大連市復州河基于生態流量保障的水量調度

(大連市水利規劃設計院，遼寧 大連 116021)

大連市復州河基于生態流量保障的水量調度

胡娜

(大連市水利規劃設計院，遼寧 大連 116021)

為滿足復州河基本河道穩定及生物多樣性，采用水文學法對復州河各典型斷面分析計算其生態基流量，并以此建立了不同保證率下各斷面各月份基于生態流量保障的水量調度方案。該方案符合當地氣候環境條件，具有可操作性，對復州河流域生態修復、維持起到積極作用并可為類似研究提供科學依據。

生態流量；水量調度；水文學法；復州河

隨著社會經濟的發展，人們不斷地追求經濟利益的最大化，加之缺乏對生態環境演變與水資源開發利用內在聯系的認識，形成了在水資源利用方面重城市及工業用水輕農業用水，而又重農業用水輕生態用水的局面，致使用于生態環境的水量嚴重不足，水生態系統功能降低、水土流失等一系列生態環境問題相繼出現。這些生態環境問題迫使我們全面認識生態系統服務功能，研究生態需水的理論和實踐。

本文以復州河典型斷面為例，利用水文學法計算了各斷面的生態基流量，并以此為依據建立了復州河基于生態流量保障的水量調度方案，以期對復州河流域生態修復、維持及類似研究提供科學依據。

1 流域概況

大連市地處北半球暖溫帶，亞歐大陸東岸，具有海洋性特點的暖溫帶大陸性季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，四季分明。受氣候及自然地理條件影響，大連市降水量地區分布、年際變化和年內分配都極不均勻，差異很大。多年平均降水量為550～950mm，從地區分布看金州以南最少，莊河市東部最大。降水年際變化大，豐、枯水年相差懸殊。年降水量60%～70%集中于夏季，多以暴雨形成降水。

復州河為大連市境內第二大河流，發源于大連市普蘭店區老帽山南麓，流經普蘭店區同益及瓦房店市松樹、三臺子等10個鄉、鎮，于三臺子鄉老羊頭注入渤海。復州河全長137km，流域面積1638km2，干流上有松樹水庫及東風水庫2座大型水庫，其中松樹水庫控制流域面積302.4km2，總庫容1.67億m3；東風水庫控制流域面積360.6km2，總庫容1.42億m3，兩座水庫均為集防洪、供水、灌溉等綜合效益為一體的大(2)型水利樞紐。

2 生態基流量計算方法

近年來隨著人們對生態環境的日益重視，生態流量的研究也成為水資源及生態環境領域的研究熱點。國內外河流生態流量計算方法大致可以分為水文學法、水力學法、棲息地偏愛法及綜合法四大類。水文學法主要以歷史流量為基礎，根據簡單水文指標對設定河流流量，直接獲取歷史流量中年天然徑流量的百分數作為河道生態流量的推薦值，典型方法有Tennant法、Texas法、7Q10、RVA法、NGPRP法和90%保證率最枯月平均流量法等。水文學法具有現場不需要實測數據、簡單快捷的特點。結合現有資料，確定本文采用水文學法中的Tennant法及90%保證率最枯月平均流量法。

Tennant法也稱蒙大拿法[1]，通過分析河流多年天然平均流量百分比和河道內生態環境狀況，建立河流流量和水生生物、河流景觀及娛樂之間的關系，在考慮保護魚類及有關環境資源流量狀況下，將多年平均流量的百分數作為短期生存棲息地的最小瞬時流量。

由于復州河流域地處北方嚴寒地區，主要氣候類型為暖溫帶季風氣候，季節性差異明顯，冬季較長，雨量多集中于夏季。復州河流域魚類產卵育幼最佳時期為5月底至8月為活躍期，而且每年的12月至翌年3月河道處于冰凍期，故本文對Tennant法的評價標準進行了修正[2],修正后河流流量狀況評價標準見表1。

表1 Tennant法河流流量狀況評價標準修正表

大連市地處北方，屬缺水城市，而多年平均天然徑流量的10%是保持河流生態系統健康的最小流量，故本文將多年平均天然徑流量的10%作為生態流量的基值。

另《河湖生態需水評價導則(試行)》(SL/Z 479—2010)[3]提出，水質需水計算應遵照《水域納污能力計算規程》(GB/T 25173—2010)執行，依據該規程計算納污能力所采用的設計水文條件為水質需水。河流水域納污能力計算的設計水文條件為90%保證率最枯月平均流量。

3 生態基流量計算

3.1 計算資料及徑流量計算

本文采用復州河干流關家屯水文站1956—2000年徑流資料進行分析計算。關家屯水文站建于1956年，位于復州河下游距入海口21.0km處，屬流域下游控制站。控制流域面積1071km2，多年平均徑流量2.13億m3。為便于計算選擇復州河蔡房身大橋、復州河大橋、三臺子及入海口四個斷面作為典型斷面分別進行分析計算[4]。

由于豐枯年河道來水量不盡相同，須水庫補充的生態水量也有相應變化，故本文根據不同保證率徑流量分別計算。由1956—2000年系列資料，分別得出關家屯水文站多年平均、20%保證率、75%保證率和90%保證率徑流量及月分配，結果見表2。

表2 關家屯水文站徑流量及月分配計算 單位：萬m3

由于缺乏區間徑流資料，本文根據水文同步性利用簡化的方式來確定區間徑流量，即將水文站以上控制流域面積與計算區間控制流域面積進行對比，同倍放大得到區間徑流量，同時利用徑流深進行校核。計算復州河各斷面各頻率徑流量及月分配成果，見表3～表6。

表3 復州河各斷面多年平均徑流量及月分配成果 單位：萬m3

表4 復州河各斷面20%保證率徑流量及月分配成果 單位：萬m3

表5 復州河各斷面75%保證率徑流量及月分配成果 單位：萬m3

表6 復州河各斷面90%保證率徑流量及月分配成果 單位：萬m3

由表2可以看出：復州河20%保證率徑流量是多年平均的1.33倍，75%保證率徑流量是多年平均的0.46倍，90%保證率徑流量是多年平均的0.17倍。說明復州河豐枯年徑流量相差較大。

3.2 復州河典型斷面生態基流量計算

利用Tennant法和90%保證率最枯月平均流量法分別計算復州河典型斷面生態基流量，計算結果見表7。此數據為后續水庫生態調度提供依據。

表7 復州河各斷面生態基流量計算值 單位：m3/s

由表7中數據可以看出復州河各斷面按Tennant法計算生態基流量為0.02～4.91m3/s，表中數據最小值出現在松樹水庫大壩斷面；各斷面1月生態基流量值最小，8月最大。

按90%保證率最枯月平均流量計算生態流量為0.09～0.35 m3/s，最小值亦出現在松樹水庫大壩斷面，且各斷面計算值均小于該斷面Tennant法計算6—10月的生態基流量值。

4 基于生態基流量的調度

根據復州河生態基流量計算成果設置預警生態流量，當監控斷面流量低于預警生態流量時，通過調度演算，按調度水源工程與調度目標的距離、小流量演進時間、來水預報等，啟動生態流量調度。

復州河生態流量均由水庫泄水補給，下游段首先考慮區間徑流，不足部分由水庫泄水補給。在調度過程中，如果水庫有棄水或為下游農業灌溉補水，則相應減少生態流量補給。根據生態流量計算方法特點及當地實際情況[5]，本文采用以下調度方案，即在多年平均和20%保證率下，采用Tennant法計算生態基流量值控制水庫補給水量，在75%和90%保證率下，采用Tennant法計算生態基流量值與90%保證率最枯月平均流量值中較小值控制水庫補給水量。遵循此方案計算復州河各斷面需要水庫補充生態流量值見表8。

表8 復州河不同保證率下各斷面需要水庫補充生態流量值 單位：m3/s

注： ①代表保證率為多年平均及20%；②代表保證率為75%；③代表保證率為90%。

由表8中數據可以看出復州河各斷面需要生態補水的最大值均出現在水庫壩下斷面，這是由于水庫的修建截住了該處的天然徑流。松樹水庫最大生態流量補給值為1.23m3/s，出現在多年平均及20%保證率下的8月；東風水庫最大生態流量補給值為2.42m3/s，亦出現在多年平均及20%保證率下的8月。

5 結論與建議

大連市水資源匱乏，用于生態補給的水量過多會影響正常社會經濟發展，過少又會影響河流生態環境。本文分別利用Tennant法及90%保證率最枯月平均流量法計算復州河各典型斷面生態基流量，并以此為依據建立了復州河基于生態流量的調度方案。該方案符合當地氣候環境條件，具有可操作性并對復州河生態環境的修復及保持起到積極作用。

復州河各典型斷面應做好水量、水質等監測工作，根據監測數據實時調整水庫下泄補給生態流量。對于河道污染，應以控制或削減污染物排放量的方式予以解決。如遇水質污染等非常情況，各有關部門應協同解決，以保障復州河流域生態健康。

[1] 徐志俠,董增川,周健康,等.生態需水計算的蒙大拿法及其應用[J].水利水電技術，2003,34(11)：15-17.

[2] 王強,梁國華,何斌,等.碧流河水庫下游河道生態需水分析及應對措施[J].南水北調與水利科技，2013,11(1)：97-100.

[3] SL/Z 479—2010 河湖生態需水評價導則(試行) [S].北京：中國水利水電出版社，2011.

[4] 陳敏,陳啟慧,胡鳳姣,等.港口灣水庫對下游河道生態徑流的影響[J].水電能源科學，2011,29(8)：7-9.

[5] 陳菡,邵東國,吳俊校,等.廣東省河道生態基流定量分析研究[J].南水北調與水利科技，2011,9(1)：92-95.

WaterdispatchinDalianFuzhouRiverbasedonecologicalflowprotection

HU Na

(DalianWaterConservancyPlanningandDesignInstitute,Dalian116021,China)

Hydrological method is adopted to analyze all typical sections in Fuzhou River and calculating the ecological base flow to meet basic river channel stability and biological diversity of Fuzhou River. The water dispatch plan on the basis of ecological flow guarantee in all sections and all months under different assurance rates is established accordingly. The plan is in line with local climatic environment conditions, which is operable. It plays an active role to ecological restoration and maintenance of Fuzhou River basin, which provides scientific basis for similar studies.

ecological flow; water flow dispatch; hydrological method; Fuzhou River

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.011.016

TV214

A

2096-0131(2017)011-0059-05