水量1.02 億m3，約占同時(shí)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(duì)應(yīng)水量0.87 億m3，約占同時(shí)段徑流量的34.4%，占全年徑流總量的11.43%。不同時(shí)段生態(tài)基流對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(guó)學(xué)者開(kāi)始致力于確定河流最小流量方法的研究開(kāi)始，我國(guó)的生態(tài)基流研究已經(jīng)持續(xù)了50 年之久，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)不同地區(qū)的眾多河流進(jìn)行了生態(tài)基流的估算，并對(duì)不同種類的生態(tài)基流估算方法進(jìn)行了對(duì)比。但受我國(guó)幅員廣闊，氣候水文特征復(fù)雜多變的影響，至今為止尚沒(méi)有通用的生態(tài)基流計(jì)算方法體系，也沒(méi)有詳細(xì)明確的生態(tài)基流估算值適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)，部分計(jì)算方法沒(méi)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(píng)價(jià)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(duì)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(shí)還存在一定的局限性。此次對(duì)比分析的生態(tài)基流計(jì)算方法都是單純基于河流長(zhǎng)系列徑流實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算的水文學(xué)方法，此類方法對(duì)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(duì)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(duì)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(shí)，除對(duì)水文觀測(cè)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(duì)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(kāi)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(lái)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(shí)，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(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)，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。