青海省生态需水量研究

龚 丽，陈东初，侯虹波

（北京中水新华国际工程咨询有限公司，100070，北京）

青海省位于青藏高原东北部，境内山脉高耸，地形多样，水系比较发达。境内河流纵横，数量较多，流域面积在500 km2以上的河流有278条，河道长度大于100 km的有65条，干支流总长度约为28万km。青海省南部和东部为外流水系，是长江、黄河、澜沧江三大江河的源头和上游段，水系发育良好，河网分布密集；西北部为内流河水系，所处地区干旱少雨，河流小而分散，流程短。

青海省独特的地理位置、气象条件及地貌特点使其水资源总量丰富，但水资源时空分布与土地、自然资源、人口的分布以及经济社会发展格局不相适应，资源性缺水与工程性缺水并存。随着青海省经济社会的快速发展，部分地区水资源短缺、水污染加剧、水环境恶化等问题较为突出，局部河段生态用水得不到保障、生态环境较为脆弱，生态基流和敏感性生态需水量分配问题亟待解决。

一、生态需水量的计算方法

1.生态基流计算

（1）计算方法

结合青海省实际，根据已有水文资料，选用Tennant法和90%保证率最枯月平均流量法计算生态基流。Tennant法以多年平均流量的百分数来描述生态基流，要维持生态系统正常功能，Tennant法推荐一般用水期（10月—次年3月）的基流为多年平均流量的10%，鱼类产卵育幼期（4—9月）的基流为10%～30%。90%保证率法以90%保证率最枯月平均流量对生态基流进行描述。

（2）控制断面的选取

为了维持青海省河流健康，保障河流生态用水需求，根据气候和水文特点，选取西北诸河干流重要控制断面、黄河干流及主要支流入黄断面、主要河流省界断面、水利工程控制断面、重要水生生物栖息地等敏感水域及开发利用程度较高的河段进行分析，包括湟水、大通河、隆务河、巴音河、格尔木河、北川、南川、布哈河、沙柳河、黑河、玛柯河、黄河干流贵德循化河段、长江通天河直门达以上河段等13条河流（段）的19个断面。

（3）计算结果

参考《全国水资源保护规划技术大纲》中生态基流计算推荐比值，结合青海省相关规划和经验取值，本次计算中Tennant法的非汛期生态基流按照多年平均流量的10%确定，汛期生态基流按照多年平均流量的20%确定。90%保证率最枯月平均流量法以各代表站90%保证率最枯月平均流量作为生态基流。计算结果见表1。

2.敏感生态需水量计算

（1）计算方法

此次计算共涉及三类生态敏感区，分别是河流湿地和河谷林地、河流直接连通的重要湖泊以及重要水生生物的生态敏感区。对这三类生态敏感区的需水量计算方法如下所示：

①河流湿地及河谷林草生态需水（WW）

河流湿地及河谷林草生态需水可用最小洪峰流量 （qw）、生态基流（qb）、丰水期天数（D）、必需的总洪水历时（d）、输沙需水量（W′）表征。 计算采用公式如下：

②湖泊生态需水（WL）

湖泊生态需水指入湖生态需水量及过程，其水量由湖区生态需水量（W湖区）和出湖生态需水量（W出湖）确定。

对吞吐型湖泊：

对闭口型湖泊：

湖区生态需水量包含采用最小生态水位法计算的湖区生态需水变化量和采用水量平衡法计算的湖区生态耗水量。

湖泊生态需水变化量（Wja）采用最小生态水位（Zj）、现状水位（Z）、 j月的水面面积（Sj）表征。计算表达式如下：

j月湖区生态耗水量Wjb采用月均水面面积（F（j））、月湖面蒸散发量（E（j））、月湖面降水量（P（j））、土壤渗透系数（K）和湖泊渗流坡度（I）表征，计算表达式如下：

③重要水生生物生态需水（WB）

重要水生生物的生态需水计算采用生境模拟法，用适宜生态流量（qa）、繁殖期总天数（D）、需要达到适宜生态流量的天数 （d）、生态基流（qb）、输沙需水量（W′）表征，计算公式如下：

（2）生态敏感期的确定

生态敏感期的确定主要考虑以下时期：主要组成植物的水分临界期，水生动物繁殖、索饵、越冬期，水—盐平衡、水—沙平衡控制期。确定生态敏感期的依据包括：有淹及岸边的流量过程，可保持土壤水分；可保证鱼类栖息生境需求；有一定水流刺激、水深及水面宽，水流连续；有一定流量级别的洪水发生。根据不同依据，分别对各敏感区确定了不同时段的生态敏感期。

（3）计算结果

根据敏感期确定结果以及各类型敏感生态需水计算所需参数，对三类生态敏感区需水量进行计算，结果分别见表2～4。其中，对于特殊保护河段，原则上禁止开发，保持天然流量及流量过程。

表1 两种方法所得生态基流计算结果单位：m3/s

二、成果分析

1.青海省生态基流分析

从计算结果可以看出：Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法计算结果相差较大。从水文资料的精度要求来看，90%保证率最枯月平均流量法要求采用水文资料的月值计算，精度要求较高；Tennant法采用水文资料的年值计算，精度要求较低。

从生态安全角度考虑，选择两种方法得出的计算结果中的较大值作为生态基流，结果见表5。其中西宁、乐都、民和、享堂等断面计算结果比相关规划给出的生态基流规划值小，在此取规划值。从表5可以看出，除西北诸河流域中巴音河和格尔木河生态基流占多年平均流量比例较高外，其他分区各河流的生态基流占比均在10%～30%之间。巴音河和格尔木河地处柴达木盆地，该地区降雨量少，地表径流主要由融雪补给，逐月径流量较为平均，90%保证率下最枯月平均流量不会显著偏小，故生态基流占比较高。

本次规划成果中西北诸河区生态基流占多年平均流量比例最高，黄河区次之，长江区最小；对比《全国水资源综合规划》中全国主要河道内生态环境需水量配置成果，两者结论一致，故本次对生态基流的计算结果是合理的。

表2 河流湿地及河谷林草生态需水计算结果

表3 湖泊生态需水计算结果

表4 重要水生生物生态需水计算结果

2.青海省敏感生态需水量计算

选取青海省各河流的典型河流湿地和河谷林地、河流直接连通的重要湖泊以及重要水生生物，采用各分类的计算方式分别计算得出了各类敏感区域的生态需水。从表2可知，各河流湿地及河谷林草敏感期大部分集中在6—8月，除长江的直门达控制断面属于特殊保护河段，需保持天然水文过程不变，其他控制断面的河谷林草生态需水量共30.32亿m3；青海湖、克鲁克湖和托素湖是青海省的重点湖泊，且受人类活动影响较大，因此被选为此次计算的重点湖泊，从表3可知，这3个湖泊的生态需水量共25.43亿m3；从表4可知，青海省各河流控制断面所对应的重要水生生物生态需水量共21.23亿m3。综上，青海省各河流敏感生态需水总量为 76.98亿 m3。

表5 青海省生态基流计算结果 单位：m3/s