喀什市吐曼河河道生態流量探析

邁爾丹江·米吉提

（新疆維吾爾自治區喀什水文勘測局,新疆 喀什 844000）

吐曼河水量較小,但開發利用程度較高,為了平衡各家單位用水矛盾,有必要研究分析吐曼河流域河道生態需水量。

1 概況

吐曼河位于新疆喀什地區喀什市和疏附縣境內,是一條泉水、雨洪混合補給河流,自源頭至紅旗水庫入庫全長81.8 km。流域內有11家用水單位,取水總量為10387.36×104m3,均為農業灌溉。吐曼河歷史上即為古老的灌溉綠洲,農牧業生產歷史悠久,近年因旱情嚴重,更加劇了水資源供需趨勢。

2 吐曼河生態基流管控目標設定

根據《新疆喀什噶爾河吐曼河“一河一策”方案》制定的生態基流保護基本方略,考慮到吐曼河目前沒有特定生態保護目標的敏感生態需水,（沒有魚類產卵期脈沖流量需求,無濕地汛期洪泛過程需求,無荒漠生態滿溢與地下水補給等敏感生態需水）,即吐曼河生態流量（水量）主要是不斷流河段的生態基流。

2.1 控制斷面選擇

經現場踏勘調查,按照控制上下游徑流變化、把控行政區域邊界,有助于分析資料的收集和掌握較大用水節點用水情況的原則,對控制斷面進行了優化,吐曼河生態流量控制斷面見表1。

表1 吐曼河生態流量控制斷面統計表 單位：km

考慮到紅旗水庫入庫河段過水時間的不確定性較大,生態基流分析推求的可操作性差,因此不將紅旗水庫入庫河段列入控制斷面。

2.2 目標指標

吐曼河屬內陸干旱區,考慮到吐曼河水量較小,且開發利用程度較高,根據《新疆維吾爾自治區河湖生態流量目標制定與保障方案編制提綱》《河湖生態環境需水計算規范》（SL/Z 712-2014）規范要求,吐曼河不斷流來水保證率必須在95%以上。即生態基流目標為：95%保證率下吐曼河研究河段常年有水不斷流,下游吾其吐瑪閘95%保證率全年水量不少于4833×104m3,同時紅旗水庫滿足蓄水要求。

3 流量頻率分析

吐曼河雖然流程短,但上下游徑流變化仍有明顯差別,現分為三段進行分析：

上段：主要指上段的阿克塔什閘-三級電站退水渠區間,該段由于阿克塔什閘引水形成斷流,即使在暴雨洪流時有水也很短暫,說明該段河道自身產流能力相對較小；該河段地勢相對平坦,河床切割相對淺,植被相對差,該河段處于5 mm徑流等值線以下,可以排除不產流的可能性,或區間產流能力與河道下滲相當。

中段：即三級電站退水渠至吐曼河水管站,該河段由于均處于泉水溢出帶,沿河水量逐步遞增,即從上至下徑流沿程增加。

下段：指吐曼河水管站以下河段,即吐曼河水管站至吾其吐瑪閘,該河段明顯具有渠系化特征。

現以吐曼河末端水管站為分析對象,以鄰近的卡浪溝呂克站為參證站,進行不同保證率的生態流量分析。

3.1 吐曼河水管站頻率分析

按《河湖生態環境需水計算規范》《新疆維吾爾自治區河湖生態流量目標制定與保障方案編制提綱》 等規范性文件的要求,本次采用水文頻率分析方法進行代表站天然徑流生態基流的分析計算。

選取吐曼河代表站連續天然徑流系列資料進行分析計算,以P-Ⅲ頻率曲線進行擬合,先用矩法計算統計參數,再用適線法優選統計參數,適線時著重考慮曲線下部低水點據的擬合以保證生態基流的精度。吐曼河水管站各月頻率計算成果見表2。

表2 吐曼河水管站月平均流量頻率計算成果

續表2

3.2 卡浪溝呂克站頻率分析

采用水文頻率分析方法進行代表站天然徑流生態基流的分析計算。選取卡浪溝呂克站連續天然徑流系列資料進行分析計算,以P-Ⅲ頻率曲線進行擬合,先用矩法計算統計參數,再用適線法優選統計參數,適線時著重考慮曲線下部低水點據的擬合以保證生態基流的精度。卡浪溝呂克站各月頻率計算成果見表3。

表3 卡浪溝呂克站月平均流量頻率計算成果

4 多方法成果比較

4.1 最小流量法

通常選取95%保證率下、年內連續7天最枯流量的平均值作為基本生態環境需水量的最小值。選取吐曼河水管站1990 年~2020 年實測徑流資料,對吐曼河水管站徑流資料先采用矩法對系列進行統計參數估算,再用適線法選配 P-Ⅲ 型頻率曲線,適線時,主要考慮理論頻率曲線與經驗點據擬合較好為原則（見圖1）,從而推求系列統計特征值及不同保證率設計年徑流量,見表4。

圖1 吐曼河水管站年徑流頻率曲線圖

表4 吐曼河水管站年徑流頻率計算成果表

選取95%保證率下的典型年,其年內連續7 天最枯流量的平均值為1.18 m3/s,即最小流量法推求的吐曼河水管站生態基流為1.18 m3/s。根據吐曼河水管站監測數據,年內最小生態流量發生在12月,其95%保證率的流量為1.30 m3/s,頻率分析法之95%成果與最小流量法成果相對偏差10.2%,由此可見,吐曼河水管站水文頻率分析方法之95%成果與最小流量法在“年內最小生態流量”這一成果具有較好的可比性。

同樣方法計算求得,卡浪溝呂克站95%保證率下,年內連續7 天最枯流量的平均值為0.907 m3/s。即卡浪溝呂克站最小流量法推求的生態基流為0.907 m3/s。據卡浪溝呂克站監測數據顯示,年內最小生態流量發生在1月,其95%保證率的流量分別為0.85 m3/s,頻率分析法之95%成果與最小流量法成果相對相差6.7%,由此可見,卡浪溝呂克站水文頻率法之95%成果與最小流量法在“年內最小生態流量”這一成果具有較好的可比性。

4.2 Tennant法

根據吐曼河實際情況,選取Tennant法進行成果比較。（1）吐曼河水管站對照

計算得吐曼河水管站不同時段河道內、95%保證率下生態環境狀況對應的流量百分比,見表5。

表5 吐曼河不同生態環境狀況對應流量百分比統計表 單位：m3/s

表5說明,本次采用頻率曲線法進行吐曼河水管站不同時段月平均流量計算,其結果具有一定可比性,目前狀況下吐曼河水管站95%保證率生態徑流成果對應的河道內生態環境狀況為“好”或“很好”；或不同時段河道內生態環境狀況對應的流量百分比均可達到Tennant法要求的對應流量百分比（一般要求水文法與 Tennant 法結算結果的偏差度不宜超過 30%）。

（2）卡浪溝呂克站對照

臨近水文站卡浪溝呂克站不同時段河道內、95%保證率下生態環境狀況對應的流量百分比,見表6。

表6 卡浪溝呂克站不同生態環境狀況對應流量百分比統計表 單位：m3/s

表6說明,本次采用頻率曲線法進行卡浪溝呂克站不同時段月平均流量計算,其結果與 Tennant 法結算結果具有一定可比性,其95%保證率徑流成果對應的河道內生態環境狀況為“極好”（平枯水時段）,而豐水時段大都為“中”；不同時段河道內生態環境狀況對應的流量百分比均可達到Tennant法要求的對應流量百分比（一般要求水文法與 Tennant 法結算結果的偏差度不宜超過 30%）。

在制定生態基流目標之前,首先優化選取生態基流對應的保證率；通過以上分析,考慮到吐曼河水量較小,且開發利用程度相對較高,根據以上分別運用最小流量法、Tennant 法對水文頻率法計算生態流量的比較分析,通過兩方法進一步驗證水文頻率法選取 95%作為生態基流目標是合適的,其生態基流成果是合理的。

5 結語

吐曼河水管站是吐曼河的最末站,研究其生態基流的保證率,也就解決了吐曼河生產與生態用水的矛盾問題。文章根據《新疆維吾爾自治區河湖生態流量目標制定與保障方案編制提綱》《河湖生態環境需水計算規范》設計吐曼河生態基流的保證率及條件,采用最小流量法、Tennant 法進行檢驗驗證,得出選取 95%來水保證率作為吐曼河生態基流目標是科學合理的,為流域水資源優化配置提供了科學依據。