吉首市萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量分析

龔宗勝

（湘西自治州水利工程管理站 吉首市 416000）

河流水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)在我國(guó)還處在起步階段，目前，生態(tài)環(huán)境需水還沒(méi)有形成一個(gè)系統(tǒng)、科學(xué)的理論體系和公認(rèn)的定義，但多數(shù)人認(rèn)為：是指維系河道生態(tài)系統(tǒng)健康所必需的水量，其對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、形態(tài)的維護(hù)具有重要意義。從結(jié)構(gòu)功能上看，河道生態(tài)需水是由多元變量組成的一個(gè)有機(jī)整體，包含河道基流量、河道輸沙需水、下滲與蒸發(fā)需水、凈化需水、河濱帶濕地需水、生態(tài)景觀需水等各個(gè)結(jié)構(gòu)功能需水量。本次研究的萬(wàn)溶江系峒河一級(jí)支流，沅江二級(jí)支流，發(fā)源于鳳凰縣古長(zhǎng)坪，流經(jīng)八土山、吉信、三拱橋、乾州于張排寨匯入峒河。流域在東經(jīng)109°27′～109°48′，北緯28°05′～28° 16′之間。流域形狀呈葫蘆形狀，地勢(shì)由西北向東南傾斜。全流域面積508km2，干流總長(zhǎng)度為59.0km，干流平均坡降4.61‰。本次研究區(qū)域上從鐘家寨自來(lái)水廠（A斷面）開(kāi)始，下至乾州污水處理廠下游500m（B斷面）。見(jiàn)附圖。

附圖 吉首市萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量分析控制斷面示意圖

1 資料來(lái)源與方法

1.1 資料來(lái)源

（1）吉首水文站1959～2013年實(shí)測(cè)流量資料。

（2）年平均流量頻率適線成果。根據(jù)年平均流量，采用P－Ⅲ型頻率適線。其適線成果見(jiàn)表1。

表1 吉首水文站年平均流量P-Ⅲ頻率適線成果表 m3／s

（3）月年平均流量特征值。根據(jù)實(shí)測(cè)月平均流量和年平均流量成果統(tǒng)計(jì)分析得各月年平均流量及其最大值、最小值及相應(yīng)出現(xiàn)年月。統(tǒng)計(jì)成果見(jiàn)表2。

表2 吉首水文站實(shí)測(cè)月年平均流量特征值統(tǒng)計(jì)成果表 m3／s

（4）實(shí)測(cè)最大、最小流量。根據(jù)實(shí)測(cè)歷年年最大、最小瞬時(shí)流量分析統(tǒng)計(jì)。吉首水文站實(shí)測(cè)最大洪峰流量為1860m3/s（1999年7月9日），實(shí)測(cè)最小流量為0.14m3/s（1980年1月1日），最大最小比值13300倍，洪枯變化巨大。

（5）吉首水文站水量分布特征。從表1和表2可知多年平均流量為22.7m3/s，豐水年（P＝10%）的年平均流量達(dá)27.6m3/s，枯水年（P＝90%）的年平均流量?jī)H15.9m3/s；實(shí)測(cè)最大年平均流量為35.6m3/s（1977年），實(shí)測(cè)最小年平均流量為11.6m3/s（2011年），最大最小比值為3.07；實(shí)測(cè)最大月平均流量為141.0m3/s（1999年7月），實(shí)測(cè)最小月平均流量為1.62 m3/s（1992年12月），最大最小比值為87倍；因此萬(wàn)溶江流量年內(nèi)及年級(jí)變化大，時(shí)空分布極不均勻。

1.2 研究方法

（1）Tennant法。Tennant法也稱為“Montana法”，以多年平均流量的百分比作為推薦流量，在不同的月份采用不同的百分比。

萬(wàn)溶江多年平均流量14.6m3/s，一般用水期，采用平均流量的10%作為最小生態(tài)流量時(shí)，萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量為1.46m3/s，加上城區(qū)段河道外從萬(wàn)溶江取水流量0.26m3/s，上游河道來(lái)水流量為1.72m3/s，才能滿足城區(qū)萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量的要求。

魚(yú)類產(chǎn)卵期，采用平均流量的30%作為最小生態(tài)流量時(shí)，萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量為4.38m3/s，加上城區(qū)段河道外從萬(wàn)溶江取水流量0.26m3/s，萬(wàn)溶江上游來(lái)水流量應(yīng)為4.64m3/s，才能滿足最小生態(tài)流量的要求。

（2）法國(guó)《鄉(xiāng)村法》。法國(guó)《鄉(xiāng)村法》規(guī)定：河流最低環(huán)境流量不應(yīng)小于多年平均流量的1/10；對(duì)于所有河流，或者部分河流，如果其多年平均流量大于80m3/s時(shí)，政府可以給每條河制定法規(guī)，但最低流量的下限不得低于多年平均流量的1/20。

經(jīng)計(jì)算，采用法國(guó)《鄉(xiāng)村法》計(jì)算萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量時(shí)，萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量為1.46m3/s，加上城區(qū)段河道外從萬(wàn)溶江取水流量0.26m3/s，上游來(lái)水流量為1.72m3/s，才能滿足最小生態(tài)流量的要求。

（3）美國(guó)7Q10法。7Q10法即采用近10年中連續(xù)7天最枯的平均流量作為河流的最小生態(tài)流量或采用90%保證率最枯連續(xù)7天的平均水量作為河流最小流量設(shè)計(jì)值。該法在20世紀(jì)70年代傳入我國(guó)，主要用于計(jì)算污染物允許排放量，在許多大型水利工程建設(shè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)中得到應(yīng)用。

采用1966年為代表年，用公式Q＝Qp／Qd×Q7j進(jìn)行7Q10法計(jì)算。經(jīng)分析計(jì)算，吉首市水文站最小生態(tài)流量為1.49m3/s，萬(wàn)溶江污水處理廠斷面最小生態(tài)流量為0.96m3/s。即7Q10法萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量采用值為0.96m3/s，加上河道外用水流量0.26 m3/s，萬(wàn)溶江污水處理廠斷面最小生態(tài)流量為1.22 m3/s。

（4）GB3839-83中規(guī)定的方法。由7Q10法延伸而來(lái)。由于7Q10法要求比較高，鑒于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平比較落后，南北方水資源情況差別較大，我國(guó)在《制訂地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)原則和方法》（GB3839-83）中規(guī)定：一般河流采用近10年最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量。生活飲用水源區(qū)用95%保證率最枯月平均流量。

用吉首水文站1959～2013年實(shí)測(cè)年最小月平均流量經(jīng)編程計(jì)算，均值=3.59m3/s,Cv=0.39,經(jīng)適線當(dāng)均值=3.59，Cv=0.40，Cs=3.0Cv時(shí)，理論曲線與實(shí)測(cè)點(diǎn)擬合較好。頻率適線成果見(jiàn)表3。

表3 吉首水文站年最小月平均流量適線成果 m3／s

據(jù)此，以吉首水文站為參證站，采用面積比擬法計(jì)算B斷面不同頻率最小月平均流量，成果見(jiàn)表4。

表4 各方法計(jì)算的最小生態(tài)流量計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)表

從表3得P＝95%的月最小平均流量為 1.15 m3／s。加上河道外用水流量0.26m3／s，得萬(wàn)溶江最小生態(tài)流量1.41m3／s。

2 結(jié)果與分析

現(xiàn)狀水平（2014）年優(yōu)選成果：根據(jù)最小生態(tài)流量確定的指導(dǎo)思想，以及平衡原則、時(shí)空分段原則、一水多用原則、協(xié)調(diào)確定原則、水量水質(zhì)統(tǒng)一原則等基本原則，選用各方法考慮因素較多且對(duì)河段生態(tài)及水質(zhì)較為有利的方法計(jì)算出的最小生態(tài)流量作為最終采用的最小生態(tài)需水流量。最后優(yōu)選確定一般用水期（10月～次年3月）的最小生態(tài)流量為3.28m3/s，魚(yú)類產(chǎn)卵育幼期（4～9月）的最小生態(tài)流量為4.64m3/s。

萬(wàn)溶江90%和95%保證率月平均最小流量分別為1.30m3/s和1.15m3/s，不能滿足現(xiàn)狀一般用水期（10～3月）最小生態(tài)流量為3.28m3/s，魚(yú)類產(chǎn)卵育幼期（4～9月）最小生態(tài)流量4.64m3/s的需要；更加不能滿足城市規(guī)模擴(kuò)大后萬(wàn)溶江生態(tài)流量的要求。

3 建 議

（1）加強(qiáng)水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和節(jié)約用水的宣傳，增強(qiáng)全民水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與節(jié)水意識(shí)，維護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)健康，實(shí)現(xiàn)人水和諧，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供可永續(xù)利用的水資源。

（2）搞好上游自然保護(hù)區(qū)建設(shè)，加強(qiáng)水土保持措施，營(yíng)造水源林、生態(tài)林涵養(yǎng)水分，從而提高流域水土保持能力，提高枯水期河道自然產(chǎn)流量，增強(qiáng)河流水生態(tài)自然修復(fù)能力。

（3）加強(qiáng)污水排放管理，實(shí)行污染物排放總量控制，減少污水排放總量，提高污水治理能力和污水治理率，降低污染物入河總量，確保實(shí)現(xiàn)水功能區(qū)水質(zhì)總體目標(biāo)。

（4）在吉首市峒河上游及萬(wàn)溶江興建骨干水量調(diào)節(jié)工程和跨領(lǐng)域調(diào)水工程，對(duì)水量時(shí)空分布進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，增加枯水期河道流量，保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)健康，提高防洪能力。

[1]徐志俠，王浩，董增川，等.河道與湖泊生態(tài)需水理論與實(shí)踐[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2006.

[2]鐘華平,劉恒,耿雷華，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）.