城市河流生態需水量研究

徐星星

摘 要：將城市作為一個以人為主體的典型人工生態系統，城市河流由于人為影響因素較多，有別于自然河流，針對其生態環境需水量的特征，該文從理論上對城市河流的生態、環境需水量進行了探討。并對計算方法做了優化，最后針對渾河沈陽段的生態需水量做了計算，結果表明：沈陽河段1～6月和11～12月間的徑流量不能滿足河流的生態需水量，7～10月間的徑流量能夠滿足河流的生態需水量。

關鍵詞：生態需水 計算方法 城市河流

中圖分類號：X522 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-0-02

河流可分為自然河流和人工河流，自然河流指自然形成的、基本沒受人為干擾、或人為干擾并沒有影響或改變其特征的河流。人工河流就是指受人為干擾、有很多人為痕跡的河流。它又可分為人工開鑿的運河和城市河流。

生態需水量是指為保障河道生態系統健康及其水沙平衡、水鹽平衡和河口地區生態環境平衡所需要維持的河流流量。對于較長的河流，其沿程的地質條件、水量、功能等方面存在著差異，所以不同河段所要求的生態需水量也存在著差異。城市河流的特定功能為防洪、興利、生態環境功能、生態廊道功能和生活環境功能等，城市河流生態需水的計算應該考慮到這些

功能。

1 城市生態環境需水量計算方法

從各城市河流的實際情況來看，城市河流一般不作為兩岸農田的灌溉水源，上游來水主要通過人工調控進入河道，其生態環境需水主要由：維持水生生物存需水、河流稀釋自凈需水、輸沙需水、蒸發滲漏需水、景觀需水等幾個方面組成。

1.1 維持水生生物生存需水

蒙大拿法（Montana），也叫tennant法，該法不需要現場測量。在有水文站點的河流，年平均流量的估算可以從歷史資料獲得。該方法認為河流中應保留維持其平均流量的某一比率的流量，來維持河流的良好環境。Tennant從河流提供的質量為基礎來評價不同水平流量的環境質量，對不同流量下環境質量的評價是以其提供的自然生境質量為基礎的。在10%的平均流量情況下，Tennant認為這是水生生物生存的下限，在達到平均流量的30%或更高時，Tennant認為這是水生物良好到最佳生存條件。

1.2 河流稀釋自凈需水

最近10a最枯月平均流量法，自凈需水采用近10年最枯月平均流量法，我國在 GB3839-83《制定地方水污染排放標準的技術原則和方法》中規定：一般河流采用近 10 年最小月平均流量或者 90%保證率最小月平均流量。計算公式如式（1）。

（1）

式中：

Wd—為河流稀釋自凈水量（m3）；

Wij—為近十年最小月平均流量（m3）；

1.3 輸沙需水

沈陽屬北方城市，汛期的輸沙量約占全年輸沙總量的80%以上，即河流的輸沙功能主要在汛期完成。因此，可以忽略非汛期較小的輸沙水量，河流汛期輸沙需水量計算公式如式（2）和式（3）。

1.4 蒸發需水量

維持河流系統的正常生態環境功能。當水面蒸發高于降水量時，必須從流域河道水面以外的水體來彌補，這部分水量稱為平衡水面蒸發需水，計算方法如式（4）。

1.5 景觀需水

目前對保持景觀河流流量和水上娛樂功能所需的水面面積及流量等需水，還沒有統一計算方法和標準。

在美國等一些國家主要通過立法，將部分河流劃定為自然風景類河流，供人們休閑娛樂和觀光旅游使用，由此確定其需要保持的水量。在我國，部分城市進行規劃時，常采用人均水面面積指標衡量和確定維持景觀、娛樂水面面積和流量，綠地、美化環境等需水。

一般依據《城市給水工程規劃規范》（GB50282—98）中綠化用水量用水定額0.1萬～0.3萬 m3/km2·d，以及規劃區內近年來綠化澆灑水量統計推薦該園區綠地用水可簡單地采用每平方米綠地面積每日用水1～2 L來估算。澆灑天數為270 d，澆水頻率為1年30次左右。

1.6 生態需水量整合

綜上所述，維持城市河流系統正常的生態功能所需要的總的生態環境需水量為：

2 渾河沈陽段河流生態需水量實例分析

2.1 渾河概況

渾河發源于遼寧省撫順市清源縣長白山支脈的滾馬嶺。自東向西南流，至營盤附近左岸支流蘇子河納入，然后流經撫順、沈陽至黃土坎后支流蒲河由右岸匯入，最后在三岔河處與太子河匯合，注入大遼河。渾河全長415 km，流域面積11481 km2。

在此計算的河道生態環境需水量以流經沈陽城市段為主。東起東陵區干河子攔河壩、西至于洪區謨家堡大閘段為沈陽城市段，全長31.98 km。河道最大寬度964 m。最窄處寬270 m，平均寬度400 m。

2.2 維持水生生物生存需水計算結果

采用Tennant法對渾河沈陽生態需水量進行計算。采用1966—2007年的天然年徑流量系列數據進行計算，結果見表1。

2.3 河流稀釋自凈需水計算結果

根據式（1），對渾河沈陽段河流稀釋自凈需水量進行計算。數據為1966—2007年的天然年徑流量，結果見表2。

2.4 輸沙需水計算結果

利用式（2）和式（3），計算輸沙需水量。采用1966—2007年的相關數據進行計算，結果見表3。

2.5 蒸發滲漏需水量計算結果

蒸發需水量采用公式

數據采用水文年鑒渾河站渾河實測流量成果表，計算結果見表4。

2.6 景觀需水計算結果

根據景觀需水計算方法，對其需水量進行計算。采用1.8L/ m3·d進行計算，經計算4～9月各月河流景觀需水為0.011 m3/s。

2.7 渾河沈陽段生態需水整合

經過計算得出渾河沈陽段各部分的生態需水量，按上文介紹的公式對其整合，結果見表5。

3 結語

該文在國內外城市河流研究的基礎上對渾河沈陽段進行了研究計算，得出以下結論。

（1）將渾河沈陽段城市河流需水量分為維持水生物生存需水量、稀釋自凈需水量、輸沙需水量、蒸發需水量和景觀需水量，其中，維持水生物生存需水量逐月為1.703，1.62，2.5，6.9156，36.19，27.2，39.63，53.22，14.7401，4.4346，3.2384，2.1408，稀釋自凈需水量逐月為2.9，2.85，3.9，4.62，31.4，7.09，6.83，9.17，4.75，4.43，3.13，3.63，輸沙需水量逐月為13.75，35.73，88.16，91.14，164.59，233.53，47.96，27.42，8.31，16.42，13.75，35.73，蒸發需水量逐月為0.002699，0.008035，0.028224，0.063337，0.131363，0.054294，0，0，0.021138，0.031033，0.009221，0.001406，景觀需水量為0.011，最后對各類生態需水量進行整合，整合結果逐月為16.66，38.60，92.12，95.83，196.13，240.68，54.72，62.34，19.52，20.89，16.9，39.38。

（2）從計算結果可以看出1～6月和11～12月間的徑流量不能滿足河流的生態需水量，7～10月間的徑流量能夠滿足河流的生態需水量，這主要是由于7～10月為汛期，河流來水量大。在水資源的實際分配中，應合理地進行來水量的年內分配，保證河流生態需水量得到滿足，發揮河流的正常功能。

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