小清河岔河控制站基本生態需水量分析

張玉江，徐銀鳳

（1.淄博市水文局，山東 淄博 255000；2.濟寧市水文局，山東 濟寧 272000）

小清河發源于濟南市區4大泉群，干流自西向東流經濟南、淄博、濱州、東營、濰坊5市，于壽光市羊口鎮注入萊州灣，全長229km，流域面積10433km2。岔河水文站位于淄博市桓臺縣馬橋鎮，處于小清河中游，控制流域面積5114km2，是小清河上重要的控制站。

1 基礎資料與還原計算

1.1 基礎資料

岔河水文站前身為陶唐口水文站，1951年7月設站，具有長系列水位、流量等水文監測資料，本次計算采用1956—2016年系列徑流量資料。

1.2 還原計算

單站徑流還原計算遵循水量平衡原理，采用分項調查法，根據實測水文資料和水量調查成果，逐年逐月進行還原計算。水量還原項主要有農業灌溉、工業和生活用水耗水量、水庫蓄水變量、河道分洪和跨流域引水量等。岔河水文站上游的濟南市、濱州市鄒平縣的農業、工業生活用水中有大量的黃河水，以及工業生活取用大量的地下水，因此該站實測的地表徑流中含有農業用水的引黃尾水、工業生活用水的引黃排水、工業生活用地下水排水，根據山東省水利廳每年發布的水資源公報資料，進行扣除。為反應近期下墊面條件下的徑流量，對還原計算資料進行了一致性處理，形成1956—2016年系列徑流量成果。

2 基本生態需水量計算分析

2.1 生態需水量的相關概念

根據《河湖生態環境需水計算規范》（SL/Z 712-2014）和第三次水資源調查評價《全國水資源調查評價水生態調查補充細則（試行）》，河道內生態需水量是指為維系河流、湖泊、沼澤給定的生態保護目標，需要保留在河道內的水量，包括基本生態需水量和目標生態需水量。

基本生態需水量是指維持河湖的生態功能不喪失，需要保留在河道內的最小水量及其過程。基本生態需水量是河湖生態需水要求的底限值，包括生態基流、不同時段生態需水量和全年生態需水量等指標。目標生態需水量是指維持河湖給定的生態保護目標對應的生態功能正常發揮，需要保留在河道內的水量及其過程，包括不同時段生態需水量和全年生態需水量等指標。鑒于目前小清河的生態環境保護目標尚不明確，本次只對基本生態需水量進行計算。

2.2 基本生態需水量計算方法選擇

根據《河湖生態環境需水計算規范》（SL/Z 712-2014）規定的計算方法，結合岔河水文站具有長系列徑流量資料的實際情況，生態基流采用QP法；逐月基本生態需水量采用流量歷時曲線法、Tennant法、頻率曲線法。

1）QP法。該法又稱不同頻率最枯月平均值法，以節點長系列天然月平均流量、月平均水位或徑流量為基礎，用每年的最枯月排頻，選擇不同頻率下的最枯月平均流量、月平均水位或徑流量作為節點基本生態需水量的最小值。頻率根據河湖水資源開發利用程度、規模、來水情況等確定，宜取90%或95%，本次計算取90%。

2）流量歷時曲線法。利用歷時流量資料構建各月流量歷時曲線，應以90%或95%保證率對應的流量作為基本生態需水量的最小值，本次取90%保證率。以月基本生態需水量為基礎，構建不同時段（汛期和非汛期）及全年的基本生態需水量。

3）Tenant法。依據觀測資料建立的流量和河流生態狀況之間的經驗關系，用歷時流量資料就可以確定年內不同時段的生態需水量。小清河屬于水資源短缺、用水緊張地區河流，根據岔河水文站的徑流特征和生態狀況，不同流量百分比對應河道內生態狀況選擇“中”級，枯水段（非汛期）生態需水量對應多年平均天然徑流量的10%，豐水段（汛期）生態需水量對應多年平均天然徑流量的30%。

4）頻率曲線法。用長系列水文資料的月平均流量、月平均水位或徑流量的歷史資料構建各月水文頻率曲線，將90%頻率相應的月平均流量、月平均水位或徑流量作為對應月份的基本生態需水量，組成年內不同時段的基本生態需水量。

2.3 岔河水文站基本生態需水量

運用上述計算方法，經計算分析，岔河水文站生態基流為0m3/s；流量歷時曲線法計算出的基本生態需水量為10819萬m3，其中汛期7868萬m3、非汛期2951萬m3；Tennant法計算出的基本生態需水量為12503萬m3，其中汛期10224萬m3、非汛期2279萬m3；頻率曲線法計算出的基本生態需水量為8638萬m3，其中汛期5857萬m3、非汛期 2781 萬 m3。

3 基本生態需水量滿足程度評價

將2007—2016年水文系列的實測徑流量與生態基流、不同時段（汛期和非汛期）基本生態需水量、全年基本生態需水量進行對比，評價岔河站生態用水滿足程度。

具體方法為：如果實測平均流量大于或等于生態基流，則評判為“滿足”，否則評判為“不滿足”，用滿足生態基流的月數占總月數的百分比反應滿足程度；同理，得到不同時段（汛期和非汛期）及全年基本生態需水量的滿足程度。經計算，岔河水文站生態基流滿足程度均為100%；不同方法計算的汛期、非汛期、全年基本生態需水量的滿足程度均為100%。

4 結論與建議

4.1 生態基流

本次采用逐月還原徑流量資料進行生態基流的計算，由于還原計算過程中需要扣除農業用引黃尾水、工業生活用引黃水及地下水的排水，導致月徑流量為“0”，甚至出現負值，因此導致計算的生態基流為“0”。盡管生態基流為“0”，但不是斷流也不是河干，水位還可能較高，斷面平均水深大于1.5m，因此生態基流還應考慮水位因子。

4.2 基本生態需水量的選用

不同方法計算的不同時段的基本生態需水量相差較大，全年基本生態需水量最大相差29.8%，汛期基本生態需水量最大相差42.7%，非汛期相對較小但最大相差為22.8%。在實際應用中如何選擇是需要解決的問題。本文中頻率曲線法計算的基本生態需水量偏重于理論，不一定符合實際；Tennant法計算的基本生態需水量，主要為人工經驗判定，主觀因素較大；流量歷時曲線法計算的基本生態需水量采用保證率，更符合實際情況。以此，岔河站的基本生態需水量應選用流量歷時曲線法計算的數值，即全年、汛期、非汛期的基本生態需水量分別為10819萬m3、汛期 7868萬m3、非汛期2951萬m3。

4.3 滿足程度評價

岔河水文站實測徑流量中含有農業用引黃尾水、工業生活用引黃水及地下水的排水，非汛期流量大約為20m3/s，所以不同時段的基本生態需水量滿足程度為100%。為此，今后應加大對《中華人民共和國水污染防治法》的宣傳與執法力度，加強工業、生活污廢水的處理，實行達標排放，以保障小清河水生態環境的良好狀態。