大汶河泰安段生态流量控制分析

张 荣

（泰安市水文局，山东 泰安271000）

大汶河全长231 km，流域面积8 944 km2，其中，泰安市境内河段长179.24 km，流域面积6 093.2 km2，占流域总面积的83%。大汶河流域由于干流河道拦河闸坝工程较多，且未建立起生态协同调度机制，枯水期存在生态缺水甚至断流风险。据统计，大汶河控制断面戴村坝水文站断流严重的有：1988 年243 d，1989 年全年，2002 年297 d，2003 年233 d，2014 年260 d，2015 年341 d，2016 年318 d，2017 年329 d。

1 大汶河水文特征分析

1.1 降水水文特征分析

利用线性倾向法分析大汶河流域降水量变化趋势，累积距平曲线划分降水量变化的阶段性。近50 多年降水量年际变化总体平稳，略呈上升趋势，线性变化量0.68 mm/a。1976—1978 年、1981—1983 年、1986—1989 年、1996—2002 年降水量偏少，累积距平曲线呈下降状态，距平为负值，处于枯水阶段；1962—1965 年、2004—2011年降水偏多，累积距平曲线呈上升状态，年降水量高于多年平均值，处于丰水阶段。

根据1956—2018 年降雨资料，采用皮尔逊III 型曲线，运用水文频率分析软件，对大汶河流域多年降水量序列进行适线，大汶河流域不同频率降水量统计表见表1。

1.2 径流水文特征分析

大汶河流域洪水皆由暴雨形成，洪水暴涨暴落，一次洪水总历时一般在120～140 h，洪峰流量年际变化大；径流多集中在汛期，汛期6～9 月份平均径流量占多年平均径流量的71.7%，其中7、8 月份径流量占多年平均径流量的59.1%。

表1 大汶河流域不同频率降水量统计表 mm

通过对大汶河干流大汶口水文站和戴村坝水文站近30 年来的实测日平均流量序列进行统计河道断流天数可知：大汶口站1988—1990 年、1992—1993 年断流比较严重；戴村坝站1988—1990 年、1992—1993 年、2002—2003 年、2014—2017 年断流比较严重。各断流年份中断流大多出现在4～8 月，而降雨多集中在6～9 月，说明人类活动影响较为明显，比如农业灌溉、水利工程蓄水等。

1.3 径流变化影响因素识别

径流变化受到气候变化和人类活动双重影响。分析大汶口站实测径流与流域降水量的相关性，利用统计分析软件spss19 计算出年降水量和年径流深的相关系数R2 为0.689，说明年降水量和年径流深之间成正相关，降水与径流变化过程并不完全一致，这说明了径流变化受人类活动影响较大。

2 大汶河生态流量控制分析

2.1 生态流量控制断面确定

本次选择大汶河干流的泉林橡胶坝断面、大汶口水文站断面、戴村坝水文站断面作为大汶河生态流量控制断面。泉林坝处有北望水文站，上游有颜张坝、下游有颜谢坝，能够控制上游来水量；大汶口水文站位于汶口一号坝于汶口二号坝之间，该断面控制流域面积占全流域面积的63.7%，便于监测流域的流量过程；戴村坝控制断面位于大汶河下游，为大汶河入东平湖控制站。

2.2 生态流量计算方法选择

结合大汶河流域径流量资料情况，本次采用Tennant 法和多年月平均径流法分别进行计算，再对结果进行综合分析。多年月平均径流法是根据3 个控制断面1987—2018 年近30 年的月径流实测资料，以多年月平均值的10%作为河流最小流量的设计值。

2.3 生态流量初步确定

在选择生态流量最终结果时，应选用年生态流量占多年平均径流量百分比小、且能反应年内生态基流量变化的方案。通过对多年平均实测月径流量的10%、多年平均实测年径流量的10%与Tennant 法计算结果进行比较分析，各断面生态流量在年内表现出一定的变化，汛期（6～9 月）所需要的生态流量较多，非汛期（1～5 月，10～12 月）则较少。其中，多年月平均径流法更能反映大汶河的实际情况，具有代表性，因此控制断面生态基流量选用多年月平均径流法的计算成果。

2.4 生态流量可达性分析

根据北望站、大汶口站及戴村坝站1987—2018 年实测径流量数据对该断面生态流量可达性进行分析，见表2。3 个控制断面在每个月份都出现不能满足生态流量的现象，其中北望站全系列中月满足程度为90.3%，1～3 月、11～12 月，满足程度较高均为96.7%，30 年系列中有1 年不满足；大汶口站全系列中月满足程度为84.2%，1 月、2 月和4 月，满足程度较高均为90.0%，30年系列中有3 年不满足；戴村坝站全系列中月满足程度为65.8%，1 月的满足程度相对较高仅为80.0%，30 年系列中有3 年不满足，5 月和6 月最差，满足程度相对较高仅为36.7%和43.3%。

表2 各站生态流量满足度成果表 %

综上，大汶河北望站、大汶口站生态流量可达性较高，而戴村坝站生态流量可达性相对较低。

2.5 控制生态流量的确定

从前述分析结果可以看出，本次拟定的生态流量与流域实际水资源时空分布情况相适应，且具有较高的可达性。因此，以泉林橡胶坝（北望站）、干流大汶口水文站、下游戴村坝水文站为大汶河控制断面的大汶河生态流量成果，见表3。

3 结 语

本次确定的大汶河流域各生态流量控制断面控制阀值，对于完善河流生态流量监测、建立健全预警机制和分级管理运行机制，进行生态流量调度提供了技术支撑和科学依据，具有较强的可操作性和推广应用价值。

表3 大汶河生态流量控制方案成果表 m3