煙臺(tái)市東五龍河生態(tài)需水量的計(jì)算

王 燕，林 瑛，王麗娜

（煙臺(tái)水文水資源勘測(cè)局，山東 煙臺(tái) 264000)

東五龍河為半島邊沿水系中著名的大河之一，流域面積 2820km2，位于東經(jīng) 120°18′～121°12′，北緯 36°32′～37°22′，涉及棲霞、海陽、萊陽 3 個(gè)縣的 39 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。上游自西向東有白龍河、蜆河、清水河、墨水河、富水河5大支流，匯于萊陽市城南約12km處的五龍村西的五龍口，向南流經(jīng)香島入黃海。

東五龍河屬于雨源型山溪性河流，其徑流量的產(chǎn)生直接受降水量的影響，天然徑流量的年內(nèi)變化較大，汛期洪水暴漲暴落，洪水資源不僅無法充分利用，而且還經(jīng)常造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害；枯季河川徑流量很少，由于人為破壞植被等原因，導(dǎo)致河道流域地下水嚴(yán)重超采,水資源短缺,水環(huán)境污染嚴(yán)重,個(gè)別年份河流斷流,入海水量逐年減少,水生態(tài)系統(tǒng)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

1 生態(tài)需水量計(jì)算方法分析

目前關(guān)于河道內(nèi)生態(tài)需水量方法很多，總結(jié)起來可以分為四類 ：水文學(xué)法、水力學(xué)法、生物分析法和生境模擬法、綜合分析法[1]。

水文指標(biāo)法(也稱歷史流量法)是生態(tài)需水評(píng)價(jià)中最簡(jiǎn)單的、需要數(shù)據(jù)最少的方法，它依據(jù)歷史水文數(shù)據(jù)確定需水量。最常用的方法有Tennant法或稱蒙大拿(Montana)法、水生物基流法、可變范圍法、7Q10法、德克薩斯(Texas)法、流量持續(xù)時(shí)間曲線分析法、年最小流量法和水力變化指標(biāo)法(IHA)等[1]。

Montana法是由美國(guó)Don Tennant于1976年首次提出，開始應(yīng)用于美國(guó)中西部。通過12個(gè)棲息地河道流量與棲息地質(zhì)量關(guān)系的研究，經(jīng)多次改進(jìn)，現(xiàn)被美國(guó)16個(gè)州采用。蒙大拿法確定的河道內(nèi)最小生態(tài)流量是以測(cè)站的年平均天然流量百分率表示，如以天然流量的10%為標(biāo)準(zhǔn)確定的生態(tài)流量，表示可以維持河道生物棲息地生存，30%表示能維持適宜的棲息地生態(tài)系統(tǒng)(加拿大臨近大西洋的各省采用 25%的比例)，60%～100%表示原始天然河流的生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)魚類等的生長(zhǎng)條件，分兩個(gè)時(shí)段(10～3月，4～9 月)設(shè)定不同標(biāo)準(zhǔn)[2]。

本文將東五龍河多年實(shí)測(cè)徑流量資料還原成天然徑流量，計(jì)算出年平均天然徑流量，取其10%作為生態(tài)基流量，加上流域蒸發(fā)下滲量，即為生態(tài)需水量。

選用站實(shí)測(cè)徑流資料進(jìn)行了逐月還原計(jì)算，提出歷年逐月的天然徑流量系列，再累加逐月得出年徑流量。還原計(jì)算以水文站控制斷面為單元，自上而下進(jìn)行，逐級(jí)累計(jì)計(jì)算全流域的天然徑流量。

徑流還原計(jì)算采用分項(xiàng)調(diào)查分析法，以歷年水文實(shí)測(cè)資料和水文調(diào)查系列資料成果為依據(jù)，應(yīng)用下列水量平衡方程式進(jìn)行還原計(jì)算：

式中：W天為還原后的天然徑流量；W實(shí)測(cè)為水文站實(shí)測(cè)徑流量；W農(nóng)耗為農(nóng)業(yè)灌溉耗損量；W工業(yè)為工業(yè)用水耗損量；W生活為城鎮(zhèn)生活用水耗損量；W蓄為水庫蓄水變量，增加為正，減少為負(fù)；W引水為跨流域（或跨區(qū)間）引水量，引出為正，引入為負(fù)；W分洪為河道分洪決口水量，分出為正，分入為負(fù)；W其它為其它還原項(xiàng)，根據(jù)各站具體情況而定。

本次選定了有控制站的主要河流東五龍河進(jìn)行天然年徑流量的計(jì)算。河流及其水文控制站名稱與面積見表 1。

表1 東五龍河及其控制站面積表

主要河流的天然徑流量，等于控制站的天然徑流量加上控制站以下至河口區(qū)間未控制面積的天然徑流量。即

式中：W河流為河流天然年徑流量 （億 m3）；W控制為河流控制站天然年徑流量（億m3）；W區(qū)間為河流控制站以下至河口天然年徑流量還原計(jì)算成果（億m3）。

表2 東五龍河(1956～2000)天然年徑流量特征值表

河道基流=10%×1/n∑Ri；Ri為年天然徑流量系列

河道最小生態(tài)環(huán)境需水量=河道基流+下滲量+蒸發(fā)量。

2 東五龍河生態(tài)需水量計(jì)算

東五龍河全長(zhǎng)124km,根據(jù)煙臺(tái)市水資源評(píng)價(jià)成果得出東五龍河年蒸發(fā)量為1050mm，滲漏率取0.2。

2.1 生態(tài)基流

根據(jù)1956年～2000年45年徑流量資料計(jì)算年平均徑流量，得出多年平均徑流量為 5.56億 m3，生態(tài)基流為 0.56億 m3。

表3 東五龍河各階段平均天然徑流量統(tǒng)計(jì)表

2.2 蒸發(fā)量和下滲量

首先通過河道斷面資料以及2000年平均水位資料計(jì)算出河面寬度。

通過河道斷面資料及水位資料計(jì)算出河面寬度為11.5m。

圖1 團(tuán)旺站大斷面圖

表4 東五龍河流域蒸發(fā)水量計(jì)算結(jié)果

表5 東五龍河流域下滲水量計(jì)算結(jié)果表

表6 東五龍河生態(tài)需水量計(jì)算成果表

生態(tài)需水量=生態(tài)基流+生態(tài)耗水量=0.69億m3。

3 結(jié) 語

該方法確定河流生態(tài)環(huán)境需水量簡(jiǎn)單、方便，需要資料少,有利于加強(qiáng)流域內(nèi)水資源的合理配置,掌握水資源開發(fā)利用的程度,為恢復(fù)和改善流域生態(tài)環(huán)境提供依據(jù),實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1]王西琴，劉昌明，楊志峰.河道最小環(huán)境需水量確定方法及其應(yīng)用研究(I)-理論[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21(5).

[2]鐘華平，劉恒等.河道內(nèi)生態(tài)需水估算方法及其評(píng)述[J].水科學(xué)進(jìn)展，2006，17（3）.