城市河流生态需水量研究

徐星星

摘 要：将城市作为一个以人为主体的典型人工生态系统，城市河流由于人为影响因素较多，有别于自然河流，针对其生态环境需水量的特征，该文从理论上对城市河流的生态、环境需水量进行了探讨。并对计算方法做了优化，最后针对浑河沈阳段的生态需水量做了计算，结果表明：沈阳河段1～6月和11～12月间的径流量不能满足河流的生态需水量，7～10月间的径流量能够满足河流的生态需水量。

关键词：生态需水 计算方法 城市河流

中图分类号：X522 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-02

河流可分为自然河流和人工河流，自然河流指自然形成的、基本没受人为干扰、或人为干扰并没有影响或改变其特征的河流。人工河流就是指受人为干扰、有很多人为痕迹的河流。它又可分为人工开凿的运河和城市河流。

生态需水量是指为保障河道生态系统健康及其水沙平衡、水盐平衡和河口地区生态环境平衡所需要维持的河流流量。对于较长的河流，其沿程的地质条件、水量、功能等方面存在着差异，所以不同河段所要求的生态需水量也存在着差异。城市河流的特定功能为防洪、兴利、生态环境功能、生态廊道功能和生活环境功能等，城市河流生态需水的计算应该考虑到这些

功能。

1 城市生态环境需水量计算方法

从各城市河流的实际情况来看，城市河流一般不作为两岸农田的灌溉水源，上游来水主要通过人工调控进入河道，其生态环境需水主要由：维持水生生物存需水、河流稀释自净需水、输沙需水、蒸发渗漏需水、景观需水等几个方面组成。

1.1 维持水生生物生存需水

蒙大拿法（Montana），也叫tennant法，该法不需要现场测量。在有水文站点的河流，年平均流量的估算可以从历史资料获得。该方法认为河流中应保留维持其平均流量的某一比率的流量，来维持河流的良好环境。Tennant从河流提供的质量为基础来评价不同水平流量的环境质量，对不同流量下环境质量的评价是以其提供的自然生境质量为基础的。在10%的平均流量情况下，Tennant认为这是水生生物生存的下限，在达到平均流量的30%或更高时，Tennant认为这是水生物良好到最佳生存条件。

1.2 河流稀释自净需水

最近10a最枯月平均流量法，自净需水采用近10年最枯月平均流量法，我国在 GB3839-83《制定地方水污染排放标准的技术原则和方法》中规定：一般河流采用近 10 年最小月平均流量或者 90%保证率最小月平均流量。计算公式如式（1）。

（1）

式中：

Wd—为河流稀释自净水量（m3）；

Wij—为近十年最小月平均流量（m3）；

1.3 输沙需水

沈阳属北方城市，汛期的输沙量约占全年输沙总量的80%以上，即河流的输沙功能主要在汛期完成。因此，可以忽略非汛期较小的输沙水量，河流汛期输沙需水量计算公式如式（2）和式（3）。

1.4 蒸发需水量

维持河流系统的正常生态环境功能。当水面蒸发高于降水量时，必须从流域河道水面以外的水体来弥补，这部分水量称为平衡水面蒸发需水，计算方法如式（4）。

1.5 景观需水

目前对保持景观河流流量和水上娱乐功能所需的水面面积及流量等需水，还没有统一计算方法和标准。

在美国等一些国家主要通过立法，将部分河流划定为自然风景类河流，供人们休闲娱乐和观光旅游使用，由此确定其需要保持的水量。在我国，部分城市进行规划时，常采用人均水面面积指标衡量和确定维持景观、娱乐水面面积和流量，绿地、美化环境等需水。

一般依据《城市给水工程规划规范》（GB50282—98）中绿化用水量用水定额0.1万～0.3万 m3/km2·d，以及规划区内近年来绿化浇洒水量统计推荐该园区绿地用水可简单地采用每平方米绿地面积每日用水1～2 L来估算。浇洒天数为270 d，浇水频率为1年30次左右。

1.6 生态需水量整合

综上所述，维持城市河流系统正常的生态功能所需要的总的生态环境需水量为：

2 浑河沈阳段河流生态需水量实例分析

2.1 浑河概况

浑河发源于辽宁省抚顺市清源县长白山支脉的滚马岭。自东向西南流，至营盘附近左岸支流苏子河纳入，然后流经抚顺、沈阳至黄土坎后支流蒲河由右岸汇入，最后在三岔河处与太子河汇合，注入大辽河。浑河全长415 km，流域面积11481 km2。

在此计算的河道生态环境需水量以流经沈阳城市段为主。东起东陵区干河子拦河坝、西至于洪区谟家堡大闸段为沈阳城市段，全长31.98 km。河道最大宽度964 m。最窄处宽270 m，平均宽度400 m。

2.2 维持水生生物生存需水计算结果

采用Tennant法对浑河沈阳生态需水量进行计算。采用1966—2007年的天然年径流量系列数据进行计算，结果见表1。

2.3 河流稀释自净需水计算结果

根据式（1），对浑河沈阳段河流稀释自净需水量进行计算。数据为1966—2007年的天然年径流量，结果见表2。

2.4 输沙需水计算结果

利用式（2）和式（3），计算输沙需水量。采用1966—2007年的相关数据进行计算，结果见表3。

2.5 蒸发渗漏需水量计算结果

蒸发需水量采用公式

数据采用水文年鉴浑河站浑河实测流量成果表，计算结果见表4。

2.6 景观需水计算结果

根据景观需水计算方法，对其需水量进行计算。采用1.8L/ m3·d进行计算，经计算4～9月各月河流景观需水为0.011 m3/s。

2.7 浑河沈阳段生态需水整合

经过计算得出浑河沈阳段各部分的生态需水量，按上文介绍的公式对其整合，结果见表5。

3 结语

该文在国内外城市河流研究的基础上对浑河沈阳段进行了研究计算，得出以下结论。

（1）将浑河沈阳段城市河流需水量分为维持水生物生存需水量、稀释自净需水量、输沙需水量、蒸发需水量和景观需水量，其中，维持水生物生存需水量逐月为1.703，1.62，2.5，6.9156，36.19，27.2，39.63，53.22，14.7401，4.4346，3.2384，2.1408，稀释自净需水量逐月为2.9，2.85，3.9，4.62，31.4，7.09，6.83，9.17，4.75，4.43，3.13，3.63，输沙需水量逐月为13.75，35.73，88.16，91.14，164.59，233.53，47.96，27.42，8.31，16.42，13.75，35.73，蒸发需水量逐月为0.002699，0.008035，0.028224，0.063337，0.131363，0.054294，0，0，0.021138，0.031033，0.009221，0.001406，景观需水量为0.011，最后对各类生态需水量进行整合，整合结果逐月为16.66，38.60，92.12，95.83，196.13，240.68，54.72，62.34，19.52，20.89，16.9，39.38。

（2）从计算结果可以看出1～6月和11～12月间的径流量不能满足河流的生态需水量，7～10月间的径流量能够满足河流的生态需水量，这主要是由于7～10月为汛期，河流来水量大。在水资源的实际分配中，应合理地进行来水量的年内分配，保证河流生态需水量得到满足，发挥河流的正常功能。

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