大富水最小生態需水量初探

伊郎　舒英　吳朝霞

【摘 要】用90%最枯月法和最小月流量平均法計算大富水最小生態需水量，得到值分別為74.4×106m3/a，73.1×106m3/a，用Tennant法檢驗結果合理性，兩值均在Tennant（10%）、Tennant法（20%）之間，即最小流量值滿足退化的或者貧瘠的棲息地條件，同時離保護水生生物棲息地標準有一定的差距。根據大富水枯期多年來水情況，將兩者計算結果平均值73.8×106m3/a作為大富水最小生態需水量。

【關鍵詞】大富水；生態需水量；90%最枯月法；Tennant法；最小月流量平均法

1 大富水生態需水現狀

大富水是應城市的母親河，早在上個世紀七八十年代起，大富水就是當地重要的航道、交通、運輸以及居民生活和工業用水的重要水源。隨著當地社會經濟的發展和人口的快速增長，水資源的需求量日益增大，作為應城市主要的工業和生活用水的主要來源的大富水，其開發利用程度高，但因人們對水環境保護的意識不夠，水污染和水浪費現象非常嚴重，導致水生態環境嚴重破壞。為解決大富水水生態環境問題，保持當地社會持續穩定和經濟發展，對于大富水最小生態需水量的分析十分有必要。

大富水源出大洪山南麓，隨州市三里崗鎮黃狗山。南經京山縣在應城市天鵝鎮南垸入漢北河，全長168公里，集水面積1672平方公里，支流50條。大富水上下游河床高程分別為36.55米和20.4米，落差16米，平均自然降比為1∶ 5000；上游承雨面積大，下游河道曲折，水流不暢，70年代，配合天門河改道，開挖河道43.5公里，縮短了流程三分之一。流域內建有高關大型水庫，中型水庫兩座。

2 生態需水量計算

生態需水量是針對河流、湖泊、沼澤、綠地、森林等而言，維持其正常生態系統、物質循環的平衡和穩定所需要的水量。其計算方法有水文學方法、水力學方法、棲息地法、綜合法[1-2]，其中比較簡單直觀的為水文計算法，水文學計算方法用頻率統計分析的方法，計算簡單，操作方便，但是需要時間較長的實測流量資料，只適用有水文資料的河流。

應城水文站設立于1964年，是國家基本水文站，也是大富水區域代表站和控制站，有實測的水位和流量資料，資料系列長，且真實可靠，滿足水文學法計算的要求。應城站位于大富水下游，具體位置見圖1，文中收集應城站1980年至2013年34年的實測流量資料，采用水文法中的90%最枯月法、最小月流量平均法計算大富水最小生態需水量，并用Tennant法對計算結果進行檢驗，得到合理的大富水最小生態需水量。

2.1 90%最枯月法方法

選擇河流代表性較好的34年長系列水文實測資料進行排頻，選取90%保證率最枯月流量作為河道內最小生態需水量[3]。對應城站1980年至2013年最枯月流量資料作頻率曲線得到下圖：

由曲線查得，90%保證率下流量值為2.37m3/s，其年最小生態需水量W=74.4×106m3。

2.2 最小月流量平均法

最小月流量法又稱河流基本生態環境需水量計算法[5]，是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，該方法屬于統計方法，具體計算公式為：

式中：WEb為河流基本生態流量（m3）；

Qimin為第i年實測最小月平均流量（m3/s）；

T為換算系數，其值為31.54×106；

n為統計年數。

用此法確定的年最小生態需水量WEb=73.1×106m3

3 結果分析

3.1 計算結果合理性檢驗

用Tennant法對計算結果進行合理性檢驗，取年天然徑流量的百分比作為河流的生態需水量[4]，10%的年平均流量是退化的或者貧瘠的棲息地條件，20%的年平均流量提供了保護水生生物棲息地的適當標準，30%的那年平均流量接近最佳生物棲息地標準，一般將年平均流量的10%～20%作為最小的河流生態需水量[2]。

式中：

WR為多年平均條件下維持河道一定功能的需水量（m3）；

Mi為第i月天數（d）；Qi為第i月的多年平均流量（m3/s）；

k為月生態環境需水百分比；

k為10%時，計算得到年最小生態需水量WR=43.3×106m3

k為20%時，計算得到年最小生態需水量WR=86.6×106m3

上述兩種計算結果均在Tennant（10%）、Tennant法（20%）范圍內，其水量在滿足退化的或貧瘠的棲息地條件基礎上，大致接近保護水生生物棲息地的標準的水量條件，符合最小生態需水量的定義要求，具有一定的合理性。

3.2 結果評價

90%最枯月法和最小月流量平均法計算結果結果相差不大，相對標準偏差為0.88%，在誤差允許范圍內，計算得到其平均值為73.8×106m3/a，根據應城市水文站實測流量資料，1980年至2013年大富水枯期多年平均流量5.97m3/s，最小流量為1.61m3/s，說明大富水存在枯期流量小于最小生態需水量的情況。

4 結論

按照90%最枯月法和最小月流量平均法計算結果，大富水最小生態需水量為74.4×106m3/a和73.1×106m3/a，其平均值為73.8×106m3/a，在Tennant（10%）和Tennant法（20%）計算值之間，占大富水多年平均徑流量的17.0%，具有一定的合理性。兩種方法計算簡單，理論清晰，計算結果較為符合實際情況，不足之處在于兩種方法均需要較長系列的實測資料，不適用無資料或缺少資料的河流，需要結合其他方法加以改進。

【參考文獻】

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