黑龙江省中小河流生态流量确定方法

李吉元，张鹏飞

(黑龙江省水电局，哈尔滨 150040)

黑龙江省中小河流生态流量确定方法

李吉元，张鹏飞

(黑龙江省水电局，哈尔滨 150040)

在过去的一段时间内，水资源开发仅注重生产需要而忽略了生态问题，水电站不同程度地影响河流生态，特别是引水式水电站，其拦河坝至厂房间会形成一定减水脱水现象，致使河道萎缩，相应生物退化，河流生态严重破坏。因此在水资源开发的同时，河道生态基流的保证是十分必要和紧迫的。

水资源开发；生态流量；生态修复；Tennant法

0 引 言

水资源是被人类在生产和生活活动中广泛利用的资源，是社会发展的物质基础，也是生态与环境保护的关键。由于过去水资源开发过程中许多水电站忽略了生态环境用水情况，特别是引水式水电站，导致拦河坝下至厂房形成不同程度的减脱水，河道及周边生态环境严重破坏。近年国家更是加大了对河流生态治理力度，包括2016年2月水利部、财政部联合印发《关于继续实施农村水电增效扩容改造的通知》，要求本次纳入计划的项目首要任务就是对河流进行生态修复。因此在水资源开发利用的同时，河流生态需水的研究是实现资源合理配置，环境和谐发展的基础，对河流的可持续循环利用有着重要意义。

本文将简要介绍几种常用河流生态流量的确定方法，重点介绍Tennant法在牡丹江干流的应用。

1 河流生态流量确定方法

由于河流所在地的地理、气候等诸多因素的不同，河流生态流量的确定没有统一的计算方法，国内外学者在河流生态需水量研究已开展许多工作，常用的河流生态基流的计算方法主要有水文学法、水力学法、生境模拟法和综合法等。

水文学法是根据历年流量的资料来估算推导出河流的生态基流量的方法，多建立在统计学的基础上，常见的方法有Tennant法、流量历时曲线法等；水力学法是利用水力学原理进行现场监测，根据数据分析河流流量与河流中鱼类等生物指示因子之间的关系，从而确定河流生态基流量，常见的方法有湿周法和R2-CROSS法；生境模拟法基于水力学方法的进一步研究，该方法考虑到生物因素的影响，并利用指示物种所需的水力条件确定河流流量，保证水生生物提供适宜的物理生境，常见的方法有IFIM法等；综合法是从其研究河流区域的整体生态环境系统为出发点，最终确定河流流量的推荐值，同时需要此推荐值能够保证满足河流所有生物需水供求、栖息地维持、生态景观维持、生态环境容量等功能，常见的方法有BBM法[1]。

在实际工程中，Tennant法的应用较为成熟，曹建忠教授在数个引水工程生态基流计算中，通过几种方法对比，建议采用Tennant法。王士武等也利用Tennant法计算了小型水电脱水段的生态基流，效果良好。根据北方地理、气候、水文资料等实际情况，Tennant法较为适用。

2 Tennant法

Tennant.D.L等人在1976年提出的河流生态需水量评估方法，该方法是一种历史流量法，按照Tennant方法的标准，在基础数据能够支撑的情况下，河道内的生态基流不低于多年平均天然径流的10%。河道退化的临界值约为多年平均流量10%左右；一般河流最适宜水生生物栖息的流量约为多年平均流量的20%左右；流量较小的河流最适宜水生生物栖息的流量约为30%左右。

该法的原理是以流量的历史资料而不是现场测量数据来推导河流生态流量推荐阈值，即河流生态流量推荐阈值是以预告确定的年平均流量的百分数为基础。该法主要针对干旱河流系统。该方法主要优点是使用简单，操作方便，一旦建立了流量与水生生态系统之间的关系，需要的数据就相对较少，也不需要进行大量的野外工作，可以在生态资料缺乏的地区使用。该法一般需要有30a以上的径流还原资料[2]。

黑龙江省纳入“十三五”增效扩容改造的河流生态流量确定过程中，均通过多种方法比较，最终结果表明，该方法计算结果一般相对保守。由于该法采用年平均天然径流量在不同时期，采用不同百分比作为推荐流量来估算河道生态需水量，适用北方地区河流。

3 牡丹江干流各电站生态流量确定

黑龙江省地处中国东北部，冬夏两季分明，温度相差较大，夏季炎热，冬季寒冷，中小河流年内径流量变化较大，夏季流量最大，冬季流量最小，分为冰冻期、非汛期和汛期三个时段。冰封期时流量可为0。生态基流应分不同水期进行确定。根据Tennant法的原则，根据黑龙江省洪水特性及牡丹江干流的实际情况分析7月—9月为汛期，河流生态功能所期望的河道生态环境选取介于“好”与“非常好”之间，生态基流取年平均天然径流量25%确定；非汛期在每年4月—6月，10月—11月，非汛期径流量偏小，河流生态功能所期望的河道生态环境选取介于“好”与“中”之间，生态基流按多年平均天然径流量的15%确定。每年12月至次年3月为封冻期，生态流量按照各月多年平均流量来确定。

依据水文统计资料，本文以牡丹江干流为例，选取牡丹江干流镜泊湖及以下河段5座农村水电站，分别为瀑布水电站、渤海水电站、石头水电站、保流水电站和晨光水电站。利用Tennant法进行生态流量计算，生态流量计算结果见表1和图1。

表1 牡丹江干流镜泊湖及以下河段截面各月生态流量表 m3/s

图1 牡丹江干流各段生态流量

4 结论和建议

本文利用增效扩容改造国家政策要求河流生态修复的前提下，对河流生态流量确定方法作了简述，并确定适合黑龙江省生态流量的确定方法—Tennant法。Tennant法作为一种经验方法，其计算灵活、简单，容易将计算结果和水资源规划相结合，同时计算结果相对保守，适用于北方河流。

目前我国河流生态流量确定仅建立在水文水力学等理论方法上，尚未形成一套基于水文学、生态学、地理学和定量分析方法为基础的生态需水量计算方法。生态流量完整的确定体系还需要一段较长的历程。

[1]郝金梅.河流生态环境需水量计算方法的研究[J].水利天地，2015(01)：45-47.

[2]汪秀丽.河流生态流量浅论[J].水利电力科技，2007(01)：20-29.

1007-7596(2016)11-0066-02

2016-10-16

李吉元(1987-)，男，甘肃民勤人，助理工程师；张鹏飞(1985-)，男，黑龙江伊春人，工程师。

P332.4

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