重慶市主要河流生態(tài)環(huán)境水量評價分析

李文杰

摘要：基于重慶市第三次水資源調(diào)查評價成果，根據(jù)重慶市小江等8個主要控制斷面的徑流分配及基本生態(tài)環(huán)境需水量、目標生態(tài)環(huán)境需水量調(diào)查情況，分析了重慶市各站基本生態(tài)環(huán)境需水量成果的合理性和目標生態(tài)需水量的滿足程度。結(jié)果表明：自2000年以來，雖然隨著重慶市大量水電工程的興建及經(jīng)濟的高速增長，局部地區(qū)流域下墊面發(fā)生改變，在一定程度上改變了河流的自然狀況，年徑流量發(fā)生系統(tǒng)性偏小，但由于枯季徑流量有一定增加，流域內(nèi)生態(tài)基流和目標生態(tài)需水量基本得到滿足，整體情況良好。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境水量;徑流;Qp法;Tennant法;滿足程度;重慶市

中圖法分類號：X826

文獻標志碼：A

文章編號：1006-0081（2020）12-0068-06

1概述

近年來我國水資源情勢變化，新老水問題相互交織，水安全上升為國家戰(zhàn)略，迫切需要開展水資源調(diào)查評價工作。水資源調(diào)查評價是國家重大資源環(huán)境和國情國力調(diào)查評價的重要領(lǐng)域，是制訂水資源規(guī)劃和實行最嚴格水資源管理制度的基礎(chǔ)，是水資源開發(fā)利用管理工作的前提，也是制定流域和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的依據(jù)。

2017年，根據(jù)中央關(guān)于實施全國水資源調(diào)查評價的指示，重慶市啟動了水資源調(diào)查評價工作，以全面摸清60余年來全市水資源狀況變化情況。統(tǒng)計了近期主要河流水生態(tài)狀況，重點把握近年來水資源及其開發(fā)利用的新情勢、新變化，梳理水資源短缺、水環(huán)境污染及水生態(tài)損害等新老水問題，系統(tǒng)分析水資源演變規(guī)律，提出全面、真實、準確、系統(tǒng)的評價成果。利用國家水資源調(diào)查評價基礎(chǔ)信息平臺，初步形成了較為完善的技術(shù)體系和規(guī)范化的滾動評價機制，為滿足新時期水資源管理、健全水安全保障體系、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

2河流生態(tài)環(huán)境需水計算方法

河湖生態(tài)環(huán)境需水主要包括基本生態(tài)環(huán)境和目標生態(tài)環(huán)境需水量。其中，基本生態(tài)環(huán)境需水是指為維系河流生態(tài)環(huán)境保護目標所需保留在河道內(nèi)的最小水量（下限值），目標生態(tài)環(huán)境需水量指河道外經(jīng)濟社會消耗水量的控制值。其計算方法主要有Qp法和Tennant法。

2.1Qp法

Qp法又稱不同頻率最枯月平均值法，以節(jié)點長系列（n≥30a）天然月平均流量、月平均水位或徑流量為基礎(chǔ)，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(jié)點基本生態(tài)環(huán)境需水量的最小值。根據(jù)河湖水資源開發(fā)利用程度、規(guī)模、來水等實際情況確定頻率P，宜取90%或95%。實測水文資料應進行還原和修正，不同工作對系列資料的時間步長要求不同，各流域水文特性不同，因此最枯月也可以是最枯旬、最枯日或瞬時最小流量。

2.2Tennant法

Tennant法是依據(jù)觀測資料建立的流量和河流生態(tài)環(huán)境狀況之間的經(jīng)驗關(guān)系，用歷史流量資料就可以確定年內(nèi)不同時段的生態(tài)環(huán)境需水量，使用簡單、方便。不同河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對應的流量百分比見表1。

3水資源總體情況分析

3.1歷年水資源情況

重慶地區(qū)水系發(fā)達，河流縱橫，除長江干流外，主要河流還有嘉陵江、烏江、綦江、渠溪河、龍河、小江、湯溪河、磨刀溪和大寧河等。2017年重慶市組織第3次水資源調(diào)查評價，收集了龍溪河高硐、小江河小江產(chǎn)、大寧河巫溪、龍河石柱、磨刀溪龍角、綦江五岔、阿蓬江濯河壩及大溪河鳴玉等8個主要河流代表站點的徑流資料。1956～2016年各代表站徑流統(tǒng)計見表2。

從表2中可以看出：各代表站徑流量年內(nèi)分配呈現(xiàn)汛期占比大，枯季占比小的特點。汛期占比主要在43.7%～94.3%之間，其中，龍溪河高硐站1975年汛期占比僅為43.7%，主要原因為10～11月來水偏多，其余各站均在50%以上。枯季占比在5.7%～56.3%之間，其中龍溪河高硐站1975年枯季占比略大，達56.3%，其余各站最大占比均小于50%。1956～2016年各代表站多年平均徑流量的年內(nèi)豐枯變化較大，多年平均汛期占比在71.39%～87.61%之間，平均為78.27%;多年平均非汛期占比在12.39%～28.61%之間，平均為21.73%。

3.2近年水資源情況

表3統(tǒng)計了2001～2016年各代表站徑流量與多年均值對比情況，各站全年、汛期徑流量均呈現(xiàn)系統(tǒng)性偏小狀態(tài)，非汛期無系統(tǒng)性偏離。年平均徑流量偏小范圍為4.89%～16.47%，其中石柱、濯河壩、龍角、五岔站分別偏小10%以上;汛期徑流量偏小3.77%～23.43%，除小江、巫溪站偏小小于10%以外，其余站均偏小在12%以上;非汛期徑流量偏離大小范圍在-13.07%～12.85%。從各代表站情況看，除高硐、巫溪、龍角站非汛期徑流量比多年均值分別偏大12.85%，2.86%，10.95%，其余各站汛期、非汛期、全年徑流量均呈偏小狀態(tài)，整體表現(xiàn)為枯水年份。

從上述分析可知：重慶市主要河流各代表站年內(nèi)分配無較大改變，整體符合汛多枯少的規(guī)律，徑流主要集中在5～9月，徑流年內(nèi)相對集中。由于部分站點受電站蓄放水影響和年內(nèi)降水量不均影響，年內(nèi)分配發(fā)生了一定程度改變，枯季徑流有一定增加，汛期的徑流有一定程度減少，但影響都較小。

各代表站徑流量年際變化無明顯趨勢性變化，人類活動對徑流年際變化影響較小，徑流量仍主要受降雨量影響，整體呈正常的豐枯交替波動。與多年均值相比（1956～2016年），2001～2016年各站全年、汛期徑流量均呈系統(tǒng)性偏小狀態(tài)，非汛期無系統(tǒng)性偏離。

4生態(tài)環(huán)境需水量分析

4.1基本生態(tài)環(huán)境需水量

4.1.1生態(tài)基流分析

基本生態(tài)環(huán)境需水是指河流水系及其主要控制節(jié)點和斷面的基本生態(tài)環(huán)境需水量，主要包括生態(tài)基流，逐月、敏感期、汛期、非汛期4種時段基本生態(tài)環(huán)境需水量和全年基本生態(tài)環(huán)境需水量。生態(tài)基流計算主要采用Qp法計算，以修正和還原的1956～2016年長系列資料天然月平均流量為基礎(chǔ)，挑選出每年的最枯月平均流量，用每年最枯月均流量進行排頻，選擇頻率為90%或95%的最枯月均流量作為生態(tài)基流值，各站Qp法計算生態(tài)基流成果見表4。

從表4可以看出，重慶市主要控制斷面生態(tài)基流在0.98～8.40m³/s之間，占各控制斷面多年平均徑流量比值在3.7%～11.7%之間。除小江主要控制斷面生態(tài)基流占多年平均天然徑流量比值為3.7%（小于5%）外，其余主要在5.1%～11.7%區(qū)間。主要原因是小江站多年受電站蓄放水影響，個別年份枯水期推算天然徑流量值只占多年平均枯水期徑流量的1%，推算生態(tài)基流值相對較小。

4.1.2時段基本生態(tài)環(huán)境需水量分析

（1）汛期、非汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量。汛期、非汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量分別采用Qp法或Tennant法進行計算。Qp法以修正和還原的1956～2016年長系列資料天然月平均流量為基礎(chǔ)，分別按汛期（5～10月）天然最枯月平均徑流量和非汛期（11月至次年4月）天然最枯月平均徑流量排頻，選擇頻率為90%或95%的汛期最枯月均徑流量和非汛期最枯月均徑流量推算汛期、非汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量。

Tennant法依據(jù)觀測資料建立了流量和河流生態(tài)環(huán)境狀況之間的經(jīng)驗關(guān)系，根據(jù)重慶市流域情況，分析計算基本生態(tài)環(huán)境需水量時，按照SLZ712-2014《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（以下簡稱“《規(guī)范》”）中不同流量百分比對應河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況“中”等至“好”狀況進行取值，非汛期按同時期多年平均非汛期徑流量的10%～20%，汛期按同時期多年平均汛期徑流量的30%～40%取值。兩種計算方法成果分別見表5～6。

由Qp法計算成果可知：汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量占多年平均值的3.26%～21.08%，總體比例偏小，其中小江站、高硐站、石柱、龍角站占比均在10%以下，小江站只占3.26%。Tennant法計算成果表明：全年基本生態(tài)環(huán)境需水量占多年平均徑流量的25.71%～28.14%，區(qū)間整體較為合理。

綜合考慮，小江、高酮、濯河壩、石柱、龍角、鳴玉站汛期、非汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量采用Tennant法計算成果。巫溪、五岔站由于本身基流相對較大，非汛期采用Qp法計算成果，計算結(jié)果非汛期占同時期多年平均徑流量的28.65%和27.01%;汛期采用Tennant法計算成果，汛期占同時期多年平均徑流量的30%。時段基本生態(tài)環(huán)境需水量取值成果見表7。

（2）各月基本生態(tài)環(huán)境需水量。根據(jù)確定的汛期、非汛期基本生態(tài)需水量反推計算各月基本生態(tài)需水量。以汛期為例，首先對汛期（5～10月）各月徑流量進行排頻，選定保證率（P取90%）的汛期各月徑流量，計算出汛期各月相對于汛期總量的占比。然后以汛期各月占比作為權(quán)重，將汛期基本生態(tài)需水量減去生態(tài)基流水量的值分配到各月，再加上生態(tài)基流水量即得到各月基本生態(tài)水量。非汛期同理，各月基本生態(tài)環(huán)境需水量取值成果見表8。

4.1.3全年基本生態(tài)環(huán)境需水量分析

根據(jù)確定的年內(nèi)汛期、非汛期基本生態(tài)環(huán)境需水量，計算全年基本生態(tài)環(huán)境需水量，成果見表7，各站全年基本生態(tài)環(huán)境需水量占比為25.71%～29.72%。

4.1.4合理性分析

（1）生態(tài)基流。重慶市主要控制斷面生態(tài)基流主要在0.98～8.4m³/s之間，占各控制斷面多年平均徑流量比值在3.7%～11.7%區(qū)間，生態(tài)基流均小于各月生態(tài)環(huán)境需水量的最小值，整體成果較合理。

（2）基本生態(tài)環(huán)境需水量。汛期基本生態(tài)需水量等于汛期各月份基本生態(tài)環(huán)境需水量之和，非汛期基本生態(tài)需水量等于非汛期各月份基本生態(tài)環(huán)境需水量之和，全年基本生態(tài)需水量等于汛期與非汛期基本生態(tài)需水量之和。

非汛期基本生態(tài)環(huán)境需水占同時段多年平均天然徑流量的15%～30%，不超過50%;汛期各主要控制斷面基本生態(tài)環(huán)境需水占比都按30%取值，不低于10%，成果基本合理。

全年基本生態(tài)環(huán)境需水量占全年多年平均徑流量的25%～30%，滿足《規(guī)范》中小河流南方地區(qū)開發(fā)利用程度中等等級的要求，符合重慶市現(xiàn)狀。

4.2目標生態(tài)環(huán)境需水量分析

目標生態(tài)環(huán)境需水量可按時段（汛期、非汛期全年）進行分析，本次目標生態(tài)環(huán)境需水量主要采用Tennant法進行計算。由于本次調(diào)查評價范圍河流流域面積均小于10000km²，屬于中小河流范圍，采用《規(guī)范》“好”至“非常好”狀況進行，具體為：枯季按多年枯季平均徑流量20%～30%，汛期按多年汛期平均徑流量40%～50%分別進行分析計算，1956～2016年時段目標生態(tài)環(huán)境需水量取值成果見表9。

經(jīng)分析計算，年內(nèi)汛期、非汛期目標生態(tài)環(huán)境需水量之和為全年目標生態(tài)環(huán)境需水量，汛期、非汛期目標生態(tài)環(huán)境需水占同時段多年平均天然徑流量比例的20%～40%，高于同時段基本生態(tài)環(huán)境需水占比，各站全年目標生態(tài)環(huán)境需水量占多年平均徑流量的30%～40%，滿足《規(guī)范》開發(fā)利用程度高等等級以上要求。

5生態(tài)環(huán)境用水滿足程度評價

在調(diào)查的水文系列中，根據(jù)各評價時段（全年、汛期、非汛期）實際徑流量超過相應的生態(tài)環(huán)境需水量的年份數(shù)與水文系列時長總年份數(shù)的比值，來評價生態(tài)環(huán)境需水過程滿足程度。調(diào)查具體成果見表10。

各控制斷面生態(tài)基流保障程度在91.9%～99.8%區(qū)間，除小江站低于95%外，其他都在95%以上。不同時段基本生態(tài)需水量保障程度，除綦江汛期達97.3%和小江非汛期達89.2%外，其他河流控制斷面保障程度均為1 00%，全年基本生態(tài)環(huán)境需水量保障程度均達100%，全部滿足基本生態(tài)需水要求。目標生態(tài)需水量中，除小江非汛期滿足程度為89.2%，阿蓬江汛期滿足程度為94.6%，綦江汛期、全年滿足程度為97.3%外，其余河流控制斷面滿足程度均達到100%。

6結(jié)論

（1）重慶市主要河流各代表站年內(nèi)分配無較大改變，整體符合汛多枯少的規(guī)律，徑流主要集中在5～9月，徑流年內(nèi)相對集中。部分站點受電站蓄放水和人類耗用水影響，年內(nèi)分配發(fā)生了一定程度改變，但影響較小。與多年均值相比（1956～2016年），近年（2001～2016年）各站全年、汛期徑流量均呈系統(tǒng)性偏小狀態(tài)，非汛期無系統(tǒng)性偏離，整體表現(xiàn)為枯水。

（2）重慶市主要河流控制斷面計算的生態(tài)基流為0.98～8.40m³/s;基本生態(tài)環(huán)境需水量占全年多年平均徑流量的比值為25%～30%，滿足《規(guī)范》開發(fā)利用程度“中等”等級要求;目標環(huán)境需水量占全年多年平均徑流量比值為30%～40%，滿足《規(guī)范》中“高等”等級以上要求。通過對各控制斷面歷年徑流量分析，能基本滿足各斷面生態(tài)環(huán)境需水量。

（3）小江站部分年份枯水期天然徑流量值很小，不能滿足生態(tài)環(huán)境需水。應加強河道環(huán)境治理，減少污水排放，提倡節(jié)約用水，此外應修建水利工程，科學調(diào)度，有計劃加大枯水期河流下泄水量。

（編輯：唐湘茜）