尋烏水斗晏段河道生態基流量初步探討

黃 影，胡西紅，閆瑞敏

（1.江西省環境保護科學研究院，江西 南昌330029；2.江西省水利規劃設計院，江西 南昌330029；3.河南省焦作市環境監測站，河南 焦作454000）

1 引言

在我國的水利水電開發中，往往是最大程度地利用河流水資源，忽略了維護下游河流生態環境和魚類生存所需的下泄水量，已經造成了部分河流生態退化、魚類消亡的嚴重后果。近年來，隨著生態環境保護和維護生物多樣性認識的增強，人們認識到在水利水電開發中必須維持河流一定的流量，以避免生態系統遭到嚴重破壞。

2 河道生態基流量研究

2.1 生態基流量概念

河道基本生態環境需水量，簡稱河道生態基流量，其概念至今尚未有明確統一的定論，不同學者根據研究對象和目的不同，使用不同的概念對其進行界定。目前出現許多與河道生態基流量相近的概念，分別有生態用水、環境用水、生態需水、環境需水、生態環境用水和生態環境需水，以及最小生態環境需水等［1～3］。在查閱國內外生態環境需要水量的研究成果的基礎上，筆者認同其中之一的看法，即河道生態基流量是指在特定時間和空間條件下，為遏止由于河道內流量減少或斷流所造成的生態環境惡化，并改善河流系統基本結構與功能所需要在河道內預留的、滿足一定水質要求的水量［4］。

2.2 河道生態基流量計算方法

國外河流生態需水量計算方法歸納起來有4種，歷史流量法，包括Tennant法、流量歷史曲線法、產水常數法等，其中Tennant法最為典型；水力定額法，包括濕周法、簡化水尺分析法、WSP水力模擬法等；棲息地定額法，包括河道流量增加法（IFM）、有效寬度（UW）法、加權有效寬度（WUW）、偏好面積法等；整體分析法，包括BBM法、整體法等。

國內研究河流生態需水的工作尚處于起步階段，主要有以下幾種計算方法。最小月平均流量法，即以河流最小月平均實測徑流量的多年平均值作為河流的基本生態環境需水量。假設法，假設以某一年的水平作為標準年，認為該年的水環境狀況基本能保持原有的自然景觀，滿足最低水循環要求以及河口沖淤平衡和基本維持河流生態系統平衡，則將該年水量作為河道所需生態需水量。水量補充法，Ⅰ蒸發和滲漏：認為河流生態用水量主要指補充河道及浸潤帶蒸發和河道滲漏等因素造成的損失所需的水量。Ⅱ水面蒸發生態需水量：為維持河流系統正常生態功能，當水面蒸發量大于降水量時，必須從流域河道水面系統以外接納的水體來彌補，這部分水量即為水面蒸發生態需水量。另外，還有逐月最小生態徑流法、逐月頻率計算法、生物空間最小需求法、水文與河道形態分析法等［5］。

3 尋烏水斗晏段河道生態基流量計算

3.1 河流流域概況

尋烏水為東江干流，發源于江西省尋烏縣三標鄉三桐村的椏髻缽山南側，長153.5km，流域面積2 704.0km2，源河為三桐河，流經三標、水源、澄江、吉潭、長寧、文峰、南橋、留車、龍廷9個鄉鎮，于龍廷鄉斗晏村渡田出口，匯入東江，主要的支流有6條，包括沙洲水、流田水、篁鄉河、龍圖河、馬蹄河及劍溪河。

尋烏水所在地徑流來源是降水，多年平均年徑流量為15.21億 m3，多年平均流量48.2m3／s，徑流年季、年內變化分配都很不均衡，豐水年和枯水年的年平均流量為多年平均流量的1.86倍和0.3倍。豐水期4～8月份水量占年水量的63.7%，降雨集中的4～6月份水量占全年水量的45%，10月至次年2月水量僅占全年的20.3%。

3.2 生態基流量計算

本文采用國外較為典型的Tennant法和國內較為常用的最小月平均流量法，對尋烏水斗晏段河道生態基流量進行定量分析。

3.2.1 最小月平均流量法

最小月平均流量法計算公式為：

式中Wb為河流基本生態需水量；Qij為第i年第j 月的月均流量，m3／s；T 為換算系數，值為31.536×106s；n為統計年數。采用尋烏水1959年～1989年30年的流量資料（表1），計算出其河道基本生態需水量為4.41m3／s。

表1 尋烏水歷年平均流量 m3／s

3.2.2 Tennant法

（1）多年平均。該法確定的河道內最小生態需水量以測站的年平均天然徑流量的百分率表示，將全年分為兩年計算時段，根據多年平均流量的百分比和河道內生態環境狀況的對應關系，直接計算維持河道一定功能的生態基流量。Tennant法中，河道內不同流量百分比與之相對應的生態環境狀況見表2。

表2 Tennant法中河道內不同流量百分比與之相對應的生態環境狀況

Tennant法認為平均流量的10%、30%、60%對評價生物適宜性具有顯著的代表性，并認為10%是河道流量的最低下限，如果河道流量低于10%，則河流生態系統健康得不到保障，水生生境將嚴重惡化，河流生態環境功能將遭到破壞。因此取天然徑流量的10%作為生態基流量，即選用公式：

Q平為 多 年 平 均 流 量，48.0m3／s，則 Qec＝4.8m3／s。

（2）代表年。由于Tennant法中多年平均流量法沒有分干旱年、濕潤年和平水年的差異，因此其計算出的多年平均河道基流量的值偏大。為此，本文選擇代表年計算進行對比分析，選擇的代表年為P＝25%（1985年）、P＝50%（1970 年）、P＝75%（1986年）、P＝90%（1965年），針對不同代表年份別計算其生態基流量。計算結果見表3。

表3 代表年生態基流量計算結果 m3／s

3.3 尋烏水斗晏段河道生態基流量計算結果分析

最小月平均流量法是利用河流最小月平均實測流量的多年平均值作為河道的生態基流量，用此方法計算的尋烏水斗晏段河道生態基流量占多年平均流量的9.2%，低于10%，河流生態系統健康得不到保障，因此，該方法計算結果不適宜作為河道生態基流量值。

用Tennant法采用多年平均流量進行計算，按天然徑流量的10%作為生態基流量，河道生態功能可得到最低保障。用Tennant法采用代表年流量進行計算，選擇的代表年為P＝25%（1985年）、P＝50%（1970年）、P＝75%（1986年）、P＝90%（1965年），生 態 基 流 量 依 次 為 5.47m3／s、4.53m3／s、3.53m3／s、3.2m3／s；汛期（3～9月）生態基流量分別為7.30m3／s、5.73m3／s、4.91m3／s、4.09m3／s；非汛期 生 態 基 流 量 分 別 為 2.94m3／s、2.82m3／s、1.59m3／s、1.91m3／s。該方法考慮了干旱年、濕潤年和平水年的差異，因此，以該方法計算所得的生態基流量結果比較合理。綜上可得，用多年平均流量計算的結果，與代表年平水年計算結果和汛期P＝75%中的生態基流接近。

4 結語

本文采用最小月平均流量法和Tennant法對尋烏水斗晏段河道生態基流量進行了定量計算，采用的時間尺度為多年平均和代表年以及年內逐月，結果表明，不同方法的計算結果相差不大，其優劣順序為：Tennant法代表年＞Tennant法多年平均＞最小月平均流量法。

［1］胡習英，陳南祥.城市生態環境需水量計算方法及應用［J］.人民黃河，2006，28（2）：48～50.

［2］田 英，楊志峰，劉靜玲，等.城市生態環境需水量研究［J］.環境科學學報，2003，23（1）：100～106.

［3］劉昌明.關于生態需水量的概念和重要性［J］；科學對社會的影響，2002（2）：25～29.

［4］楊 濤，李懷恩.渭河寶雞市區段河道生態基流量初步研究［J］.水資源與水工程學報，2007，18（5）：17～22.

［5］夏 豪，黃川友.河流生態需水量研究進展［J］.西南民族大學學報，2006，32（4）：808～810.