河流生態基流的計算方法及其適用性分析

孟慧穎

吉林省水文水資源局吉林分局， 吉林吉林 132013

1 概述

河流生態基流是指維持河流基本形態和基本生態功能，保證水生態系統基本功能正常運轉的最小流量。在此流量下，河道可以保證不斷流，水生生物群落能夠避免受到不可恢復性的破壞。

生態基流與河流生態系統的演進過程以及水生生物的生活史密切相關，而水生生物的生長又受水量、水溫等因素的制約，故在不同的時期，生態基流并非固定值，按照河流水文特性，生態基流一般有汛期和非汛期之分。

生態基流不足，通常會造成河流納污能力和稀釋自凈能力降低、地下水位下降、水土流失、水生生物棲息地環境惡化等一系列生態環境問題。因此，生態基流對于維持河流生態系統生態平衡、保持流域的整體性和連續性等特征具有重要的意義。

2 生態基流的幾種計算方法及其適用性分析

生態基流的計算方法較多，一般可分為四大類，即水文學法、水力學法、生境模擬法和整體法，其中水文學法和水力學法比較常用。

2.1 Tennant 法

Tennant 法屬于水文學計算法的一種，即將河流多年平均流量的10%～30%作為生態基流，該法適用于流量比較大且水文資料系列較長的河流。

由于不同的河流河道內環境和生態功能有差異，同一河流的不同河段也有區別，因此必須根據實際情況選取合理的環境和生態目標來確定流量百分比，這個百分比非常關鍵。

Tennant 法計算步驟簡單，可以快速確定數值，但是沒有考慮河流的寬度、水深、流速以及形狀等水文參數，沒有區分標準年、枯水年和豐水年之間的差異，忽略了水生生物對環境的需求，對于流量較小的河流，該法的使用具有一定的局限性。

2.2 流量歷時曲線法

流量歷時曲線法屬于水文學計算法的一種，該法是將20年以上的水文觀測資料進行整理和統計分析，通過逐月流量歷時曲線，以90%保證率下的流量作為生態基流，該法適用于水文資料系列達到20 年以上的河流。

流量歷時曲線法同樣具有簡單快速的優點，由于使用了逐月流量歷史曲線中的某個頻率來確定生態基流，其靈活性亦更強，可以按照河流水生生物的實際需求確定流量大小，同時也考慮了各月流量間的變化和差異，適用性較強。唯一制約該法的因素是，目前對不同時期水生生物需水量方面的研究較少，因此在具體的頻率設定過程中可供參考的成果不多。

2.3 保證率法

保證率法屬水文學計算法的一種，一般采用90%保證率下最枯月平均流量作為生態基流。

保證率法比較適合水量較小，同時開發利用程度較高的河流，要求有較長序列（一般不低于20 年）的水文觀測資料。保證率法計算出來的生態基流在某種意義上維持了河流水質標準，更適合于生態環境需水要求。但保證率法是基于流量基礎之上的一種方法，對水生生態學方面的因素考慮較少。

2.4 最枯月流量法

最枯月流量法屬水文學計算法的一種，通常采用最近10年最枯月平均流量作為生態基流。

最枯月平均流量法需要的水文觀測資料系列較短，其適用范圍和局限性與保證率法基本一致，在計算河流納污能力方面有獨特的優勢。

2.5 7Q10 法

7Q10 法屬水文學計算法的一種，即將90%保證率下，連續最枯7 天的平均流量作為生態基流。

7Q10 法同樣適合水量較小，同時開發利用程度較高的河流，要求有較長序列（一般不低于20 年）的水文觀測資料。該法計算出來的生態基流能夠維持河道不發生斷流，但同樣未考慮生物學因素，通常用于考量水環境容量。

2.6 濕周法

濕周法屬于水力學法的一種，即利用河流的濕周作為水生生物棲息地質量指標來估算河流的生態基流。該法遵循的原理是以保護臨界區域水生生物棲息地的濕周來維持臨界區域以下水生生物棲息地的穩定。

濕周法一般根據河流濕周～流量關系圖上的拐點來確定生態基流。當拐點不明顯時，以某個濕周率（通常取50%）對應的流量作為生態基流。

濕周受河道形狀的影響比較大，比較適用于寬淺矩形渠道和拋物線形河道等河床形狀穩定的河流，不適合于三角形河道，因三角形河道的濕周～流量關系曲線的拐點不明顯，難以進行判斷。

3 生態基流計算應注意的問題

由于各流域水資源量及其時空分布不均、水資源開發利用程度以及水環境狀況差異較大，生態基流一般需要分區域、采用不同的方法來進行計算。

北方河流的生態基流應分為汛期和非汛期兩個水期分別進行計算，在條件允許的情況下，盡量采用多種方法，一般情況下，非汛期生態基流不可低于多年平均天然凈流量的10%，汛期生態基流應達到多年平均天然凈流量的20%～30%為宜。

南方河流亦應盡量采用多種方法進行計算，并取其外包線作為生態基流。通常情況下，生態基流不應小于90%保證率下最枯月平均流量。如果采用Tennant 法，生態基流應達到多年平均徑流量的20%～30%以上。

在區域經濟不受較大損害的前提下，應選擇最大的計算結果作為生態基流，非汛期生態基流必須能滿足水功能區達標對流量的需求。

4 結論

河流的生態基流不僅與河流生態系統的結構和功能有關，而且與流域的氣候、土壤、水文、地質和其他諸多因素有關?，F階段要進行深入的河流生態基流研究還存在各種困難，主要限制于各種生物資料的獲取，水文學和水力學兩大類計算方法在確定河流生態基流方面雖然具有一定的優勢和可操作性，但仍需不斷完善，并應逐步深入開展生境模擬法和整體法的研究，以最終完美解決生態基流的計算問題。

[1]李瑞，單媛媛，于潔.河流生態基流及其計算方法研究.中國水利水電市場，2012，3.

[2]朱黨生，等.河流開發與流域生態安全.中國水利水電出版社，2012，11.