大通河流域水生态监测研究分析

摘要：大通河发源于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻县境内托莱南山的日哇阿日南侧，流经青海、甘肃两省，是湟水最大支流，也是黄河流域重要二级支流，大通河流域水生态水环境的研究分析，对我省落实习近平总书记生态文明思想、推进黄河流域高质量发展有着重要意义。本文从水资源开发利用、水生生物、水质、水文要素、生态流量等方面着手，研究分析大通河流域水生态水环境情况，为加流域生态文明建设提供依据。

关键词：大通河流域;水生态水环境;水文要素;生态流量

1、基本情况

大通河是湟水最大支流，发源于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻县境内托莱南山的日哇阿日南侧，向东南流经武松塔拉、青石咀、门源县（浩门镇）和甘肃省天祝藏族自治县天堂镇、永登县连城镇、河桥镇、红古区窑街镇、海石湾镇，出享堂峡注入湟水，全长574.12km，流域面积15133km2，河源至河口平均比降3.58‰。

大通河流域地处青藏高原东北边缘，河源海拔4812m，河口海拔1727m，流域以青海门源和甘肃连城为界分为上、中、下游。上游主要支流有唐莫日曲、可可赛河、娘姆作沟、拉巴曲、武松塔拉河、萨拉沟、莱斯图曲、永安西河;中游主要有老虎沟、讨拉沟河、塔里花沟、珠固寺沟、浪士当沟、扎龙沟、金沙峡、水磨沟等;下游河段無较大支流汇入。东接黄土高原，西南为柴达木盆地，南靠湟水谷地，北临河西走廊，地形受祁连山褶皱带影响，呈现西北高、东南低，河谷深窄，地势低平的特征。大通河属山区性河流，干流两岸支流呈羽毛状水系，分布较均匀。

2、水资源开发利用

2.1水利工程

目前大通河流域已建、在建电站31座，总装机容量671.08MW，年发电量29.24亿kW·h，其中中型电站5座，小型电站26座，包括干流主要控制性水利工程为纳子峡水电站和石头峡水电站。大通河流域现状通水的主要跨流域调水工程有引硫济金、引大入秦工程，规划在建的跨流域调水工程为引大济湟工程。

2.2供用水情况

根据第三次全国水资源调查评价初步成果，2010～2016年大通河流域年均供水量为3.98亿m3，其中流域内供水量为1.35亿m3，流域外供水量为2.64亿m3。流域内供水量中地表水供水量为1.24亿m3，地下水供水量为0.11亿m3。其中，2016年大通河流域总供水量4.20亿m3，水资源开发利用率14%。

2010～2016年大通河流域内各部门评价总用水量1.35亿m3，其中农田灌溉用水9544万m3，占总用水量的70.6%，是第一用水大户;工业用水1613万m3，占11.9%;林牧渔畜用水1348万m3，占9.99%;生活用水687万m3，占总用水量的5.1%;建筑业和第三产业用水216m3，占总用水量的1.6%;城镇生态用水45万m3，占总用水量的0.33%。

2.3社会经济

大通河流域包括甘肃、青海两省所辖的10个县1个区的全部和部分地区。据统计，大通河流域内总人口46.7万人，其中城镇人口13.5万人，主要集中在红古区，城镇人口占总人口的28.9%;农牧业人口33.万人，主要集中在门源县和永登县境内，农牧业人口占总人口的71.1%。在总人口中汉族占45%，回族占40%，藏族占10%，其它民族占5%。流域内以农业为主，农牧结合，有耕地6.39万hm2，有效灌溉面积1.65万hm2，耕地灌溉率为25.8%。

3、水生生物

3.1历史状况

根据2008年4月石头峡水电站、2008年10月和2009年4月仙米水电站上游80km范围开展的相关调查情况，大通河石头峡段水域浮游植物有24属，个体数量为83.21万个/L;浮游动物共有4种，个体数量为8.46个/L;鱼类有7种，珍稀保护种为花斑裸鲤、拟鲶高原鳅、厚唇裸重唇鱼等。仙米水电站上游段水域浮游植物有26属，个体数量为16.04万个/L;浮游动物10种，个体数量为5.42个/L;水生维管束植物有4种;鱼类有9种，珍稀保护种为花斑裸鲤、拟鲶高原鳅、厚唇裸重唇鱼、黄河裸裂尻。

3.2保护区情况

大通河主要保护区有祁连山国家级自然保护区和甘肃连城国家级自然保护区，两个保护区主要保护对象为天然青杄及其森林生态系统、天然祁连圆柏及其森林生态系统。其中，祁连山国家级自然保护区有哺乳动物5目，鸟类9目，国家重点保护野生动物32中，国家一级保护动物有梅花鹿、斑尾榛鸡、金雕、黑鹳、马麝5种，国家二级保护动物28种;区内鱼类及其生境;甘肃连城国家级自然保护区有各类植物109科、444属、1397种，有哺乳动物有5目、12科、24种，有鸟类9目、21科、64种，有国家重点保护的野生动物32种。

4、水质状况

天堂寺地表水水质站建立于2013年，是大通河中游青海、甘肃的省界站点，具有代表性。根据天堂寺水质站2013-2019年监测数据，大通河水质双指标评价维持在Ⅱ～Ⅲ类。氨氮年平均值范围为0.116～0.63 mg/L，高锰酸盐指数年平均值范围为1.64～2.30 mg/L，单因子评价（总氮、粪大肠菌群不参评）水质范围为Ⅱ～Ⅲ类水水质。

5、水文要素

目前，大通河流域自上而下分别设有尕日得、青石嘴、天堂、连城、享堂五个水文站，主要监测的水文要素有水位、流量、降水、蒸发及冰情，本次选取典型站点天堂水文站数据进行分析。天堂水文站位于甘肃省天祝县天堂镇，始建于1958年1月1日，集水面积12574km2，距河口（湟水）距离100km。

天堂水文站历年最高水位 2264.31m，最低水位2260.50m，平均水位2261.73m;历年最大年径流量40.04亿m3，历年最小年径流量 16.40亿m3，多年平均实测径流量25.20亿m3;平均年降水量467.3mm，历年最大645.5 mm，历年最小311.2 mm;平均年蒸发量1098.5mm，历年最大1283.9 mm，历年最小893.9 mm。

对天堂站自建站以来历年最大洪峰流量进行P-Ⅲ型频率曲线计算，见图5-1。得出不同频率下的洪峰流量，分析推算出天堂站百年一遇洪峰流量为1380m³/s。点绘天堂站历年降水量过程及差积曲线图，见图5-2。从图中得出该站降水量略有增大，总体趋势平稳，差积曲线过程完整，变化符合规律。

6、生态流量计算分析

6.1生态流量内涵

按照《河湖生态环境需水计算规范》（SL/Z712-2014）规定，河道内生态需水量包括河道内基本生态需水量和河道内目标生态需水量，其中河道内基本生态需水量指维持河流、给定的生态环境保护目标所对应的生态环境功能不丧失，需要保留在河道内的最小水量，是河道内生态环境需水要求的下限值;河道内目标生态需水量是指河流给定的生态环境保护目标所对应的生态环境功能正常发展，需要保留在河道内的水量，是河道外经济社会消耗河流水量的控制值。生态流量是满足水电工程下游河段保护目标生态需水基本要求的流量及过程。水生生态需水是指维系水电工程下游河段水生生态系统基本稳定所需的流量及过程。水生生态基流是指维系水电工程下游河段水生生物栖息地基本质量的最小流量。水环境需水是指维系水電工程下游河段水环境功能及水质目标需求所需的流量。

6.2生态流量计算

生态流量的计算以生态需水量计算为基础。按照《河湖生态环境需水计算规范》标准，生态需水量计算方法推荐有“Qp法”、“流量历时曲线法”、“7Q10法”、“近10年最枯月平均流量法”、“Tennant法”、“频率曲线法”等。本次生态径流量计算选取典型站点天堂水文站的全国第三次水资源调查评价的1956～2016年天然径流系列成果，依据生态流量（水量）确定的原则与方法，开展大通河生态基流计算分析。

1. Tennant法

又称蒙大拿法，是依据观测资料建立和流量和河流生态环境状况之间的经验关系，用历史流量资料就可以确定年内不同时段的生态需水量的方法。该法使用简单、方便。可根据水资源特点和开发利用现状合理取值，选择合适的生态环境流量百分比。不同河道内生态环境状况对应的流量百分比见表4.2-1。

2. Qp法

又称不同频率最枯月平均值法，以节点长序列（n≥30年）天然月平均流量或径流量为基础，用每年的最枯月排频，选择不同频率下的最枯月平均流量或径流量作为节点基本生态需水量的最小值。Qp法根据河湖水资源开发利用程度、规模、来水情况等实际情况确定，宜取90%或95%。对于季节性河流，可将由于季节性造成的无水期排除在外，只采用天然径流量的月份排频得到。

3. 流量历时曲线法

利用历史流量资料构建各月流量历时曲线，应以90%或95%保证率对应流量作为基本生态需水量的最小值。该方法需要至少20年的日均流量资料。

通过Tennant法、Qp法、流量历时曲线法等方法计算大通河天堂断面生态基流基本在7.7～13.7m³/s之间，平均值为11.4m³/s。

6.3保证程度分析

统计分析天堂断面生态基流历年月保证程度成果见表4.2-7，天堂断面生态基流历年月保证程度均能达到100%。依据《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008），用距平百分率划分丰平枯水年，就怕百分率P=（某年年径流量-多年平均径流量）/多年平均径流量。当P>20%时，为特丰水年;当20%≤P<10%时，为偏丰水年;;当10%≤P≤-10%时，为平水年;当-10%

通过天堂水文站近61年资料分析，大通河水量虽有平丰枯水年变化，但总体呈平稳趋势，天堂断面生态基流为11.4m³/s时，历年月来水量保证率大于92%。

7、结语

综上，大通河流域水资源丰富，生态本底多样，气候条件复杂，但是随着人类社会经济发展，水资源的大量开发利用，也使大通河流域的生态环境受到了影响，如水电站梯级开发和不合理的运用方式，一是使鱼类生境条件发生了较大改变，鱼类生境萎缩，生物多样性有所下降;二是破坏洪峰流量涨落自然规律，汛期洪水暴涨暴落现象频发，影响水量测量精度。

然而近年来，各级人民政府、相关流域管理机构高度重视大通河流域生态环境问题，对大通河流域进行大力整治，出台了相关政策，确定了水电站最小下泄生态流量、建立了相关预警机制等，取得了一定成效。建议各相关部门继续加强协作，建立长效机制，提高水文、水质监测能力，针对大通河密集分布的水电站，加强监控，统一调度，持续加强大通河流域生态环境保护力度，共同推动黄河流域高质量发展。

参考文献

[1] 大通河流域重点治理规划[R].2013.

[2] 大通河水生态水环境监测分析报告[R]. 甘肃省水利厅，2020 .

[3] 水文调查规范[S]. 中华人民共和国水利行业标准，2015.

[4] 地表水环境质量标准（G3838-2002）[S]. 中华人民共和国生态环境部，2002.

[5] 李云成.湟水流域生态保护与修复研究[R]. 水生态学杂志，2017.

[6] 樊晓东.浅谈大通河流域水电站开发与生态环境保护[R]. 城市道桥与防洪，2017.

作者简介：

徐文（1988-），女，甘肃临夏人，工程师，硕士，主要从事水文水资源研究工作