大冶水庫下游河道最小生態(tài)需水量分析

趙文婷，李林峰，王晶凱

（1.萊蕪市水文局，山東萊蕪271100；2.莒縣水利局，山東莒縣276500；3.濰坊市水文局，山東濰坊261000）

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大冶水庫下游河道最小生態(tài)需水量分析

趙文婷1，李林峰2，王晶凱3

（1.萊蕪市水文局，山東萊蕪271100；2.莒縣水利局，山東莒縣276500；3.濰坊市水文局，山東濰坊261000）

根據(jù)大冶水庫的天然徑流量，采用兩種方法分析計算水庫下游河道的最小生態(tài)需水量，力求為水庫下游河道生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

大冶水庫；生態(tài)需水量；最枯月流量法；Tennant法

大冶水庫位于萊蕪市萊城區(qū)口鎮(zhèn)大冶村北，坐落在大汶河水系牟汶河支流的方下河上，流域面積163 km2，原總庫容4 820萬m3，其中興利庫容2 870萬m3，死庫容91萬m3；2010年除險加固后總庫容5 293萬m3，興利水位由原來的234.96 m抬高至236.96 m，興利庫容增至3 822.2萬m3，死庫容65.8萬m3，是一座以防洪、灌溉和城市工業(yè)、生活用水為主結(jié)合養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫。

1　大冶水庫天然來水量分析計算

大冶水庫1958年7月建成蓄水以來，本站流域內(nèi)設(shè)有大冶雨量站1處，流域附近有峪門、楊家橫、石馬雨量站3處，自1962年以來有51年的實測降水量資料，無實測徑流量資料，需要選擇參證站采用水文比擬法來計算水庫來水量。

大冶水庫西北側(cè)有雪野水庫，為相鄰流域，兩個流域的自然地理特征和氣候條件相似，具有長系列的徑流資料，可作為大冶水庫的參證站選擇對象。雪野水庫、大冶水庫兩流域同處泰山東麓，為相鄰流域，流域形狀為扇形，流域內(nèi)植被一致，農(nóng)作物以小麥、玉米、花生為主。兩流域下墊面條件十分相似。雪野水庫、大冶水庫兩流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，雨熱同期，據(jù)1962—2012年資料統(tǒng)計，雪野水庫流域多年平均年降水量747.9 mm，年際變化較大，最大年降水量為1 377.9 mm（1964年），最小年降水量為404.6 mm（1989年），6～9月降水量占年降水量的76.6%；大冶水庫流域多年平均年降水量713.5 mm，年際變化較大，最大年降水量為1 293.8 mm（1964年），最小年降水量為336.2 mm（1989年），6～9月降水量占年降水量的75.2%。兩個水庫的流域平均降水量系列比較，多年平均年降水量和變差系數(shù)十分相近，汛期降水量占年降水量的75%左右，年降水量相關(guān)關(guān)系密切，相關(guān)系數(shù)為0.93，年降水量過程線變化一致。

雪野水庫、大冶水庫的徑流由大氣降水補給，徑流在時間上的變化特點與降水相似。從以上兩個水庫的流域下墊面、降水量變化特征和實測資料系列情況分析，兩水庫站的流域下墊面特征相似，降水量變化特征一致，同是水庫站，為相鄰流域，且雪野水庫有長系列徑流資料，具有較好的代表性。故確定采用雪野水庫作為參證站，分析大冶水庫的天然徑流量。

2　大冶水庫現(xiàn)狀來水量分析計算

現(xiàn)狀來水量是用天然徑流量扣除上游現(xiàn)有（2012年現(xiàn)狀）小型水庫攔蓄利用水量求得。大冶水庫流域內(nèi)有小（1）型水庫2座、小（2）水庫11座，控制流域面積35.04 km2。總興利庫容375.9萬m3。

上游小型水庫攔蓄利用水量與上游水庫的年來水量和興利庫容有關(guān)。在平水年和豐水年一般小型水庫攔蓄利用系數(shù)α為1.0～1.5，本次取α=1.3，由大冶水庫年來水量采用面積比法分別計算各小型水庫年來水量。當(dāng)算得的年來水量大于最大可能攔用水量時，取最大可能攔用水量作為年攔蓄利用水量；當(dāng)算得的年來水量小于最大可能年攔用水量時，取年來水量作為年攔蓄利用水量。小型水庫攔蓄利用水量的月分配按同年大冶水庫各月來水量月分配計算。經(jīng)以上計算求得大冶水庫1962～2012年（水文年）的現(xiàn)狀來水量系列見表1。

表1　大冶水庫現(xiàn)狀來水量表（水文年）

3　壩址下游河道最小生態(tài)需水量計算

大冶水庫作為工業(yè)、電廠、生活及農(nóng)業(yè)的供水水源地，綜合考慮區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境問題，確定本次采用最枯月流量法對生態(tài)用水量進行分析，同時采用Tennant法進行對比。

3.1最枯月流量法計算生態(tài)需水量

根據(jù)大冶水庫現(xiàn)狀來水量按水文年月最枯流量進行排頻，經(jīng)適線分析，采用Cv=0.65，Cs= 2.0Cv，求得保證率90%的最枯月平均流量為0.04 m3/s，最小生態(tài)需水量分配見表2。

3.2Tennant法計算生態(tài)需水量

Tennant法根據(jù)水文資料以年平均徑流量的百分數(shù)來描述河道內(nèi)流量狀態(tài)。將全年分為2個計算時段，根據(jù)多年平均流量百分比和河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況的對應(yīng)關(guān)系，直接計算維持河道一定功能的生態(tài)環(huán)境需水量。Tennant法中，多年平均來水量見表2，河道內(nèi)不同流量百分比和與之相對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境狀況見表3。

經(jīng)綜合分析確定最小生態(tài)需水量以多年平均來水量的10%計算，即為352.2萬m3，最小生態(tài)需水量分配見表2。

表2　多年平均來水量及最小生態(tài)需水量分配表

表3　不同流量百分比對應(yīng)的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況

4　結(jié)語

通過分析計算確定：考慮到大冶水庫供水的特殊性，除在特大枯水年外，大冶水庫下游河道應(yīng)至少保證最枯月流量法計算數(shù)值。在4～9月份，為保護魚類繁殖及生態(tài)環(huán)境要求，應(yīng)盡可能保證使用Tennant法計算的最小生態(tài)需水量數(shù)值。

（責(zé)任編輯趙其芬）

TV697.1

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2015-12-04

趙文婷（1987—），女，助理工程師