大富水最小生态需水量初探

伊郎　舒英　吴朝霞

【摘 要】用90%最枯月法和最小月流量平均法计算大富水最小生态需水量，得到值分别为74.4×106m3/a，73.1×106m3/a，用Tennant法检验结果合理性，两值均在Tennant（10%）、Tennant法（20%）之间，即最小流量值满足退化的或者贫瘠的栖息地条件，同时离保护水生生物栖息地标准有一定的差距。根据大富水枯期多年来水情况，将两者计算结果平均值73.8×106m3/a作为大富水最小生态需水量。

【关键词】大富水；生态需水量；90%最枯月法；Tennant法；最小月流量平均法

1 大富水生态需水现状

大富水是应城市的母亲河，早在上个世纪七八十年代起，大富水就是当地重要的航道、交通、运输以及居民生活和工业用水的重要水源。随着当地社会经济的发展和人口的快速增长，水资源的需求量日益增大，作为应城市主要的工业和生活用水的主要来源的大富水，其开发利用程度高，但因人们对水环境保护的意识不够，水污染和水浪费现象非常严重，导致水生态环境严重破坏。为解决大富水水生态环境问题，保持当地社会持续稳定和经济发展，对于大富水最小生态需水量的分析十分有必要。

大富水源出大洪山南麓，随州市三里岗镇黄狗山。南经京山县在应城市天鹅镇南垸入汉北河，全长168公里，集水面积1672平方公里，支流50条。大富水上下游河床高程分别为36.55米和20.4米，落差16米，平均自然降比为1∶ 5000；上游承雨面积大，下游河道曲折，水流不畅，70年代，配合天门河改道，开挖河道43.5公里，缩短了流程三分之一。流域内建有高关大型水库，中型水库两座。

2 生态需水量计算

生态需水量是针对河流、湖泊、沼泽、绿地、森林等而言，维持其正常生态系统、物质循环的平衡和稳定所需要的水量。其计算方法有水文学方法、水力学方法、栖息地法、综合法[1-2]，其中比较简单直观的为水文计算法，水文学计算方法用频率统计分析的方法，计算简单，操作方便，但是需要时间较长的实测流量资料，只适用有水文资料的河流。

应城水文站设立于1964年，是国家基本水文站，也是大富水区域代表站和控制站，有实测的水位和流量资料，资料系列长，且真实可靠，满足水文学法计算的要求。应城站位于大富水下游，具体位置见图1，文中收集应城站1980年至2013年34年的实测流量资料，采用水文法中的90%最枯月法、最小月流量平均法计算大富水最小生态需水量，并用Tennant法对计算结果进行检验，得到合理的大富水最小生态需水量。

2.1 90%最枯月法方法

选择河流代表性较好的34年长系列水文实测资料进行排频，选取90%保证率最枯月流量作为河道内最小生态需水量[3]。对应城站1980年至2013年最枯月流量资料作频率曲线得到下图：

由曲线查得，90%保证率下流量值为2.37m3/s，其年最小生态需水量W=74.4×106m3。

2.2 最小月流量平均法

最小月流量法又称河流基本生态环境需水量计算法[5]，是以河流最小月平均实测径流量的多年平均值作为河流的基本生态环境需水量，该方法属于统计方法，具体计算公式为：

式中：WEb为河流基本生态流量（m3）；

Qimin为第i年实测最小月平均流量（m3/s）；

T为换算系数，其值为31.54×106；

n为统计年数。

用此法确定的年最小生态需水量WEb=73.1×106m3

3 结果分析

3.1 计算结果合理性检验

用Tennant法对计算结果进行合理性检验，取年天然径流量的百分比作为河流的生态需水量[4]，10%的年平均流量是退化的或者贫瘠的栖息地条件，20%的年平均流量提供了保护水生生物栖息地的适当标准，30%的那年平均流量接近最佳生物栖息地标准，一般将年平均流量的10%～20%作为最小的河流生态需水量[2]。

式中：

WR为多年平均条件下维持河道一定功能的需水量（m3）；

Mi为第i月天数（d）；Qi为第i月的多年平均流量（m3/s）；

k為月生态环境需水百分比；

k为10%时，计算得到年最小生态需水量WR=43.3×106m3

k为20%时，计算得到年最小生态需水量WR=86.6×106m3

上述两种计算结果均在Tennant（10%）、Tennant法（20%）范围内，其水量在满足退化的或贫瘠的栖息地条件基础上，大致接近保护水生生物栖息地的标准的水量条件，符合最小生态需水量的定义要求，具有一定的合理性。

3.2 结果评价

90%最枯月法和最小月流量平均法计算结果结果相差不大，相对标准偏差为0.88%，在误差允许范围内，计算得到其平均值为73.8×106m3/a，根据应城市水文站实测流量资料，1980年至2013年大富水枯期多年平均流量5.97m3/s，最小流量为1.61m3/s，说明大富水存在枯期流量小于最小生态需水量的情况。

4 结论

按照90%最枯月法和最小月流量平均法计算结果，大富水最小生态需水量为74.4×106m3/a和73.1×106m3/a，其平均值为73.8×106m3/a，在Tennant（10%）和Tennant法（20%）计算值之间，占大富水多年平均径流量的17.0%，具有一定的合理性。两种方法计算简单，理论清晰，计算结果较为符合实际情况，不足之处在于两种方法均需要较长系列的实测资料，不适用无资料或缺少资料的河流，需要结合其他方法加以改进。

【参考文献】

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[4]魏天锋，刘志辉.基于改进的Tennant法的博尔塔拉河生态需水量计算[J].干旱区研究，2016，（03）：643-648.

[5]孙甲岚，雷晓辉，蒋云钟等.河流生态需水量研究综述[J].南水北调与水利科技，2012，1（10）：112-115.

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