貴州省六池河生態流量保障方案分析

張宇航

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002)

1 流域概況

六池河地處貴州省東北部，流域范圍地跨銅仁市德江縣、思南縣，遵義市鳳岡縣、湄潭縣4縣，流經下屬18個鄉鎮。六池河干流發源于銅仁市德江縣煎茶鎮莊子巷，源流蜿蜒向西南方向流至復興鄉進入遵義市，后折向東南流至秦家頂村進入銅仁市，后折向南流至桶口村匯入烏江。六池河干流河長112km，流域面積2090km2，其中遵義市境內790km2，銅仁市境內1300km2。[1]

六池河支流眾多，其中流域面積100km2以上河流有4條，楊家河為中游左岸一級支流，流域面積275km2，河長49km；龍潭河為中游右岸一級支流，流域面積309km2，河長36km；山伍溪河為下游左岸一級支流，流域面積197km2，河長28km；蜂巖河為下游右岸一級支流，流域面積346km2，河長48km。

六池河流域屬低山河谷地貌，山脈走向與河流一致，整體地勢向東傾斜，溶蝕作用強烈，巖溶地貌明顯。河谷地貌總體為溶蝕、侵蝕峽谷，呈“V”型，深切河谷多呈“U”型，局部侵蝕寬谷內較集中分布耕地及民房，石灰巖分布較廣，巖溶發育，多洞穴、井泉和伏流河段。[2]

六池河流域屬中亞熱帶濕潤季風型氣候，四季分明，無嚴寒酷暑。流域內有鳳岡縣氣象站，流域降水較豐沛，降雨日數較多，多年平均降雨量1241.8mm，最大、最小年降雨量分別為1559.6、847.9mm。降雨年際變化不大，Cv=0.19，Cs=2Cv；年內分配不均，多年平均汛期(5—10月)降水量941.2mm，占全年75.6%，枯期(11—4月)降水量300.8mm，占全年24.4%。

2 水資源概況

根據德江縣、思南縣、鳳岡縣、湄潭縣水資源綜合規劃、貴州省第三次水資源調查評價成果等相關資料分析，六池河流域多年平均地表水資源量12.1億m3，多年平均地下水資源量3.6億m3。

六池河流域現有蓄水工程、引提水工程共1536處，其中中型水庫2座、小Ⅰ型水庫8座、小Ⅱ型水庫21座、山塘272座、窖池927處、引水工程219處、提水工程87處。根據現有工程資料，對中型水庫按長系列徑流以時歷法逐一復核、小Ⅰ及小Ⅱ型水庫采用可供水量-興利庫容無綱量化即α-β關系復核、山塘工程采用復蓄指數法復核、引提水工程根據供水對象分析其供水量。計算成果表明，六池河現有水利工程設計供水能力13580萬m3，現狀供水量11560萬m3，見表1。

表1 六池河現有水利工程地表水源供水量表 單位：萬m3

六池河流域現有水利工程現狀供水量1.16億m3，流域內多年平均水資源量12.1億m3，現狀水資源開發利用率9.59%。依據《2019年貴州省水資源公報》，六池河流域水資源開發利用率低于貴州省平均水平0.61個百分點、高于銅仁市2.49個百分點、低于遵義市4.61個百分點，流域水資源開發利用程度一般。[3]

六池河干流上劃定有1個省級重要水功能一級區，測段范圍為煎茶鎮至桶口村，水質目標為Ⅱ類，現狀水質為Ⅱ類；支流蜂巖河上劃定有1個省級重要水功能一級區，測段范圍為蜂巖鎮至長壩鎮，水質目標為Ⅲ類；楊家河干流上分布有2個市級重要水功能二級區，測段范圍為金家槽水庫至過水灣水庫壩址、思南農業用水區至過水灣水庫壩址，水質目標為Ⅲ類；支流龍潭河上劃定有1個水功能一級區，測段范圍為白巖溝至龍臺村，水質目標為Ⅲ類。六池河干流及龍潭河各水電站均已設有生態流量泄放設施，現狀六池河干流不存在脫水河段。

3 生態流量控制與保證

3.1 生態流量控制斷面

根據河湖生態環境需水計算規范，結合六池河干流開發利用和控制性水利工程分布等因素綜合分析，九道拐水文站為銅仁市、遵義市交界位置監測站，水文站斷面以上控制面積962km2，監測項目有水位、流量、水質等，采納為考核斷面，其涉及的主要控制性工程包括六池河肖家灣、洞卡拉、九道拐、七里塘、雙魚關、東方紅水電站及龍潭河大洞水電站、穿阡水庫。

3.2 徑流計算

3.2.1參證站選取

六池河流域內黃蟮田、胡家灣、合興、石徑、復興、鴨子頭、九道拐等水文站為新建水文站，資料年限不足30a，僅作參考分析用；鳳岡水文站位于六池河流域內，資料系列較長、三性較好，選定為生態流量計算的參證站。

鳳岡水文站始建于1981年5月，屬長江流域烏江水系，為龍潭河控制站，屬基本站網小河控制站，控制集水面積149km2。測驗方式為駐測站，測驗項目有水位、流量、降水、水質、蒸發等。鳳岡站自1984年起測，2017年施工停測1a，本次計算采用1984—2016、2018—2019年長系列均值代替2017年平均流量進行資料分析及徑流計算。

3.2.2徑流分析

鳳岡站不同徑流系列長度下年徑流均值相差不大，變差系數和偏態系數一致，其統計參數穩定；根據1984—2019年(共36a)年徑流量差積曲線進行系列豐枯分析，其中平水年14a、豐水年11a、枯水年10a，豐平枯適中，系列代表性較好。

對鳳岡站1984—2019年天然徑流與實測徑流數據進行統計對比，2個水文系列的多年平均流量、枯水期、最小月總體上未發生較大的變化，絕對差值小于10%。對鳳岡站1984—2000和2000—2016年實測徑流進行統計對比，2個水文系列的水文年、豐水期、枯水期、最小月時段多年平均流量絕對差值相差較大，近20a來測站上游用戶取用水影響較大。[4]

根據水利部水規總院《關于印發2019年重點河湖生態流量(水量)保障實施方案編制及實施有關技術要求的通知》，對于水文系列，原則上以天然徑流系列確定生態流量目標。

將鳳岡水文站1984—2019年的歷年逐月平均流量按水文年、豐枯時段、最小月流量進行頻率分析計算，以P-Ⅲ型曲線適線，徑流計算成果見表2。

表2 參證站、控制斷面徑流計算成果表 單位：m3/s

3.2.3控制斷面徑流成果計算

控制斷面徑流依據參證站徑流分析計算采用面積比加降水、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、流域降水成果結合已有相關規劃及《貴州省地表水資源》有關等值線圖進行綜合取值，控制斷面徑流計算公式如下，計算成果見表2。[5]

(1)

式中，Qa、Q—控制斷面、參證站多年平均流量，m3/s；Fa、F—控制斷面、參證站集水面積，km2；Pa、P—控制斷面、參證站面降水量，mm；αa、α—控制斷面、參證站徑流系數。

3.3 生態流量計算

依據六池河流域水文情勢及開發利用狀況，結合《河湖生態環境需水計算規范》，以基本生態環境流量，即生態基流與不同時段基本生態流量作為控制指標，以生態基流作為考核指標。

3.3.1計算方法

對水利、環保部門已批復生態流量控制指標的控制斷面，根據批復結論采用；對未經批復的斷面，采用以下方法結合河流特性實際情況綜合確定。

基本生態流量計算，控制斷面基本生態流量常規選用逐月頻率曲線法，根據控制斷面徑流系列，構建各月水文頻率曲線，將P=95%頻率相應流量作為對應月份的基本生態流量，組成年內不同時段值。

生態基流計算，對干流控制斷面以上有控制性水利工程(且調節性能為日調節以上)的，依據《河湖生態環境需水計算規范》規范要求，采用Tennant法綜合控制斷面實際情況進行綜合選取；對干流控制斷面以上無控制性水利工程或工程調節性能極差(無調節或日調節)的，依據《水利水電建設項目水資源論證導則》要求，采用該斷面最枯流量值作為生態基流。[6]

3.3.2生態流量計算成果

九道拐水文站斷面生態基流計算成果，斷面P=90%最小月均流量4.80m3/s，最枯日流量0.96m3/s，生態基流1.92m3/s。對貴州省六池河干流控制斷面生態流量目標值及其占均值比例進行計算，計算成果見表3，考核斷面生態流量保證率為90%。

表3 六池河考核斷面生態流量目標值成果統計表

根據成果統計，九道拐水文站斷面基本生態流量占多年平均徑流量比例為27.95%～72.24%，平均值46.02%；生態基流占多年平均徑流量比例為4.36%～6.93%，平均值14.92%。采用實測逐日流量數據計算九道拐水文站日均流量數據，按生態基流滿足程度評價分析，結果表明六池河九道拐水文站考核斷面的生態基流月滿足程度為100%，日滿足程度為99.6%，滿足程度較好。[7]

3.3.3控制斷面最小下泄流量

六池河干流及重要支流龍潭河涉及主要控制性工程8處，結合上述計算成果及已有批復成果，各工程斷面生態基流(即最小下泄流量)成果見表4。

表4 斷面涉及的主要控制性工程特性表

3.4 生態流量調度方案

考核斷面每年來水過程及用耗水過程不一，上游水庫或水電站生產生活用水及電網發電調度每年均有差異，因此生態流量調度方案以滿足最小下泄流量、生態基流的下放管控為主。

常規調度措施包括：正常情況下九道拐水電站通過機組發電下放最小下泄流量滿足1.92m3/s；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，滿足最小下泄流量1.92m3/s；九道拐水電站水位降至死水位且入庫流量小于1.92m3/s時，來水全部下泄。

應急調度措施包括：遇特枯年份來水量銳減等特殊情況(枯期P=95%)時，當九道拐水電站斷面來水量低于1.92m3/s時暫停發電，按來水量進行下泄；肖家灣、大洞水電站不得攔蓄，同步下泄流量。

加強六池河流域農業、工業、城鄉生活的節水建設或調整農業種植業，全面節水，嚴格控制河道外用水總量，避免超量取水導致各斷面生態基流減少，特別是加強特枯月份(11—4月)的河道外用水量管控。

3.5 生態流量監測

結合流域內各區縣小水電“一站一策”清理整改實施方案等工作，截至2020年底六池河干流各水電站均已進行生態流量改造及生態流量監控設施建設。本次生態流量監測方案將小水電清理整改工作建設的各水電站生態流量監控、泄放設施工況視頻接入貴州省生態流量監測管理平臺。

各水電站通過發電尾水和引水設施下泄生態流量，流量監測采用視頻圖像疊加實時流量數據監測的方式，傳輸方式采用實時傳輸，保證監測能實時上傳至省級小水電監控平臺，數據接口統一。九道拐水文站生態流量監測直接采用水文站測流裝置，自動報送時，九道拐水文站將水位、流量信息實時傳輸至貴州省生態流量監測管理平臺；人工觀測時，枯期不低于一段一次，最小下泄流量或者歷年最低水位時不低于二段二次。生態流量監測常規信息報送內容為水位、流量；非常規信息報送內容為水質、水生生物和水生生境。

3.6 生態流量預警

根據六池河流域河流選取的控制斷面，合理設置生態流量預警層級為藍色預警和紅色預警兩級。藍色預警代表斷面生態流量基本滿足，但接近輕度破壞狀態，流量范圍為1.92～2.30m3/s；紅色預警代表生態流量不足，需盡快采取措施，流量范圍為<1.92m3/s。

當九道拐水文站斷面預警狀態為藍色時，密切關注九道拐水電站出庫流量情況。當九道拐水文站預警狀態為紅色時，監管責任主體貴州省水利廳、生態環境廳發布紅色預警并通知保障責任主體，九道拐水電站按要求加大下泄流量，必要時上游電站水庫進行補償調度，并做好相關斷面之間的取水管控和調度管理，沿線各區縣嚴格控制區間河道外取水。各責任主體職責劃分見表5。

表5 控制斷面生態流量責任劃分職責表

4 結語

本研究共得出3點主要結論。一是提供統籌考慮河流分布、流域概況、控制性工程分布等因素，明確六池河主要控制斷面；二是結合水資源稟賦、水生態保護和修復要求，根據區域氣候水文特征、水文站網布設等，確定生態流量計算方法，得出生態流量目標值、保證率等；三是以保障控制斷面生態基流為主要目標，制定生態流量調度、監測及預警方案。本方案對流域水量調度、生態保護修復、流域綜合管理等工作具有十分重要的意義。后續可進一步研究河流生態流量控制指標計算常采用的水文學法、水力學法、棲息地法和整體分析法等4類方法，以六池河生態流量調度運用實際成果為驗證，總結適宜流域特征的河流生態流量計算方法。