大汶河泰安段生態(tài)流量控制分析

張 榮

（泰安市水文局，山東 泰安271000）

大汶河全長231 km，流域面積8 944 km2，其中，泰安市境內(nèi)河段長179.24 km，流域面積6 093.2 km2，占流域總面積的83%。大汶河流域由于干流河道攔河閘壩工程較多，且未建立起生態(tài)協(xié)同調(diào)度機制，枯水期存在生態(tài)缺水甚至斷流風(fēng)險。據(jù)統(tǒng)計，大汶河控制斷面戴村壩水文站斷流嚴(yán)重的有：1988 年243 d，1989 年全年，2002 年297 d，2003 年233 d，2014 年260 d，2015 年341 d，2016 年318 d，2017 年329 d。

1 大汶河水文特征分析

1.1 降水水文特征分析

利用線性傾向法分析大汶河流域降水量變化趨勢，累積距平曲線劃分降水量變化的階段性。近50 多年降水量年際變化總體平穩(wěn)，略呈上升趨勢，線性變化量0.68 mm/a。1976—1978 年、1981—1983 年、1986—1989 年、1996—2002 年降水量偏少，累積距平曲線呈下降狀態(tài)，距平為負(fù)值，處于枯水階段；1962—1965 年、2004—2011年降水偏多，累積距平曲線呈上升狀態(tài)，年降水量高于多年平均值，處于豐水階段。

根據(jù)1956—2018 年降雨資料，采用皮爾遜III 型曲線，運用水文頻率分析軟件，對大汶河流域多年降水量序列進(jìn)行適線，大汶河流域不同頻率降水量統(tǒng)計表見表1。

1.2 徑流水文特征分析

大汶河流域洪水皆由暴雨形成，洪水暴漲暴落，一次洪水總歷時一般在120～140 h，洪峰流量年際變化大；徑流多集中在汛期，汛期6～9 月份平均徑流量占多年平均徑流量的71.7%，其中7、8 月份徑流量占多年平均徑流量的59.1%。

表1 大汶河流域不同頻率降水量統(tǒng)計表 mm

通過對大汶河干流大汶口水文站和戴村壩水文站近30 年來的實測日平均流量序列進(jìn)行統(tǒng)計河道斷流天數(shù)可知：大汶口站1988—1990 年、1992—1993 年斷流比較嚴(yán)重；戴村壩站1988—1990 年、1992—1993 年、2002—2003 年、2014—2017 年斷流比較嚴(yán)重。各斷流年份中斷流大多出現(xiàn)在4～8 月，而降雨多集中在6～9 月，說明人類活動影響較為明顯，比如農(nóng)業(yè)灌溉、水利工程蓄水等。

1.3 徑流變化影響因素識別

徑流變化受到氣候變化和人類活動雙重影響。分析大汶口站實測徑流與流域降水量的相關(guān)性，利用統(tǒng)計分析軟件spss19 計算出年降水量和年徑流深的相關(guān)系數(shù)R2 為0.689，說明年降水量和年徑流深之間成正相關(guān)，降水與徑流變化過程并不完全一致，這說明了徑流變化受人類活動影響較大。

2 大汶河生態(tài)流量控制分析

2.1 生態(tài)流量控制斷面確定

本次選擇大汶河干流的泉林橡膠壩斷面、大汶口水文站斷面、戴村壩水文站斷面作為大汶河生態(tài)流量控制斷面。泉林壩處有北望水文站，上游有顏張壩、下游有顏謝壩，能夠控制上游來水量；大汶口水文站位于汶口一號壩于汶口二號壩之間，該斷面控制流域面積占全流域面積的63.7%，便于監(jiān)測流域的流量過程；戴村壩控制斷面位于大汶河下游，為大汶河入東平湖控制站。

2.2 生態(tài)流量計算方法選擇

結(jié)合大汶河流域徑流量資料情況，本次采用Tennant 法和多年月平均徑流法分別進(jìn)行計算，再對結(jié)果進(jìn)行綜合分析。多年月平均徑流法是根據(jù)3 個控制斷面1987—2018 年近30 年的月徑流實測資料，以多年月平均值的10%作為河流最小流量的設(shè)計值。

2.3 生態(tài)流量初步確定

在選擇生態(tài)流量最終結(jié)果時，應(yīng)選用年生態(tài)流量占多年平均徑流量百分比小、且能反應(yīng)年內(nèi)生態(tài)基流量變化的方案。通過對多年平均實測月徑流量的10%、多年平均實測年徑流量的10%與Tennant 法計算結(jié)果進(jìn)行比較分析，各斷面生態(tài)流量在年內(nèi)表現(xiàn)出一定的變化，汛期（6～9 月）所需要的生態(tài)流量較多，非汛期（1～5 月，10～12 月）則較少。其中，多年月平均徑流法更能反映大汶河的實際情況，具有代表性，因此控制斷面生態(tài)基流量選用多年月平均徑流法的計算成果。

2.4 生態(tài)流量可達(dá)性分析

根據(jù)北望站、大汶口站及戴村壩站1987—2018 年實測徑流量數(shù)據(jù)對該斷面生態(tài)流量可達(dá)性進(jìn)行分析，見表2。3 個控制斷面在每個月份都出現(xiàn)不能滿足生態(tài)流量的現(xiàn)象，其中北望站全系列中月滿足程度為90.3%，1～3 月、11～12 月，滿足程度較高均為96.7%，30 年系列中有1 年不滿足；大汶口站全系列中月滿足程度為84.2%，1 月、2 月和4 月，滿足程度較高均為90.0%，30年系列中有3 年不滿足；戴村壩站全系列中月滿足程度為65.8%，1 月的滿足程度相對較高僅為80.0%，30 年系列中有3 年不滿足，5 月和6 月最差，滿足程度相對較高僅為36.7%和43.3%。

表2 各站生態(tài)流量滿足度成果表 %

綜上，大汶河北望站、大汶口站生態(tài)流量可達(dá)性較高，而戴村壩站生態(tài)流量可達(dá)性相對較低。

2.5 控制生態(tài)流量的確定

從前述分析結(jié)果可以看出，本次擬定的生態(tài)流量與流域?qū)嶋H水資源時空分布情況相適應(yīng)，且具有較高的可達(dá)性。因此，以泉林橡膠壩（北望站）、干流大汶口水文站、下游戴村壩水文站為大汶河控制斷面的大汶河生態(tài)流量成果，見表3。

3 結(jié) 語

本次確定的大汶河流域各生態(tài)流量控制斷面控制閥值，對于完善河流生態(tài)流量監(jiān)測、建立健全預(yù)警機制和分級管理運行機制，進(jìn)行生態(tài)流量調(diào)度提供了技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)，具有較強的可操作性和推廣應(yīng)用價值。

表3 大汶河生態(tài)流量控制方案成果表 m3