黑龍江省中小河流生態流量確定方法

李吉元，張鵬飛

(黑龍江省水電局，哈爾濱 150040)

黑龍江省中小河流生態流量確定方法

李吉元，張鵬飛

(黑龍江省水電局，哈爾濱 150040)

在過去的一段時間內，水資源開發僅注重生產需要而忽略了生態問題，水電站不同程度地影響河流生態，特別是引水式水電站，其攔河壩至廠房間會形成一定減水脫水現象，致使河道萎縮，相應生物退化，河流生態嚴重破壞。因此在水資源開發的同時，河道生態基流的保證是十分必要和緊迫的。

水資源開發；生態流量；生態修復；Tennant法

0 引 言

水資源是被人類在生產和生活活動中廣泛利用的資源，是社會發展的物質基礎，也是生態與環境保護的關鍵。由于過去水資源開發過程中許多水電站忽略了生態環境用水情況，特別是引水式水電站，導致攔河壩下至廠房形成不同程度的減脫水，河道及周邊生態環境嚴重破壞。近年國家更是加大了對河流生態治理力度，包括2016年2月水利部、財政部聯合印發《關于繼續實施農村水電增效擴容改造的通知》，要求本次納入計劃的項目首要任務就是對河流進行生態修復。因此在水資源開發利用的同時，河流生態需水的研究是實現資源合理配置，環境和諧發展的基礎，對河流的可持續循環利用有著重要意義。

本文將簡要介紹幾種常用河流生態流量的確定方法，重點介紹Tennant法在牡丹江干流的應用。

1 河流生態流量確定方法

由于河流所在地的地理、氣候等諸多因素的不同，河流生態流量的確定沒有統一的計算方法，國內外學者在河流生態需水量研究已開展許多工作，常用的河流生態基流的計算方法主要有水文學法、水力學法、生境模擬法和綜合法等。

水文學法是根據歷年流量的資料來估算推導出河流的生態基流量的方法，多建立在統計學的基礎上，常見的方法有Tennant法、流量歷時曲線法等；水力學法是利用水力學原理進行現場監測，根據數據分析河流流量與河流中魚類等生物指示因子之間的關系，從而確定河流生態基流量，常見的方法有濕周法和R2-CROSS法；生境模擬法基于水力學方法的進一步研究，該方法考慮到生物因素的影響，并利用指示物種所需的水力條件確定河流流量，保證水生生物提供適宜的物理生境，常見的方法有IFIM法等；綜合法是從其研究河流區域的整體生態環境系統為出發點，最終確定河流流量的推薦值，同時需要此推薦值能夠保證滿足河流所有生物需水供求、棲息地維持、生態景觀維持、生態環境容量等功能，常見的方法有BBM法[1]。

在實際工程中，Tennant法的應用較為成熟，曹建忠教授在數個引水工程生態基流計算中，通過幾種方法對比，建議采用Tennant法。王士武等也利用Tennant法計算了小型水電脫水段的生態基流，效果良好。根據北方地理、氣候、水文資料等實際情況，Tennant法較為適用。

2 Tennant法

Tennant.D.L等人在1976年提出的河流生態需水量評估方法，該方法是一種歷史流量法，按照Tennant方法的標準，在基礎數據能夠支撐的情況下，河道內的生態基流不低于多年平均天然徑流的10%。河道退化的臨界值約為多年平均流量10%左右；一般河流最適宜水生生物棲息的流量約為多年平均流量的20%左右；流量較小的河流最適宜水生生物棲息的流量約為30%左右。

該法的原理是以流量的歷史資料而不是現場測量數據來推導河流生態流量推薦閾值，即河流生態流量推薦閾值是以預告確定的年平均流量的百分數為基礎。該法主要針對干旱河流系統。該方法主要優點是使用簡單，操作方便，一旦建立了流量與水生生態系統之間的關系，需要的數據就相對較少，也不需要進行大量的野外工作，可以在生態資料缺乏的地區使用。該法一般需要有30a以上的徑流還原資料[2]。

黑龍江省納入“十三五”增效擴容改造的河流生態流量確定過程中，均通過多種方法比較，最終結果表明，該方法計算結果一般相對保守。由于該法采用年平均天然徑流量在不同時期，采用不同百分比作為推薦流量來估算河道生態需水量，適用北方地區河流。

3 牡丹江干流各電站生態流量確定

黑龍江省地處中國東北部，冬夏兩季分明，溫度相差較大，夏季炎熱，冬季寒冷，中小河流年內徑流量變化較大，夏季流量最大，冬季流量最小，分為冰凍期、非汛期和汛期三個時段。冰封期時流量可為0。生態基流應分不同水期進行確定。根據Tennant法的原則，根據黑龍江省洪水特性及牡丹江干流的實際情況分析7月—9月為汛期，河流生態功能所期望的河道生態環境選取介于“好”與“非常好”之間，生態基流取年平均天然徑流量25%確定；非汛期在每年4月—6月，10月—11月，非汛期徑流量偏小，河流生態功能所期望的河道生態環境選取介于“好”與“中”之間，生態基流按多年平均天然徑流量的15%確定。每年12月至次年3月為封凍期，生態流量按照各月多年平均流量來確定。

依據水文統計資料，本文以牡丹江干流為例，選取牡丹江干流鏡泊湖及以下河段5座農村水電站，分別為瀑布水電站、渤海水電站、石頭水電站、保流水電站和晨光水電站。利用Tennant法進行生態流量計算，生態流量計算結果見表1和圖1。

表1 牡丹江干流鏡泊湖及以下河段截面各月生態流量表 m3/s

圖1 牡丹江干流各段生態流量

4 結論和建議

本文利用增效擴容改造國家政策要求河流生態修復的前提下，對河流生態流量確定方法作了簡述，并確定適合黑龍江省生態流量的確定方法—Tennant法。Tennant法作為一種經驗方法，其計算靈活、簡單，容易將計算結果和水資源規劃相結合，同時計算結果相對保守，適用于北方河流。

目前我國河流生態流量確定僅建立在水文水力學等理論方法上，尚未形成一套基于水文學、生態學、地理學和定量分析方法為基礎的生態需水量計算方法。生態流量完整的確定體系還需要一段較長的歷程。

[1]郝金梅.河流生態環境需水量計算方法的研究[J].水利天地，2015(01)：45-47.

[2]汪秀麗.河流生態流量淺論[J].水利電力科技，2007(01)：20-29.

1007-7596(2016)11-0066-02

2016-10-16

李吉元(1987-)，男，甘肅民勤人，助理工程師；張鵬飛(1985-)，男，黑龍江伊春人，工程師。

P332.4

B