貴州省余慶河生態流量保障程度分析

張澤宇，黃 瑾，吳名劍，常文凱

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

基本生態流量是指維系河流、湖泊、沼澤給定的生態環境保護目標所對應的生態環境功能不喪失，需要保留在河道內的最小流量。近年來，由于水利工程及小水電建設的大力發展，河流中下游斷流或局部斷流的現象層出不窮，因此提出了很多關于生態流量的措施和思考[1]。本文以余慶河為基礎，采用Tennant 法計算其生態流量[2，3]，提出余慶河生態流量保障率及調度方案[4]，為該流域水量調度、生態保護修復、流域綜合管理等工作奠定基礎。

1 流域概況

余慶河發源于貴州省黔南布依族苗族自治州甕安縣新寨，河源高程1180 m，干流流經貴州省黔南州甕安縣、黔東南州黃平縣、遵義市余慶縣、銅仁市石阡縣。余慶河介于東經107°40′12″～108°5′36″、北緯27°14′15″～27°29′40″，干流河長111 km，全流域面積1502 km2，流域形狀為扇形。

余慶河河床坡降小，水流平緩，較大的支流有小烏江、大龍河、滿溪河、蘇江河。流域屬中亞熱帶濕潤性季風氣候，四季較分明，冬無嚴寒，夏無酷暑，無霜期較長，水熱資源較為豐富，水熱同季，年均氣溫在14～16 ℃。余慶河流域水系及水利工程分布，如圖1所示。

圖1 余慶河流域水系及水利工程分布示意

2 生態流量計算方法

本次生態流量計算方法以《河湖生態環境需水計算規范》（SL/T712-2021）為基礎，同時參考長江水利委員會編制的《長江流域片生態水量（流量）研究報告》等成果[5]，最終確定生態流量計算采用Tennant法（10%），基本生態流量計算采用逐月頻率曲線法（P=95%）。

3 生態流量技術參證站選擇及分析

3.1 參證站的選擇

余慶河流域中游設有余慶（三）水文站，鄰近流域的水文站有田壩水文站、石阡水文站等測站，各測站的具體情況詳見表1。

表1 各站基本情況

根據余慶河位置、下墊面情況等綜合考慮后選擇流域中游的余慶（三）水文站作為水文參證站，并參照貴州省水文局印發的最新三調成果對余慶（三）水文站進行還原計算，得到其天然徑流過程。

3.2 水文站徑流分析成果

將余慶（三）水文站1961—2017年（2018年之后因建設施工，停測流量）的歷年逐月平均天然流量按水文年、豐枯時段、最小月流量進行頻率分析計算，并以P-Ⅲ型曲線適線，由此得到其年徑流系列的統計參數，成果詳見表2。

表2 余慶（三）水文站不同頻率洪峰流量計算成果

4 控制斷面徑流及生態流量目標值分析

綜合考慮余慶河水資源開發利用狀況、貴州省水利部門管理等多方因素和需求，本次選取河壩水文站作為貴州省余慶河干流的管理斷面，斷面所在位置如圖1所示。

4.1 管理斷面徑流成果分析

管理斷面徑流成果依據參證站的徑流分析計算成果，采用面積比加降水、徑流系數修正的水文比擬法進行計算，參證站及斷面徑流系數成果、區域降水成果結合已有相關規劃及《貴州省地表水資源》上的有關等值線圖進行取值，計算成果詳見表3。

表3 余慶河干流管理斷面天然徑流計算成果

根據貴州省枯水模數等值線圖，貴州省余慶河流域河壩水文站斷面最枯流量模數取1 L/（s·km2），斷面枯水期徑流成果，詳見表4。

表4 余慶河河壩水文站斷面枯水期徑流成果

4.2 管理斷面生態流量目標值

根據確定的生態流量計算方法對貴州省余慶河管理斷面生態流量目標值進行計算，同時結合已批復《余慶縣小水電清理整改“一站一策”工作方案》以及《石阡縣小水電清理整改“一站一策”工作方案》進行綜合分析。本次方案中確定的管理斷面生態基流計算成果與已批復生態流量成果對比，詳見表5。

表5 余慶河管理斷面生態流量成果對比m3/s

由表5 可知，管理斷面本次計算成果與已批復成果差別不大，考慮到與已有成果的協調性，本次方案生態基流采用管理斷面已批復成果。

根據確定的生態流量計算方法對貴州省余慶河管理斷面不同時段基本生態流量進行計算，計算成果詳見表6—7，如圖2所示。

表6 余慶河干流管理斷面生態流量目標值計算成果

5 管理斷面生態流量滿足性分析

5.1 管理斷面生態流量占比分析

根據成果統計，余慶河生態基流占多年平均徑流量比例為3.87%～29.4%（平均值14.7%），基本生態流量占多年平均徑流量比例為8.98%～42.4%（平均值23.9%）。

余慶河干流管理斷面生態流量占多年平均徑流量比例較低，分析其原因主要是與流域內水利工程調蓄能力的高低有關，余慶河中下游調蓄能力較好，上游調蓄能力較低，所以生態流量保障程度相對較低。余慶河管理斷面逐月生態流量占比，詳見表7。

5.2 管理斷面生態流量可達性分析

5.2.1 生態基流月均流量滿足程度分析

由于河壩水文站斷面無實測流量數據，本次采用余慶河干流余慶水文站1961—2017 年水文系列56 個水文年實測月均流量比擬（考慮降雨及徑流系數修正）至河壩水文站斷面，對河壩水文站斷面以上流域的生態基流的月均滿足程度進行分析。管理斷面生態基流滿足度（月均）變化，如圖3所示。

圖3 管理斷面生態基流滿足度（月均）變化

從圖3 可以看出，按確定的生態基流目標值進行月均滿足程度評價，分析結果表明貴州省余慶河管理斷面的生態基流月滿足程度為98%～100%，滿足程度較好。

5.2.2 生態基流日均流量滿足程度分析

由于河壩水文站無實測資料，通過收集余慶（三）水文站2012—2017年共7年的逐日實測日均流量數據（考慮降雨及徑流系數修正）比擬至河壩水文站斷面，按生態基流滿足程度評價方法進行分析，分析成果如圖4所示。

圖4 管理斷面生態基流滿足度（實測日均）變化

從圖4 可以看出，按確定的生態基流目標值進行日均滿足程度評價，分析結果表明貴州省余慶河管理斷面的生態基流日滿足程度為90%～99%。

6 結論

根據貴州省余慶河水資源條件、工程分布及調蓄能力、生態保護要求等因素，同時結合管理斷面生態流量可達性分析成果，綜合分析確定余慶河管理斷面生態流量保證率為90%，由此確定余慶河生態流量調度方案分為常規調度和應急調度。其中，常規調度措施包括：①正常情況下，河壩水文站斷面上游段花山水電站通過機組發電及閘門泄流來滿足最小下泄流量2.23 m3/s 的要求；②當上游水電站停止發電情況下，根據水位不同通過機組空載或避開機組振動區運行來攜帶一定的基礎負荷來滿足最小下泄流量2.23 m3/s 要求；③當上游花山水電站水位降至死水位500 m 且入庫流量小于2.23 m3/s 時，按來水量進行下泄。應急調度措施為：當遇到特枯年份來水量銳減等特殊情況（枯水期P=95%時），在滿足最低基本生產生活用水基礎上，斷面上游的團結水庫、方竹水電站具備補償調度能力時，應適當加大下泄流量，補償水庫至河壩水文站斷面區間水量，其余水利水電工程不得攔蓄，須同步下泄流量。