遼寧省大凌河河道生態及環境需水量研究

金云杰

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

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遼寧省大凌河河道生態及環境需水量研究

金云杰

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

文章從遼寧省大凌河流域目前存在的主要生態環境問題入手展開分析，分別通過對遼寧省大凌河河道各水資源分區的河道生態需水量和各區的河道生態需水量進行估算，在此基礎上提出了基于偏枯年水文數據對遼寧省大凌河河道生態基流量、自凈需水和輸沙需水等生態需水量進行估算的方法。該估算方法在一定程度上有效彌補了以往遼寧省大凌河河道在態環境分析及生態環境需水量計算過程中采用的枯水季最小流量法和Tennant 法在計算結果方面存在誤差的不足。

遼寧省；大凌河；河道生態；環境需水量

大凌河作為我國遼寧省西部地區最大的河流，近年來隨著環境污染和破壞程度不斷加劇，區域水資源供、需矛盾日益突出。

因此，引發了一系列的生態環境問題和社會問題。在傳統的河道生態及環境需水量分析、估算過程中，一般采用Tennant法和最小月實測徑流量法及RVA和枯水季節最小流量法等水文學分析方法進行估算分析，不僅計算結果準確，且估算速度較快及簡便，但是在分析過程中數據指標較多，因此計算結果存在一定的誤差，因此本文主要采用研究區偏枯年歷史水文數據，對大凌河河道各水資源分區的河道生態需水量進行估算分析[1]。

1 遼寧省大凌河河道基本區域概況

遼寧省大凌河流域基本地理坐標為E118°46′—121°50′、N40°28′—42°38′，流域面積和長度分別為23837 km2和435km。其中，遼寧省大凌河流域主要包括葫蘆島市以及朝陽市和錦州市及阜新市等幾個主要市區，除此之外其還與內蒙古自治區的赤峰及通遼、河北省的承德等地區相靠近[2]。具體區域地理位置劃分如圖1所示。

圖1 遼寧省大凌河河道基本區域概況圖

從氣候特征來看，遼寧省大凌河流域屬于北溫帶季風氣候，冬、春季節干燥少雨而夏、秋季節多雨。該區域全年平均降雨量為400mm，主要降雨過程集中于每年的夏季與秋季，這一時期的降雨量占全年降雨量的比例為80%。因此，降雨量較為豐富，常年平均地表水資源總量為18.41×108m3。但是，由于該區域經濟社會發展速度較快，使大凌河流域成為遼寧省工業以及農業和生活用水的主要供水水源地之一。另外，由于近年來工業化的發展，導致污染物排放量嚴重超標，由此使大凌河流域地表水與地下水資源受到污染[3]。據2015年相關水質監測報告統計結果顯示，遼寧省大凌河流域全年COD污染物排放量達到60多萬t，多數水質為劣Ⅴ類水質。因此，水質惡化的同時，大凌河河道徑流量逐漸減小，引發了嚴重的海水入侵和河口濕地退化問題。

2 遼寧省大凌河河道生態及環境需水量計算方法

通過上述區域背景資料可知，遼寧省大凌河流域面積較大，且不同河段的水質差異較大。因此，不同區域生態及環境需水量也存在很大差異[4]。所以，在對該流域的河道生態需水量進行計算時，由于水流的流動性特征會導致大凌河河道生態及環境需水量計算存在很大差異。因此，本文在采用分區生態需水量計算方法對遼寧省大凌河河道生態及環境需水量進行計算時，首先需確定大凌河流域分區方案，在具體方案確定過程中需遵循一定的技術原則：

1)確保大凌河河道內河流體系具有完整性；

2)防止對河道生態及環境需水量進行重復計算；

3)在不同流域分區內，應建設必要的水文監測站點，從而通過數據監測，獲取大凌河河道生態及環境需水量估算資料。

其次，在上述流域分區基礎上，確定大凌河河道生態及環境需水量的具體計算方法。一般河道生態需水量主要是指能夠維持大凌河發揮生態效益所要消耗的總水量。比如，大凌河為生物提供棲息地及在一定時間和空間范圍內進行水質凈化以及保持河道正常徑流量等過程所需要消耗的總水量。在實際計算過程中，要結合大凌河河道不同的生態環境功能，將大凌河河道生態需水量分為自凈水流及生態水流和輸沙需水等[5]。在對大凌河河道生態基流進行計算時，本文為了保證河道中徑流量有效供給，采用如下方法對不同河道生態基流量進行科學計算：①結合大凌河河道年徑流量歷史統計數據，計算不同水資源保證率條件下的河道徑流量；②在河道水資源保證率為75%的條件下，選取偏枯年的年徑流量總量作為研究區內的推薦流量；③結合該大凌河河道多年歷史統計數據中枯水季以及汛期的河道徑流量比例，對不同時期河道的實際生態需水量進行科學分配。

在對大凌河流域內的自凈需水量進行計算時，主要采用河道水資源保證率為75%的偏枯年枯水季歷史徑流量數據，對大凌河河道水質自凈需水量進行計算[6]。另外，大凌河流域在豐水期的輸沙水量占該流域全年用水量的比例為96%-99%，而在枯水期輸沙水量可以忽略不計。因此，本文在對大凌河流域河道生態及環境需水量進行計算時，只計算豐水期的河道輸沙水量，具體計算公式如下：

WS=St/C

(1)

公式：WS為大凌河流域河道輸沙需水量，108m3；St為大凌河流域河道偏枯年豐水季最大輸沙量(t)；C為大凌河流域河道偏枯年豐水季含沙量平均值，t/m3。

再者需科學確定大凌河河道基本生態需水量。

本文在對遼寧省大凌河河道生態及環境需水量進行計算時，為了避免對生態需水量、輸沙水量和部分水生生物生存用水量等3個用水指標進行重復計算，將主要基于“最大值”原則，對大凌河河道生態及環境實際需水量進行估算[7]。

此外，本文在對遼寧省大凌河河道分區需水量進行確定時，主要采用生態需水量計算方法，進一步確定河道分區需水量[8]。

3 遼寧省大凌河河道生態及環境需水量計算分析

在對遼寧省大凌河河道生態及環境需水量進行計算分析時，本文主要基于上述分區原則，對大凌河流域內的水資源進行科學分區，如圖2所示，本文結合遼寧大凌河流域實際特點，由上游至下游將河道劃分為A、B、C、D四個不同的功能分區，其中在4個主要功能分區內又劃分了多個不同的小分區。

圖2 遼寧省大凌河河道生態及

具體分區結果如表1數據所示：

表1 遼寧省大凌河河道生態及環境需水量計算功能分區資料表

結合表1中遼寧省大凌河河道生態及環境需水量計算功能分區資料，可利用各水文監測站點多年的河道徑流量統計數據，對不同支流與干流內的河道生態及環境需水量進行科學估算，如下表2統計數據為遼寧省大凌河河道生態及環境需水量：

表2 遼寧省大凌河河道生態及環境需水量表

從上述生態需水量估算結果來看，大凌河流域主要河道A區域生態及環境多年平均徑流總量不足。其中，2004-2015年A1區域和A2區域多年平均徑流總量分別為1.46×108m3和1.29×108m3。因此，從上述4個不同區域多年平均徑流總量統計結果來看，按照從大到小的順序排列，分別為D區域>C區域>B區域>A區域，而通過大凌河河道枯水季、豐水季、全年生態及環境需水量統計結果來看，B區域需水量最大，而D區域需水量次之，C區域與A區域生態及環境需水量最少。

但是，由于不同區域水文數據處于持續動態變化過程中。因此，在對相關數據進行監測統計時，大凌河各河道實際生態需水量可能大于估算值；另外，從總體需水量數據對比結果來看，上述4個不同區域的總體需水量均為正值，則由此表明，大凌河河道生態及環境實際來水量無法滿足該河道實際生態需水量要求。需要各河道提供一定的補充水量，才能滿足當地的生態用水需求[9]。

所以，遼寧省大凌河河道在總用水需求不斷增大的情況下，可能會引發越來越突出的水資源供、需矛盾。故遼寧省相關水利部門及環保部門，應該聯合加強對大凌河流域內各河道處的歷史水文數據和氣象資料進行監測控制。通過數據分析及生態需水量估算，興建大型的水利工程設施，從而提高區域水資源綜合利用效率[10]。

4 結 語

綜上所述，水資源是區域生態環境保護及經濟社會發展的重要資源。在此背景下，基于Tennant法對遼寧省大凌河不同河道生態及環境需水量進行估算研究，主要以河道歷史徑流量作為數據計算參考依據。因此，通過平均流量對河道不同月份的河道生態需水量進行估算，會導致計算結果出現一定的誤差；而RVA法在國外發達國家應用較多，但其在對河道生態需水量進行估算時，會涉及很多參數和指標，因此計算過程較為復雜。因此，基于上述優、缺點，本文重點綜合采用了水資源保證率為75%的偏枯年歷史水文數據，對遼寧省大凌河河道生態及環境需水量進行科學估算分析，以期為當地水資源合理優化、配置和水資源保護提供重要參考。但此種估算方法由于數據樣本有限，因此只能作為該研究區河道生態及環境需水量分析配置依據，相關不足需在今后研究實踐中繼續不斷完善與拓展。

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1007-7596(2017)02-0029-03

2017-02-16

金云杰(1984-)，男，遼寧葫蘆島人，工程師，從事水文水資源勘測、整編、管理工作。

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