吉首市萬溶江最小生態流量分析

龔宗勝

（湘西自治州水利工程管理站 吉首市 416000）

河流水生態系統保護與修復在我國還處在起步階段，目前，生態環境需水還沒有形成一個系統、科學的理論體系和公認的定義，但多數人認為：是指維系河道生態系統健康所必需的水量，其對河流生態系統的結構、功能、形態的維護具有重要意義。從結構功能上看，河道生態需水是由多元變量組成的一個有機整體，包含河道基流量、河道輸沙需水、下滲與蒸發需水、凈化需水、河濱帶濕地需水、生態景觀需水等各個結構功能需水量。本次研究的萬溶江系峒河一級支流，沅江二級支流，發源于鳳凰縣古長坪，流經八土山、吉信、三拱橋、乾州于張排寨匯入峒河。流域在東經109°27′～109°48′，北緯28°05′～28° 16′之間。流域形狀呈葫蘆形狀，地勢由西北向東南傾斜。全流域面積508km2，干流總長度為59.0km，干流平均坡降4.61‰。本次研究區域上從鐘家寨自來水廠（A斷面）開始，下至乾州污水處理廠下游500m（B斷面）。見附圖。

附圖 吉首市萬溶江最小生態流量分析控制斷面示意圖

1 資料來源與方法

1.1 資料來源

（1）吉首水文站1959～2013年實測流量資料。

（2）年平均流量頻率適線成果。根據年平均流量，采用P－Ⅲ型頻率適線。其適線成果見表1。

表1 吉首水文站年平均流量P-Ⅲ頻率適線成果表 m3／s

（3）月年平均流量特征值。根據實測月平均流量和年平均流量成果統計分析得各月年平均流量及其最大值、最小值及相應出現年月。統計成果見表2。

表2 吉首水文站實測月年平均流量特征值統計成果表 m3／s

（4）實測最大、最小流量。根據實測歷年年最大、最小瞬時流量分析統計。吉首水文站實測最大洪峰流量為1860m3/s（1999年7月9日），實測最小流量為0.14m3/s（1980年1月1日），最大最小比值13300倍，洪枯變化巨大。

（5）吉首水文站水量分布特征。從表1和表2可知多年平均流量為22.7m3/s，豐水年（P＝10%）的年平均流量達27.6m3/s，枯水年（P＝90%）的年平均流量僅15.9m3/s；實測最大年平均流量為35.6m3/s（1977年），實測最小年平均流量為11.6m3/s（2011年），最大最小比值為3.07；實測最大月平均流量為141.0m3/s（1999年7月），實測最小月平均流量為1.62 m3/s（1992年12月），最大最小比值為87倍；因此萬溶江流量年內及年級變化大，時空分布極不均勻。

1.2 研究方法

（1）Tennant法。Tennant法也稱為“Montana法”，以多年平均流量的百分比作為推薦流量，在不同的月份采用不同的百分比。

萬溶江多年平均流量14.6m3/s，一般用水期，采用平均流量的10%作為最小生態流量時，萬溶江最小生態流量為1.46m3/s，加上城區段河道外從萬溶江取水流量0.26m3/s，上游河道來水流量為1.72m3/s，才能滿足城區萬溶江最小生態流量的要求。

魚類產卵期，采用平均流量的30%作為最小生態流量時，萬溶江最小生態流量為4.38m3/s，加上城區段河道外從萬溶江取水流量0.26m3/s，萬溶江上游來水流量應為4.64m3/s，才能滿足最小生態流量的要求。

（2）法國《鄉村法》。法國《鄉村法》規定：河流最低環境流量不應小于多年平均流量的1/10；對于所有河流，或者部分河流，如果其多年平均流量大于80m3/s時，政府可以給每條河制定法規，但最低流量的下限不得低于多年平均流量的1/20。

經計算，采用法國《鄉村法》計算萬溶江最小生態流量時，萬溶江最小生態流量為1.46m3/s，加上城區段河道外從萬溶江取水流量0.26m3/s，上游來水流量為1.72m3/s，才能滿足最小生態流量的要求。

（3）美國7Q10法。7Q10法即采用近10年中連續7天最枯的平均流量作為河流的最小生態流量或采用90%保證率最枯連續7天的平均水量作為河流最小流量設計值。該法在20世紀70年代傳入我國，主要用于計算污染物允許排放量，在許多大型水利工程建設的環境影響評價中得到應用。

采用1966年為代表年，用公式Q＝Qp／Qd×Q7j進行7Q10法計算。經分析計算，吉首市水文站最小生態流量為1.49m3/s，萬溶江污水處理廠斷面最小生態流量為0.96m3/s。即7Q10法萬溶江最小生態流量采用值為0.96m3/s，加上河道外用水流量0.26 m3/s，萬溶江污水處理廠斷面最小生態流量為1.22 m3/s。

（4）GB3839-83中規定的方法。由7Q10法延伸而來。由于7Q10法要求比較高，鑒于我國經濟發展水平比較落后，南北方水資源情況差別較大，我國在《制訂地方水污染物排放標準的技術原則和方法》（GB3839-83）中規定：一般河流采用近10年最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量。生活飲用水源區用95%保證率最枯月平均流量。

用吉首水文站1959～2013年實測年最小月平均流量經編程計算，均值=3.59m3/s,Cv=0.39,經適線當均值=3.59，Cv=0.40，Cs=3.0Cv時，理論曲線與實測點擬合較好。頻率適線成果見表3。

表3 吉首水文站年最小月平均流量適線成果 m3／s

據此，以吉首水文站為參證站，采用面積比擬法計算B斷面不同頻率最小月平均流量，成果見表4。

表4 各方法計算的最小生態流量計算成果統計表

從表3得P＝95%的月最小平均流量為 1.15 m3／s。加上河道外用水流量0.26m3／s，得萬溶江最小生態流量1.41m3／s。

2 結果與分析

現狀水平（2014）年優選成果：根據最小生態流量確定的指導思想，以及平衡原則、時空分段原則、一水多用原則、協調確定原則、水量水質統一原則等基本原則，選用各方法考慮因素較多且對河段生態及水質較為有利的方法計算出的最小生態流量作為最終采用的最小生態需水流量。最后優選確定一般用水期（10月～次年3月）的最小生態流量為3.28m3/s，魚類產卵育幼期（4～9月）的最小生態流量為4.64m3/s。

萬溶江90%和95%保證率月平均最小流量分別為1.30m3/s和1.15m3/s，不能滿足現狀一般用水期（10～3月）最小生態流量為3.28m3/s，魚類產卵育幼期（4～9月）最小生態流量4.64m3/s的需要；更加不能滿足城市規模擴大后萬溶江生態流量的要求。

3 建 議

（1）加強水生態系統保護和節約用水的宣傳，增強全民水生態系統保護與節水意識，維護水生態系統健康，實現人水和諧，為社會經濟持續發展提供可永續利用的水資源。

（2）搞好上游自然保護區建設，加強水土保持措施，營造水源林、生態林涵養水分，從而提高流域水土保持能力，提高枯水期河道自然產流量，增強河流水生態自然修復能力。

（3）加強污水排放管理，實行污染物排放總量控制，減少污水排放總量，提高污水治理能力和污水治理率，降低污染物入河總量，確保實現水功能區水質總體目標。

（4）在吉首市峒河上游及萬溶江興建骨干水量調節工程和跨領域調水工程，對水量時空分布進行有效調節，增加枯水期河道流量，保護水生態系統健康，提高防洪能力。

[1]徐志俠，王浩，董增川，等.河道與湖泊生態需水理論與實踐[M].北京:中國水利水電出版社,2006.

[2]鐘華平,劉恒,耿雷華，等.河道內生態需水估算方法及其評述[J].水科學進展，2006，17（3）.