呼瑪河流域生態需水量分析計算

周翠寧

(1.黑龍江省水文水資源中心，哈爾濱 150001；2.二龍山水文氣象學黑龍江省野外科學觀測研究站，哈爾濱 150400)

1 流域概況

呼瑪河原名呼瑪爾河，發源于大興安嶺伊勒呼里山脈北麓的白卡魯山南坡，全長520.4km，流域面積34300多km2，屬于黑龍江水系。呼瑪河由南向北，流經碧水以后轉為東南，最后在呼瑪縣的榮邊鄉南村東側注入黑龍江。由于呼瑪河具有山高坡陡，河谷狹窄，落差大，水流湍急等特點，所以呼瑪河屬于山區性河流。

呼瑪河河床寬度為156.3m，平均水深1.5～4m，水面比降0.5‰～0.8‰，平均流量212m3/s。

流域內多低山丘陵，山勢起伏，河流狹窄，陡坡流急，橫向切割明顯。呼瑪河流域屬于低山谷階地區。流域地處北溫帶北部邊緣，屬寒溫帶大陸性氣候。冬季受西伯利亞高溫氣團控制，氣候嚴寒而干燥，積雪覆蓋地面達 6 個月之多。春季由于仍受冬季季風影響，冷暖空氣變化劇烈，多風少雨而干燥至仲春逐漸回暖而穩定。夏季受東南季風影響，太陽輻射增加，氣候溫和，降雨適中。秋季則因受西伯利亞空氣活動頻繁影響，日照漸短，日溫變化幅度大，氣溫降低，降雨集中。降水主要集中在夏秋季，其中 6-9 月份降水量占全年降水量的 76.1%。冬季降水很少。

流域內現有5個水文站，分別為干流的碧水、固其故(二)、呼瑪橋和支流塔河上的新林、塔河。采用流域內5個典型水文斷面1956-2016年天然月平均徑流資料，研究區水系及測站分布見圖1，研究區域主要水文斷面基本特征如表1所示。

表1 呼瑪河流域主要水文斷面基本特征統計

2 生態需水基本規定

2.1 河流生態流量主要包括基本生態需水量和目標生態需水量。

基本生態環境需水量是指維持河湖給定的生態環境保護目標對應的生態環境功能不喪失，需要保留在河道內的最小水量(流量、水位、水深)及其過程。基本生態環境需水量是河湖生態環境需水要求的底限值，包括生態基流、敏感期生態需水量、不同時段需水量和全年需水量等指標。其中，生態基流是其過程中的最小值，一般用月均流量(或水量)表征。不同時段需水量可分為汛期、非汛期兩個時段的需水量，對于東北等封凍期較長的地區，還應包括冰凍期時段。

目標生態環境需水量是指維持河湖給定的生態環境保護目標對應的生態環境功能正常發揮，需要保留在河道內的水量(流量、水位、水深)及其過程，包括不同時段需水量和全年需水量等指標。目標生態環境需水量是確定河湖地表水資源可利用量的控制指標。對于目前水資源開發利用程度較高，現狀斷流(干涸、萎縮)嚴重，水資源條件難以滿足要求的河湖水系、河段、湖泊濕地，其目標生態環境需水量可適當降低。

2.2 分期需水量計算說明

按照《全國水資源調查評價生態水量調查評價補充細則》要求，本次計算逐月計算生態環境需水量，按照汛期(6-9月)、非汛期(4-5月，10-11月)和冰凍期(1-3月和12月)分期匯總。

2.3 計算方法

根據《河流生態環境需水計算規范》(SL/Z 712-2014)，采用蒙大拿法分析計算各水文站1956-2016系列的生態需水量；采用Qp法計算冰凍期生態基流量，采用非冰凍期最小流量法確定非冰凍期生態基流。

1)Qp法。選取歷年冰凍期最小月平均流量，采用P-Ⅲ曲線對各水文站月徑流數據適線，進行排頻分析，選取95%頻率下的流量作為生態基流量。

2)蒙大拿法。據觀測資料建立的流量和河流生態環境狀況之間的經驗關系，用歷史流量資料確定年內不同時段的生態環境需水量。以多年平均流量作為推薦流量，在不同的月份采用不同的百分比。結合呼瑪河流域實際，本次計算汛期選取多年平均流量汛期時段的30%作為生態環境需水量，非汛期選取多年平均流量非汛期時段的10%作為生態環境需水量。

3)非冰凍期最小流量法。選取歷年非冰凍期(4-11月)最小月平均流量，作為非冰凍期生態基流量。

3 成果分析

3.1 生態基流

將呼瑪河流域5個水文站歷年最小月平均流量，采用P-Ⅲ曲線進行頻率分析，選用95%頻率流量確定冰凍期生態基流，經分析，除新林水文站多數年份冬季處于連底凍，不參與計算外，其他4個水文站，生態基流最小的是塔河水文站，最大的是呼瑪橋水文站。呼瑪橋水文站計算過程詳見圖2。

采用非冰凍期最小流量法確定非冰凍期生態基流，生態基流最小的是新林水文站，為0.3m3/s，最大的是湯呼瑪橋水文站，為9.37 m3/s，各水文站冰凍期和非冰凍期生態基流計算成果詳見表2。

3.2 基本生態需水量

采用蒙大拿法計算各水文站基本生態環境需水量，以時段平均流量為基礎，按照10%計算各時段基本生態需水量。冰凍期生態需水量采用冰凍期生態基流換算徑流成果，計算結果詳見圖3。

3.3 目標生態需水量

采用蒙大拿法計算各水文站基本生態環境需水量，以時段平均流量為基礎，按照非汛期20%，汛期40%計算各時段目標生態需水量，各時段目標生態需水量詳見表2。

表2 呼瑪河流域生態需水量計算成果表

3.4 滿足程度分析

根據《全國水資源調查評價生態水量調查評價補充細則》要求，采用1980～2016年實測系列分析本次成果滿足程度。

3.4.1 生態基流滿足程度評價

用水文系列中實測徑流量超過生態基流的月份數與水文系列總時長的比值評價，計算成果詳見表3，滿足≥75%的要求。

表3 呼瑪河流域生態需水量滿足程度分析表

3.4.2 基本(目標)生態環境需水過程滿足程度評價

用水文系列中全年、汛期、非汛期和冰凍期各評價時段實測徑流量超過相應的基本生態環境需水量目標的年份數與水文系列時長總年份數的比值評價滿足程度。所有水文站除汛期目標生態需水外，滿足程度均為100%。汛期目標生態需水量滿足程度在93.44%～98.36%之間，生態需水滿足程度達到松遼委滿足程度≥75%的要求。