測算河流控制斷面生態(tài)基流的幾種方法

李凱?謝敬芬

摘要：針對不同控制斷面，提出有、無實(shí)測水文資料情況下的生態(tài)基流的方法，為水資源規(guī)劃、論證提供方法和依據(jù)。即對于河流水文站控制斷面，有實(shí)測水文資料時(shí)，可采用月最小值法、年內(nèi)不同時(shí)段值法，確定河流控制斷面的年基本生態(tài)環(huán)境需水量;對于水功能區(qū)控制斷面、生態(tài)補(bǔ)償跨界斷面，采用年值法（水功能區(qū)納污能力設(shè)計(jì)流量計(jì)算法、最枯年值法、Tennant年值法）確定河流控制斷面的年基本生態(tài)需水量。

關(guān)鍵詞：河道斷面;生態(tài)基流;生態(tài)需水量

1 有實(shí)測徑流資料的控制斷面生態(tài)基流計(jì)算

1.1 月最小值法

參照《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》（SL/Z 712-2014），根據(jù)河流控制斷面水文資料的年內(nèi)月分配，測算采用“Qp法（95%頻率最枯月平均值法）”、“近10年最枯月平均流量法”作為月最小值計(jì)算方法。

（1）Qp法

采用95%保證率下最枯月平均流量作為生態(tài)基流。該方法是以節(jié)點(diǎn)長系列（n≧30年）天然月平均徑流量為基礎(chǔ)，用每年最枯月平均流量進(jìn)行頻率分析，頻率為95%的最枯月平均流量即為所求。

對存在冰凍期或季節(jié)性河流，可將冰凍期和由于季節(jié)性造成的無水期排除在Qp法之外，只采用有天然經(jīng)流量的月份排頻得到。

本次計(jì)算方法針對于具有長系列（n≧30年）天然月平均徑流量的河流水文站，涉及灤河干流郭家屯站、三道河子站;小灤河溝臺子站等共計(jì)16個(gè)斷面。詳見表1。

（2）近10年最枯月平均流量法

采用最近10年最枯月平均流量，即10年中的最小值，作為基本生態(tài)環(huán)境需水量。

1.2 年內(nèi)不同時(shí)段值計(jì)算方法

（1）Tennant法

根據(jù)區(qū)域河流水資源特點(diǎn)，確定年內(nèi)較枯時(shí)段生態(tài)基流量占同時(shí)段多年平均天然流量的10%，較豐時(shí)段生態(tài)基流量占同時(shí)段多年平均天然流量的10%。計(jì)算結(jié)果詳見表2。

（2）頻率曲線法

用長系列（n≧30年）水文資料的月平均流量的歷史資料構(gòu)建各月水文頻率曲線，將95%頻率相應(yīng)的月平均流量作為對應(yīng)月份的基本生態(tài)環(huán)境需水量，組成年內(nèi)較枯（11月～次年5月）、較豐（6月～1月）不同時(shí)段值，作為年內(nèi)較枯、較豐時(shí)期的基本生態(tài)環(huán)境需水量。計(jì)算結(jié)果詳見表3。

1.3 年值計(jì)算法

其計(jì)算公式為：

式中：Qba——基本生態(tài)環(huán)境需水量的全年值;

Qbi——基本生態(tài)環(huán)境需水量年內(nèi)最小值、不同時(shí)段值，包括逐月或非汛期、汛期值。

2 無實(shí)測徑流資料控制斷面生態(tài)基流計(jì)算

無實(shí)測徑流資料控制斷面生態(tài)基流計(jì)算采用年值法，主要有水功能區(qū)納污能力自凈水量計(jì)算法、年最枯值計(jì)算法、Tennant法年值計(jì)算法。其中水功能區(qū)納污能力自凈水量計(jì)算法主要參照《承德市入河排污口規(guī)范化建設(shè)方案》成果;年最枯值計(jì)算法主要根據(jù)水文比擬法計(jì)算斷面處1980-2016年年均徑流量，對其進(jìn)行頻率計(jì)算，頻率采用95%;Tennant法主要根據(jù)水文比擬法計(jì)算斷面處1980～2016年年均徑流量，河道生態(tài)基流量為多年平均天然年徑流量的10%。

2.1 自凈水量計(jì)算法

河流自凈水量為滿足水體水質(zhì)要求，所需有的水量。依據(jù)《承德市入河排污口規(guī)范化建設(shè)方案》相關(guān)成果，水功能區(qū)以納污能力計(jì)算設(shè)計(jì)水量作為自凈需水量。

依照《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》（GB/T25173-2010），河流采用最近10年最枯月平均流量（水量）或90%保證率最枯月平均流量（水量）作為設(shè)計(jì)流量（水量）。承德屬于北方缺水地區(qū)，根據(jù)實(shí)際情況，《承德市入河排污口規(guī)范化建設(shè)方案》采用75%保證率枯水期月平均流量（水量）作為其設(shè)計(jì)流量（水量），無水文資料時(shí)，采用內(nèi)插法、水量平衡法、類比法等方法推求設(shè)計(jì)流量。

本次計(jì)算方法針對于潮灤河流域無實(shí)測徑流資料的承德市水功能區(qū)控制斷面。涉及灤河冀蒙緩沖區(qū)外溝門子斷面、興洲河承德農(nóng)業(yè)用水區(qū)窯溝門等共計(jì)11個(gè)斷面。詳見表2-1。

2.2 最枯年值計(jì)算法

缺少實(shí)測徑流資料的控制斷面，根據(jù)水文比擬法，取95%保證率下多年平均天然年徑流量作為年生態(tài)基流量。

2.3 Tennant年值計(jì)算法

缺少實(shí)測徑流資料的控制斷面，根據(jù)水文比擬法，計(jì)算斷面處年均徑流量，河道生態(tài)基流量為多年平均天然年徑流量的10%。

3 結(jié)論

當(dāng)河道控制斷面具有實(shí)測的徑流資料時(shí)，采用月最小值法、年內(nèi)不同時(shí)段值法，確定河流控制斷面的年基本生態(tài)環(huán)境需水量;河道控制斷面無實(shí)測徑流資料時(shí)，采用年值法（水功能區(qū)納污能力設(shè)計(jì)流量計(jì)算法、最枯年值法、Tennant年值法）確定河流控制斷面的年基本生態(tài)需水量，前者針對于河流水文站控制斷面后者主要針對于水功能區(qū)控制斷面、生態(tài)補(bǔ)償跨界斷面。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟慧穎.河流生態(tài)基流的計(jì)算方法及其適用性分析[J].科技傳播，2013（9）：115.

[2] 李亞偉，衛(wèi)東山，董青，等.皂市水利樞紐下游河道生態(tài)基流量研究[J].南水北調(diào)與水利科技，2010（1）：27-29.