拜城縣卡木斯浪河生態流量指標探析

李 楠

（阿克蘇水文勘測局，新疆 阿克蘇 843000）

1 概況

卡木斯浪河發源于哈爾克他烏山帶冰川群，流域面積為2280 km2，河流平均寬約0.25 km，全長127 km，平均縱坡27.2‰。該河主要以冰川融水、地下水和暴雨洪水為補給源，其中以冰川融水補給。流域內現有人口為8.77 萬人，其中城鎮人口為2.28 萬人，農業人口為6.49 萬人。

2 水資源開發利用分析

2.1 水資源利用情況

拜城縣卡木斯浪河上游有卡木魯克水文站，在卡木魯克水文站以上14.8 km 建有卡木魯克引水渠首，設計引水流量0.3 m3/s,控制0.28 萬畝灌溉面積，每年2 月～11 月引取河水進行農業灌溉，其余時間不引水,年引水量占總引水量的0.5%；在水文站以下4.8 km 處建有米吉克鄉亞塔什引水渠首，主要解決米吉克鄉灌區6.5 萬畝灌溉面積的農業用水問題，進水閘最大可引水流量8.4 m3/s，年引水量占總引水量的5.2%；在水文站以下8.8 km處建有紅旗北干渠渠首，主要解決布隆鄉、拜城鎮、亞吐爾鄉、托克遜鄉、賽里木鎮等31 萬畝農田灌溉用水問題，最大引水流量8 m3/s，年引水量1.62 億m3，占總引水量的23%。各渠首年徑流情況見表1。

表1 卡木斯浪河渠首斷面設計年徑流量

2.2 河流生態流量（水量）保障現狀

拜城縣卡木斯浪河流域現狀年引水量按照“三條紅線”限額水量，控制為2.056 億m3，2020年總用水量為1.89 億m3以內。通過調查，卡木斯浪河現狀無入河排污口，全年水質達到Ⅱ類。

3 控制斷面與計算方法選擇

3.1 控制斷面選擇

本次確定河段起點為卡木魯克引水渠首以上河段，終點為匯入木扎提河，全長127 km?？舅估撕颖O測水量控制斷面為卡木魯克水文站，引取水量控制斷面：一是卡木魯克引水渠首（永久性水工建筑物取水口），二是米吉克鄉亞塔什引水渠首（永久性水工建筑物），三是紅旗北干渠引水渠首（永久性水工建筑物）。項目區內除了三座引水渠外，無任何濕地、水源地等保護對象。生態流量目標主要控制斷面為卡木魯克水文站、卡木魯克引水渠首斷面、米吉克鄉亞塔什引水渠首、紅旗北干渠引水渠首。

3.2 目標指標

河流生態流量（水量）包括兩個方面：一是不斷流河段的生態流量，二是具有特定生態保護目標的敏感生態需水?？舅估撕佣问遣粩嗔骱佣?，目前沒有特定生態保護目標的敏感生態需水，所以，本次只分析不斷流河段的生態基流，采用日平均流量評價保障情況。

3.3 計算方法

Tennant 法屬于水文學計算法的一種，即將河流多年平均流量的10%～30%作為生態基流，該法適用于水文資料系列較長的河流。流域內的卡木魯克水文站設立于1956年10 月，是卡木斯浪河水量、水質控制站，具有63年完整實測資料，滿足計算要求。

按照《水利水電建設項目水資源論證導則》（SL 525-2011）規定，對于河道生態基流的確定，原則上按多年平均流量的10%～20%確定。

生態流量（水量）：分為冰封期（12 月～3 月）、平水期（4 月～5 月、10 月～11 月）、汛期（6 月～9 月）或汛期、非汛期。計算方法首先選取Q90(頻率90%)保證率方法，計算冰封期生態流量（水量）時，只采取長系列水文數據中的12 月～3 月徑流數據作為核算依據；計算平水期生態流量（水量）時，只采取長系列水文數據中的4 月～5 月和10 月～11 月徑流數據作為核算依據；計算汛期生態流量（水量）時，只采取長系列水文數據中的6 月～9 月徑流數據作為核算依據。得到的生態流量（水量）目標應計算占該斷面多年平均天然徑流量的比值，并與Tennant 法計算結果進行比較，最終確定推薦的生態流量（水量）目標，偏差度不宜超過30%。

4 卡木斯浪河生態流量計算

多年平均徑流量的百分率法（Tennant 法）是采用年徑流量系列的平均值乘以生態基流百分數得到的，Tennant 法不同河道內生態環境狀況對應的流量百分比見表2，生態流量年內豐水期按多年平均的30%計算，年內枯水期按多年平均的20%計算。年內按豐、枯期河道生態需水考慮，相對比較合理。

表2 Tennant 法不同河道內生態環境狀況對應的流量百分比

保證率法屬水文學計算法的一種，一般采用90%保證率下最枯月平均流量作為生態基流。保證率法比較適合水量較小，同時開發利用程度較高的河流，要求有較長序列（一般不低于30年）的水文觀測資料。根據90%保證率的最小月徑流量，計算河道最小生態基流量。采用如下計算公式：

式中：Wr為河道最小生態基流量；Min(wil)p=90%為90%保證率的最小月徑流量。

本次采用卡木魯克水文站1956年～2019年的實測徑流量資料，選取每年最小月平均流量值，換算成月徑流量，計算出各月平均徑流量，繪制頻率曲線。理論頻率曲線采用P-Ⅲ型曲線，頻率計算的均值采用63年年徑流量的算術平均值，CV、CS值采用適線法確定，并在適線時，考慮理論頻率與經驗點擬合較好，同時也兼顧到統計參數的確定和推求最小月徑流量是否合理。通過公式（1）計算，得到90%保證率的最小月徑流量，計算Q90 月均流量占同時段多年平均流量百分比，用Tennant法比較卡木魯克站Q90 月均流量，確定卡木魯克斷面生態流量目標值。

卡木斯浪河第一段為卡木魯克水文站以上河段，（經資料分析卡木魯克渠首引水量占渠首的引水量的0.5%，可以忽略不計，選用水文站的資料作為下泄流量計算）。

卡木魯克渠首Q90 引水后下泄流量（按卡木魯克水文站Q90月均流量計算）為2.87 m3/s；卡木魯克渠首Q90 下泄流量占同時段多年平均流量百分比，按照卡木魯克渠首Q90 下泄流量占卡木魯克站的各時段多年平均流量一個百分比值；卡木魯克渠首確定生態流量目標值冰封期（12 月～3 月1.08 m3/s）、平水期（4 月～5 月4.77 m3/s、10 月～11 月14.46 m3/s）、汛期（6 月～9 月1.82 m3/s）采用卡木魯克站確定生態流量目標值占百分比和各時段多年平均流量的乘積。

米吉克鄉亞塔什引水渠首Q90 引水后下泄流量：米吉克鄉亞塔什引水渠首用水量占渠首引水量的5.2%，選用卡木魯克站各時段多年平均流量值乘以94.8%得到米吉克鄉亞塔什引水渠首Q90 下泄流量值；米吉克鄉亞塔什引水渠首確定生態流量目標值冰封期（12 月～3 月0.54 m3/s）、平水期（4 月～5 月1.62 m3/s、10 月～11 月0.65 m3/s）、汛期（6 月～9 月4.12 m3/s）。采用米吉克鄉亞塔什引水渠首Q90 下泄流量（按94.8%計算）米吉克鄉亞塔什引水渠首下泄斷面確定生態流量目標值占百分比的乘積。

紅旗干渠引水渠首Q90 引水后下泄流量:根據實測引水資料算出引水百分比為23%，其中（12 月～3 月占2%）、（4 月～5月占5%、）、（10 月～11 月占2.0%）、（6 月～9 月占14.0%）。

根據米吉克鄉亞塔什引水渠首的引水量百分比（5.2%）和紅旗干渠引水渠首引水比（23%）得到兩渠首共引水比值為28.2%，紅旗干渠引水渠首Q90 下泄流量（按卡木魯克站Q90下泄流量71.8%計算）；紅旗干渠引水渠首確定生態流量目標值冰封期（12 月～3 月0.41 m3/s）、平水期（4 月～5 月1.23 m3/s、10 月～11 月0.5 m3/s）、汛期（6 月～9 月3.12 m3/s）。采用紅旗北干渠引水渠首Q90 下泄流量（按木魯克站Q90 下泄流量71.8%計算）紅旗干渠引水渠首下泄斷面確定生態流量目標值占百分比的乘積。

計算成果見表3。項目區生活用水不從河道取水，下泄生態流量時段均超過生態流量目標值，對90%生活供水、75%工農業供水基本沒有影響。

表3 頻率90%各時段月均流量表

由表3 可知，卡木魯克引水渠首和卡木魯克水文站控制流量一樣，12 月～3 月斷面控制流量1.08 m3/s，4 月～5 月斷面控制流量4.77 m3/s，6 月～9 月斷面控制流量14.5 m3/s，10 月～11 月斷面控制流量1.82 m3/s；亞塔什引水渠首斷面12 月～3 月斷面控制流量0.54 m3/s，4 月～5 月斷面控制流量1.62 m3/s，6 月～9月斷面控制流量4.12 m3/s，10 月～11 斷面控制流量0.65 m3/s；紅旗干渠引水渠首斷面12 月～3 月斷面控制流量0.41 m3/s，4月～5 月斷面控制流量1.23 m3/s，6 月～9 月斷面控制流量3.12 m3/s，10 月～11 斷面控制流量0.50 m3/s。

5 結語

經過兩種方法分析探討：確定卡木魯克引水渠首、卡木魯克水文站斷面枯水期（10 月～3 月）河道生態需水日均流量為2.87 m3/s～3.45 m3/s,豐水期（4 月～9 月）河道生態需水日均流量為5.69 m3/s～14.5 m3/s。米吉克鄉亞塔什引水渠首斷面枯水期（10 月～3 月）河道生態需水日均流量為2.72 m3/s～3.27 m3/s,豐水期（4 月～9 月）河道生態需水日均流量為5.39 m3/s～13.8 m3/s。紅旗北干渠渠首斷面枯水期（10 月～3 月）河道生態需水日均流量為2.06 m3/s～2.48 m3/s,豐水期（4 月～9 月）河道生態需水日均流量為4.09 m3/s～10.4 m3/s。計算方法供同類項目進行借鑒。