基于水文学的生态基流研究

戴善进,许景锋

(1.广东省水文局惠州水文分局,广东 惠州 516003;2.中水珠江规划勘测设计有限公司,广东 广州 510610)

基于水文学的生态基流研究

戴善进1,许景锋2

(1.广东省水文局惠州水文分局,广东 惠州 516003;2.中水珠江规划勘测设计有限公司,广东 广州 510610)

文中根据断面控制和区域总量相结合、兼顾生态和环境的原则,采用水文学方法,计算分析惠州市主要河流东江、西枝江、增江和公庄河的生态基流,对比分析不同方法的计算结果,探索研究合理生态需水量,提出生态需水量的保障措施.

惠州;生态基流;Tennant法;90%保证率法;最枯月流量法

生态基流是指为维持河流基本形态和基本生态功能的所需河道内最小流量,河流基本生态功能主要为防止河道断流、避免河流水生生物群落遭受到无法恢复的破坏等.生态基流与河流生态系统的演进过程及水生生物的生活史阶段有关.河流水生生物的生长与水、热同期,在汛期及非汛期对水量的要求不同,因此生态基流有汛期和非汛期之分[1].汛期生态基流多能得到满足,通常生态基流指非汛期.

研究以惠州市集水面积1 000 km2以上的4条河流为对象,采用3种水文学方法,计算确定确定水功能区生态基流控制目标,并制定生态水量保障方案与措施.

1 生态基流计算方法

全球有44个不同国家进行河道内基本生态环境需水计算,所用估算方法达207种之多[2].不同方法有其自身的适用条件及优缺点,因此,在选取生态基流计算方法时,不仅要充分考虑当地气候条件、水文特征、河流形态、水生态系统类型以及工程环境影响水生态目标的具体情况和需水特点,还应考虑满足生态需水的共性要求和实际数据获取的难易程度.

结合惠州市区域特点及水文资料情况,研究分别采用Tennant法、90%保证率法和近十年最枯月流量法,3种水文学法进行河道生态基流计算,方法说明见表1.

表1 选用生态基流方法说明[3]

Tennant法取多年平均流量的百分比作为基流量.研究表明,多年平均径流量的10%是保持河流生态系统健康的最小流量,多年平均径流量的30%能为大多数水生生物提供较好的栖息条件[4].90%保证率法采用近期长序列的最枯月平均流量进行P-Ⅲ曲线排频,查找对应频率的流量.近10年最枯月流量法,即计算近10年最枯月的平均流量.文中分别取Tennant法(10%,20%,30%),90%保证率法和近10年最枯月流量法,计算结果一起进行比较分析,优选适合惠州市各主要河流的生态基流阀值.

2 控制断面选择

河流生态基流及保障措施一般结合重要控制断面提出,需考虑其水量代表性和水文观测资料获取的难易程度.根据惠州市自然地理和水文特点,以四级水资源分区套县级行政区为计算单元,每个计算单元可选择一个或多个断面,作为生态基流控制断面.为便于监控,所选择的控制断面应尽可能与水文测站一致.结合惠州市主要河流东江、西枝江、增江和公庄河已有水文站点分布情况,确定这次生态基流计算的断面,见表2.

3 生态基流计算结果

根据各控制断面资料,采用3种方法计算结果表明:Tennant法(10%)的计算结果较其他结果基本偏小;Tennant法(20%)在东江和西枝江的结果与近10年最枯月流量法接近,在增江与90%保证率法结果较接近;Tennant法(30%)的计算结果与90%保证率法在东江干流比较接近.总体而言3种方法间结果相互交叉,需要综合考虑.

我国南方河流,生态基流应不小于90%保证率最枯月平均流量和多年平均径流量的10%两者之间的大值,也可采用Tennant法取多年平均径流量的20%～30%或以上[5].同时,考虑到东江流域属于季风性气候,其汛期和非汛期河道径流量变化明显,河道内生物的繁衍易受气候变化影响.因此,东江流域生态需水量分为一般用水期(10-3月)和鱼类产卵育幼期(4-9月),较符合流域实际情况.对比不同方法的生态基流计算结果,采用近10年最枯月流量法和Tennant法(20%)计算结果的较大值,作为惠州市河道一般用水期生态基流量,采用90%保证率法和Tennant法(30%)计算结果的较大值,作为惠州市河道鱼类产卵育幼期生态基流量,结果见表2.

表2 各监控断面生态基流量

文中博罗断面鱼类产卵育幼期,生态基流计算结果与陈春梅等人的《珠江流域生态需水及保障措施研究》中结果212 m3/s基本吻合.

4 结论和保障措施

1)东江干流和西枝江.目前,东江流域已实施了分水方案和年度水量调度工作.根据东江流域分水方案和近几年东江水量调度实施方案的要求,惠州市境内的东江干流博罗控制断面流量控制目标为280 m3/s,西枝江平山控制断面流量控制目标为30 m3/s(白盆珠水库出库流量控制目标25 m3/s),以上控制目标综合考虑了流域生活、生产用水及生态用水需求,只要保证调水目标的实现,就能保障东江干流和西枝江的生态需水.据近几年水文监测资料,博罗、平山控制断面调水目标基本实现.因此,建议继续严格执行东江流域分水方案和水量调度管理办法,充分发挥新丰江、枫树坝和白盆珠等三大关键性水库工程的蓄丰补枯性能,实施联合优化调度,并对干流梯级水电站下泄水量及主要取水口等涉水工程的取用水量实施监管,保证控制目标的实现.

2)增江.东江流域分水方案亦对增江控制断面提出了流量控制目标要求(九龙潭20 m3/s),然而近几年增江尚未严格实施水量调度,其控制目标尚未能完全实现.目前,东江流域水量水质监控系统已基本建成运行,在九龙潭设有自动监测站.建议尽快制定增江水量调度方案,充分发挥天堂山水库、梅州水库等大中型水库的作用,实施动态调度,保证东江流域分水方案控制目标的实现.

3)公庄河.公庄河生活、生产用水相对较少,河道内生态需水量也相对较小.考虑到流域内水库调节库容有限,建议充分利用流域现有水库调度资源,尽快制定调度方案并保证实施.

[1]彭桂君.延边州主要河段生态基流计算分析[J].黑龙江科技信息,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]水利部水利水电规划设计总院.水工程规划设计生态指标体系与应用指导意见[Z],2010.

[4]靳美娟.渭河宝鸡段河流生态需水量估算[J].南水北调与水利科技,2014,12(1):65-68.

X143 < class="emphasis_bold">[文献标识码]B

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1002-0624(2017)11-0048-02

2017-04-05