石川河流域河道生態需水量分析

徐春燕，劉 俊，曲 艷，張 蓉，詹 牧

（陜西省河流工程技術研究中心，陜西 西安 710018）

1 河道生態環境現狀

石川河流域屬于嚴重缺水地區，由于在河流上、中游修建了眾多的中、小型水庫、引水渠等蓄水工程，地表水開發利用過度，造成干支流河道斷流嚴重，變成季節性河流。目前，石川河干流耀縣至閻良段常年斷流，河床裸露，河道邊界不明顯，多處受到非法挖沙、采石的破壞和生活垃圾、各類污水的污染。

支流冶峪河所處溝道狹窄,植被覆蓋率90%以上,生態環境良好,河道附近無人居住,也無工礦企業,水質良好,水流清澈,河道內有常流水,水量較少,可以滿足生態基流的要求。清峪河河道沿線無堤防互岸工程，河谷多呈“U”字型或寬“V”字型，河道坡度平緩，回彎曲折，寬深不一，安全泄量小，匯流速度快；清峪河流域共有1個排污口，為污水直排，嚴重影響河道水環境質量，位于照金鎮東南出口處；清峪河源頭至高爾塬水庫河道水為Ⅰ類水，水流清澈，河道內有常流水，水量充足；高爾塬水庫壩址截斷清峪河后，下游河道水量得不到保證，個別年份處于斷流狀態。

2 河道生態需水量

2.1 主要控制斷面選取

在現有客觀條件的基礎上，兼顧代表性、可行性、綜合性等要求，結合石川河流域已有站點的實際分布，在石川河干支流沿程共設5個控制斷面，具體信息見表1。

表1 石川河流域控制斷面一覽表

2.2 河道生態需水量計算

計算各生態斷面的基礎流量、河道納污自凈流量以及景觀濕地補水量，綜合確定斷面低限生態流量。其中，基礎流量是維持河道基本功能的最小流量，取值為斷面多年平均天然流量的10%；河道納污自凈流量是維持河道自凈功能的最小流量，依據設計流量法和改進的7Q10法（近十年最枯月平均流量法）的計算結果（采用取大原則）。基礎流量和河道納污自凈流量均屬于河道內生態需水，兩項取最大值即為河道需水量；再加上景觀濕地補水，即為斷面的綜合生態環境流量。

（1）基礎流量計算

采用水文學方法——Tennant法計算石川河各河段的基礎流量。Tennant方法是在分析歷史徑流記錄的基礎上，取天然流量的百分比作為河流生態基礎流量，研究表明，多年平均流量的10%為河道生態低限流量。

本次研究中，柳林、耀縣（二）和淳化（四）斷面的生態基礎流量采用各水文站1960年～2015年系列多年平均流量的10%。石川河富平段從20世紀60年代以后，整個河谷地下水位逐年下降，累計下降在20 m以上，至20世紀80年代中期，下降幅度有所緩和，主要原因是開采量和補給量嚴重不均衡，加上上游桃曲坡水庫截流，使得石川河河谷地下水基本沒有外水補給。因此，目前石川河富平段常年斷流；考慮富平段河流的實際地質情況，以及目前水資源緊缺問題，富平縣城斷面采用斷面上游耀縣（二）水文站資料，生態基礎流量依據水文站1960年～2015年系列多年平均流量的7%確定。三原縣城斷面生態基礎流量依據斷面上游西郊水庫斷面多年平均流量的10%確定。石川河各河段生態基礎流量計算成果見表2。

表2 石川河流域主要控制斷面基礎流量計算成果 單位：m3/s

（2）河道納污自凈流量計算

河道納污自凈流量依據設計流量法和改進的7Q10法（近十年最枯月平均流量法）的計算結果（采用取大原則）。設計流量法是以達到斷面水質目標和污染物控制目標的設計流量作為該斷面的納污自凈流量，采用《石川河流域綜合規劃》研究成果，結果見表3。

表3 2010年石川河重要控制斷面水質現狀及控制目標表

依據《制定地方水污染物排放標準的技術原則和方法》（GB3839-83）中規定的改進的7Q10法，本研究選取石川河流域三個控制站近10年（2006年～2015年）資料進行統計分析，選擇最枯月平均流量作為河道納污自凈流量，計算結果見表4。

表4 石川河流域近十年最枯月流量法計算成果單位：m3/s

結合設計流量法與近十年最枯月平均流量法可得石川河的河道納污自凈流量計算成果，見表5。

表5 石川河流域納污自凈流量計算成果單位：m3/s

（3）景觀需水流量

根據調研，石川河流域目前生態景觀工程需要外流域調水有三處，分別是富平段的石川河生態公園和溫泉湖濕地公園，閻良段的櫟陽湖風景區。生態景觀需水情況統計表見表6。

表6 石川河流域生態景觀需水情況統計表

2.3 河道生態需水量分析

將以上獲得的河道內生態基礎流量、納污自凈流量以及生態景觀補水流量的計算結果相耦合，石川河河道內生態需水量計算結果見表7。

表7 石川河河道內生態環境需水量成果表單位：m3/s

3 措施及建議

通過對石川河流域現狀供用水現狀調查及河道內生態需水量計算，本文提出以下生態水源配置措施建議：

（1）對缺水流量較小的河段，建議通過壓減工農業取水戶取水量，用以補充河道內生態用水。

（2）修建地下水庫，通過人工調蓄，增大地下水補給途徑，涵養水源，從而改善河道生態環境。

（3）通過外流域調水，向石川河河道補水。根據相關規劃，2030年，古賢引黃工程建成后將向富平供水4473萬m3；引漢濟渭調水工程建成后，規劃部分水量補給河道生態用水。東莊水庫建成后，可以為銅川新區、富平及及工業園區、西咸新區（空港新城和涇河新城）及三原縣城提供城鎮生活和工業水量2.09 億 m3。