喀什市吐曼河河道生態(tài)流量探析

邁爾丹江·米吉提

（新疆維吾爾自治區(qū)喀什水文勘測(cè)局,新疆 喀什 844000）

吐曼河水量較小,但開(kāi)發(fā)利用程度較高,為了平衡各家單位用水矛盾,有必要研究分析吐曼河流域河道生態(tài)需水量。

1 概況

吐曼河位于新疆喀什地區(qū)喀什市和疏附縣境內(nèi),是一條泉水、雨洪混合補(bǔ)給河流,自源頭至紅旗水庫(kù)入庫(kù)全長(zhǎng)81.8 km。流域內(nèi)有11家用水單位,取水總量為10387.36×104m3,均為農(nóng)業(yè)灌溉。吐曼河歷史上即為古老的灌溉綠洲,農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)歷史悠久,近年因旱情嚴(yán)重,更加劇了水資源供需趨勢(shì)。

2 吐曼河生態(tài)基流管控目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)《新疆喀什噶爾河吐曼河“一河一策”方案》制定的生態(tài)基流保護(hù)基本方略,考慮到吐曼河目前沒(méi)有特定生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的敏感生態(tài)需水,（沒(méi)有魚類產(chǎn)卵期脈沖流量需求,無(wú)濕地汛期洪泛過(guò)程需求,無(wú)荒漠生態(tài)滿溢與地下水補(bǔ)給等敏感生態(tài)需水）,即吐曼河生態(tài)流量（水量）主要是不斷流河段的生態(tài)基流。

2.1 控制斷面選擇

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查,按照控制上下游徑流變化、把控行政區(qū)域邊界,有助于分析資料的收集和掌握較大用水節(jié)點(diǎn)用水情況的原則,對(duì)控制斷面進(jìn)行了優(yōu)化,吐曼河生態(tài)流量控制斷面見(jiàn)表1。

表1 吐曼河生態(tài)流量控制斷面統(tǒng)計(jì)表 單位：km

考慮到紅旗水庫(kù)入庫(kù)河段過(guò)水時(shí)間的不確定性較大,生態(tài)基流分析推求的可操作性差,因此不將紅旗水庫(kù)入庫(kù)河段列入控制斷面。

2.2 目標(biāo)指標(biāo)

吐曼河屬內(nèi)陸干旱區(qū),考慮到吐曼河水量較小,且開(kāi)發(fā)利用程度較高,根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)河湖生態(tài)流量目標(biāo)制定與保障方案編制提綱》《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》（SL/Z 712-2014）規(guī)范要求,吐曼河不斷流來(lái)水保證率必須在95%以上。即生態(tài)基流目標(biāo)為：95%保證率下吐曼河研究河段常年有水不斷流,下游吾其吐瑪閘95%保證率全年水量不少于4833×104m3,同時(shí)紅旗水庫(kù)滿足蓄水要求。

3 流量頻率分析

吐曼河雖然流程短,但上下游徑流變化仍有明顯差別,現(xiàn)分為三段進(jìn)行分析：

上段：主要指上段的阿克塔什閘-三級(jí)電站退水渠區(qū)間,該段由于阿克塔什閘引水形成斷流,即使在暴雨洪流時(shí)有水也很短暫,說(shuō)明該段河道自身產(chǎn)流能力相對(duì)較小；該河段地勢(shì)相對(duì)平坦,河床切割相對(duì)淺,植被相對(duì)差,該河段處于5 mm徑流等值線以下,可以排除不產(chǎn)流的可能性,或區(qū)間產(chǎn)流能力與河道下滲相當(dāng)。

中段：即三級(jí)電站退水渠至吐曼河水管站,該河段由于均處于泉水溢出帶,沿河水量逐步遞增,即從上至下徑流沿程增加。

下段：指吐曼河水管站以下河段,即吐曼河水管站至吾其吐瑪閘,該河段明顯具有渠系化特征。

現(xiàn)以吐曼河末端水管站為分析對(duì)象,以鄰近的卡浪溝呂克站為參證站,進(jìn)行不同保證率的生態(tài)流量分析。

3.1 吐曼河水管站頻率分析

按《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》《新疆維吾爾自治區(qū)河湖生態(tài)流量目標(biāo)制定與保障方案編制提綱》 等規(guī)范性文件的要求,本次采用水文頻率分析方法進(jìn)行代表站天然徑流生態(tài)基流的分析計(jì)算。

選取吐曼河代表站連續(xù)天然徑流系列資料進(jìn)行分析計(jì)算,以P-Ⅲ頻率曲線進(jìn)行擬合,先用矩法計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù),再用適線法優(yōu)選統(tǒng)計(jì)參數(shù),適線時(shí)著重考慮曲線下部低水點(diǎn)據(jù)的擬合以保證生態(tài)基流的精度。吐曼河水管站各月頻率計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 吐曼河水管站月平均流量頻率計(jì)算成果

續(xù)表2

3.2 卡浪溝呂克站頻率分析

采用水文頻率分析方法進(jìn)行代表站天然徑流生態(tài)基流的分析計(jì)算。選取卡浪溝呂克站連續(xù)天然徑流系列資料進(jìn)行分析計(jì)算,以P-Ⅲ頻率曲線進(jìn)行擬合,先用矩法計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù),再用適線法優(yōu)選統(tǒng)計(jì)參數(shù),適線時(shí)著重考慮曲線下部低水點(diǎn)據(jù)的擬合以保證生態(tài)基流的精度。卡浪溝呂克站各月頻率計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表3 卡浪溝呂克站月平均流量頻率計(jì)算成果

4 多方法成果比較

4.1 最小流量法

通常選取95%保證率下、年內(nèi)連續(xù)7天最枯流量的平均值作為基本生態(tài)環(huán)境需水量的最小值。選取吐曼河水管站1990 年~2020 年實(shí)測(cè)徑流資料,對(duì)吐曼河水管站徑流資料先采用矩法對(duì)系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)參數(shù)估算,再用適線法選配 P-Ⅲ 型頻率曲線,適線時(shí),主要考慮理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)擬合較好為原則（見(jiàn)圖1）,從而推求系列統(tǒng)計(jì)特征值及不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量,見(jiàn)表4。

圖1 吐曼河水管站年徑流頻率曲線圖

表4 吐曼河水管站年徑流頻率計(jì)算成果表

選取95%保證率下的典型年,其年內(nèi)連續(xù)7 天最枯流量的平均值為1.18 m3/s,即最小流量法推求的吐曼河水管站生態(tài)基流為1.18 m3/s。根據(jù)吐曼河水管站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),年內(nèi)最小生態(tài)流量發(fā)生在12月,其95%保證率的流量為1.30 m3/s,頻率分析法之95%成果與最小流量法成果相對(duì)偏差10.2%,由此可見(jiàn),吐曼河水管站水文頻率分析方法之95%成果與最小流量法在“年內(nèi)最小生態(tài)流量”這一成果具有較好的可比性。

同樣方法計(jì)算求得,卡浪溝呂克站95%保證率下,年內(nèi)連續(xù)7 天最枯流量的平均值為0.907 m3/s。即卡浪溝呂克站最小流量法推求的生態(tài)基流為0.907 m3/s。據(jù)卡浪溝呂克站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,年內(nèi)最小生態(tài)流量發(fā)生在1月,其95%保證率的流量分別為0.85 m3/s,頻率分析法之95%成果與最小流量法成果相對(duì)相差6.7%,由此可見(jiàn),卡浪溝呂克站水文頻率法之95%成果與最小流量法在“年內(nèi)最小生態(tài)流量”這一成果具有較好的可比性。

4.2 Tennant法

根據(jù)吐曼河實(shí)際情況,選取Tennant法進(jìn)行成果比較。（1）吐曼河水管站對(duì)照

計(jì)算得吐曼河水管站不同時(shí)段河道內(nèi)、95%保證率下生態(tài)環(huán)境狀況對(duì)應(yīng)的流量百分比,見(jiàn)表5。

表5 吐曼河不同生態(tài)環(huán)境狀況對(duì)應(yīng)流量百分比統(tǒng)計(jì)表 單位：m3/s

表5說(shuō)明,本次采用頻率曲線法進(jìn)行吐曼河水管站不同時(shí)段月平均流量計(jì)算,其結(jié)果具有一定可比性,目前狀況下吐曼河水管站95%保證率生態(tài)徑流成果對(duì)應(yīng)的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況為“好”或“很好”；或不同時(shí)段河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對(duì)應(yīng)的流量百分比均可達(dá)到Tennant法要求的對(duì)應(yīng)流量百分比（一般要求水文法與 Tennant 法結(jié)算結(jié)果的偏差度不宜超過(guò) 30%）。

（2）卡浪溝呂克站對(duì)照

臨近水文站卡浪溝呂克站不同時(shí)段河道內(nèi)、95%保證率下生態(tài)環(huán)境狀況對(duì)應(yīng)的流量百分比,見(jiàn)表6。

表6 卡浪溝呂克站不同生態(tài)環(huán)境狀況對(duì)應(yīng)流量百分比統(tǒng)計(jì)表 單位：m3/s

表6說(shuō)明,本次采用頻率曲線法進(jìn)行卡浪溝呂克站不同時(shí)段月平均流量計(jì)算,其結(jié)果與 Tennant 法結(jié)算結(jié)果具有一定可比性,其95%保證率徑流成果對(duì)應(yīng)的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況為“極好”（平枯水時(shí)段）,而豐水時(shí)段大都為“中”；不同時(shí)段河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況對(duì)應(yīng)的流量百分比均可達(dá)到Tennant法要求的對(duì)應(yīng)流量百分比（一般要求水文法與 Tennant 法結(jié)算結(jié)果的偏差度不宜超過(guò) 30%）。

在制定生態(tài)基流目標(biāo)之前,首先優(yōu)化選取生態(tài)基流對(duì)應(yīng)的保證率；通過(guò)以上分析,考慮到吐曼河水量較小,且開(kāi)發(fā)利用程度相對(duì)較高,根據(jù)以上分別運(yùn)用最小流量法、Tennant 法對(duì)水文頻率法計(jì)算生態(tài)流量的比較分析,通過(guò)兩方法進(jìn)一步驗(yàn)證水文頻率法選取 95%作為生態(tài)基流目標(biāo)是合適的,其生態(tài)基流成果是合理的。

5 結(jié)語(yǔ)

吐曼河水管站是吐曼河的最末站,研究其生態(tài)基流的保證率,也就解決了吐曼河生產(chǎn)與生態(tài)用水的矛盾問(wèn)題。文章根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)河湖生態(tài)流量目標(biāo)制定與保障方案編制提綱》《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》設(shè)計(jì)吐曼河生態(tài)基流的保證率及條件,采用最小流量法、Tennant 法進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)證,得出選取 95%來(lái)水保證率作為吐曼河生態(tài)基流目標(biāo)是科學(xué)合理的,為流域水資源優(yōu)化配置提供了科學(xué)依據(jù)。