南汀河河道内适宜生态流量计算

陈 荣，徐晓鹏，马建顶

（云南省水文水资源局临沧分局，云南 临沧 677000）

1 研究背景

生态流量指水流区域内保持生态环境所需要的水流流量，其目的是维持下游生物及植物的生存生态[1]。2005年水利部发布《建设项目水资源论证导则》，规定其对河道内生态需水量原则上按多年平均流量的10%～20%考虑[2]，2006年国家环境保护总局环境影响评价管理司发布《水电水利建设项目河道生态用水、低温水和过鱼设施环境影响评价技术指南》，也明确提出生态基流下限不得低于多年平均天然径流量的10%[3]，2008年《水资源供需预测分析技术规范》规定：“生态基流一般取控制节点的90%频率最小月平均流量”[4]，这些规定对生态流量设施建设及监测起到了很好的指导作用。随着水电开发趋近敏感河段，国家对生态环境保护的要求愈来愈高，现行建设项目环境影响评价办法中确定的河流生态流量，已不能满足实际需求，给生态流量工程措施的执行带来了一定的困难。针对这些问题，为维持河流系统健康，保障其基本功能正常发挥，国内外学者就河流生态环境需水量，用水文学法、水力学法、栖息地定额法、整体法[5-16]等开展了大量的研究工作，并取得了一定的研究成果。

本文针对南汀河中上游河段引水式电站梯级开发引起天然河道脱水以及《临沧市南汀河保护管理条例》第三十二条规定：“下泄生态流量不低于多年平均流量的10%”不能真实反映河流水量随季节性变化的实际情况，基于南汀河大文站55年、姑老河站60年日平均流量数据，运用水文学方法中的Tessman法和月流量变动法计算了南汀河各河段适宜生态流量。

2 计算方法

2.1 Tessman法[17]

Tessman法又称改进的蒙大拿法，其生态流量的计算规则为：当月平均流量≤40%年平均流量时，将月平均流量作为生态流量；当月平均流量＞年平均流量时，将40%的月平均流量作为生态流量；当40%年平均流量＜月平均流量≤年平均流量时，将40%的年平均流量作为生态流量。

2.2 月流量变动法[17]

根据水期特点设定不同的生态流量阈值，即规定30%～80%的月平均流量以及多年平均流量作为生态流量判定值。其计算规则为：当月平均流量≤40%的年平均流量时，将60%的月平均流量作为生态流量；当月平均流量＞80%的年平均流量时，将30%的月平均流量作为生态流量；当40%的年均流量＜月平均流量≤80%的年均流量时，将45%的月平均流量作为生态流量。

3 研究区域

南汀河为怒江左岸的一级支流，全长293.6 km，其中，中国境内河长272.9 km，缅甸国20.7 km。流域面积9079 km2，其中，中国境内8145.8 km2，缅甸国933.2 km2[18]。

大文站位于临翔区忙畔街道办事处文伟村小街组，处于南汀河干流上游段，集水面积657 km2，是南汀河干流的起始断面，距离零江一级电站仅1 km，用大文站流量资料分析计算南汀河中上游河段梯级开发河道内适宜生态流量代表性较好。姑老河站位于耿马县孟定镇姑老河村，处于南汀河干流下游段，集水面积4185 km2。由于南汀河干流幸福电站取水口以下无较大的取用水工程，因此用姑老河站流量资料分析计算幸福电站取水口以下南汀河干流河段适宜生态流量符合该河段对生态流量的实际需求。选取大文站1965—1999年、姑老河站1960—1999年的日平均流量作为两种水文学方法的计算依据，选取两个站2000—2019年的日平均流量作为满足率的评估依据。研究区域见图1，各断面名称及径流面积见表1。

表1 研究区各断面名称及径流面积

图1 研究区域概况示意图

4 计算结果分析

4.1 需水量分析

大文站和姑老河站不同水文学方法计算的各月生态流量结果见表2。

从表2可以看出，生态流量大小方面，月流量变动法计算的各月生态流量小于Tessman法；生态流量随季节变化方面，两种方法的计算结果均能反映流量的季节性变化；生态需水量方面，在来水量相对较少的3—5月，月流量变动法计算的生态需水量之和占3个月天然径流量之和的63.7%，而Tessman法占到92.9%，出现接近天然月平均流量的现象，这势必会增加生态流量的保障压力。因此，南汀河这类径流量随季节性变化较大的河流，不宜采用Tessman法计算生态流量。

表2 大文站和姑老河水文站两种水文学法计算年生态需水量表

4.2 月平均流量变化趋势分析

大文站及姑老河站天然月平均径流量和适宜月平均生态流量的变化趋势分布见表3和表4。

表3 大文站两种水文学法月平均流量变化趋势分析对比表 （m3/s）

表4 姑老河站两种水文学法月平均流量变化趋势分析对比表 （m3/s）

从表3和表4可以看出，两个站的多年月平均流量变化趋势呈现1—4月和9—12月逐月减少，5—8月逐月增加的趋势。Tessman法和月流量变动法计算的两个站的生态流量与天然多年月平均流量变化趋势一致，生态流量随季节性水量变化的响应性较好。

4.3 满足率分析

大文及姑老河站两种水文学方法计算结果的满足率对比分析见表5和表6。

表5 大文站两种水文学方法满足率评估 （%）

表6 姑老河站两种水文学方法满足率评估 （%）

从表5和表6可以看出，大文站及姑老河站Tessman法的丰、平、枯水平均满足率为79.1%和81.6%，月流量变动法的丰、平、枯水平均满足率为96.6%和99.1%，均未达到100%。究其原因，主要是两种方法计算的生态流量为月平均值，没有考虑天然流量的瞬时波动。总体满足率方面月流量变动法大于Tessman法。

4.4 水文学计算方法比选

结合年需水量大小，流量季节性变化趋势分析、满足率高低这三个因素，可以发现月流量变动法在年需水量、流量季节性变化趋势和满足率方面均有极佳表现。建议用月流量变动法计算南汀河流域集中开发河段内适宜生态流量。

4.5 各断面适宜生态流量推荐

由于南汀河流域水电开发主要集中在大文水文站至头道水河交汇口这31 km的河道范围内，源头至大文水文站以及头道水河交汇口至大湾江水文站基本无较大的取用水户，因此建议不同河段选用不同的生态流量值。一是源头至大文站枯水月采用各控制断面多年平均流量的20%、丰水月采用各控制断面多年平均流量的50%作为河道适宜生态流量；二是水电开发较为集中的大文水文站至头道水河交汇口河段，严格执行月流量变动法计算结果作为河道内适宜生态流量；三是头道水河交汇口至大湾江水文站枯水月采用各控制断面多年平均流量的20%、丰水月采用各控制断面多年平均流量的70%作为河道适宜生态流量；四是计算的河道适宜生态流量易受到丰、平、枯水年份的影响，建议水行政主管部门建立生态流量的丰、平、枯水年的分期考核评价制度。各断面生态流量推荐值见表7。

表7 各断面生态流量推荐值 （m3/s）

5 结论与建议

（1）两种方法中，Tessman法需水量较大，保证率最低，特别是来水量相对较少的3—5月，计算的生态流量值约占天然径流量的92.9%，适宜生态流量比重过大，势必会加深枯水月份生态流量的保障。

（2）在月平均变化趋势方面，Tessman法和月流量变动法与天然月平均流量变化趋势一致，生态流量变化随水量的季节性变化响应性较好。

（3）在总体满足率方面月流量变动法大于Tessman法。

（4）综合考虑需水量、流量的季节性变化以及满足率三方面因素，建议在南汀河这类丰枯水明显的季节性河流中，用月流量变动法计算南汀河流域集中开发河段内适宜生态流量。

（5）为切实保护好南汀河，建议按本文分析计算成果，对南汀河流域不同河段的生态流量进行重新修订，并发布执行。

（6）根据南汀河开发现状，建议分三段确定南汀河河道内适宜生态流量。同时建议水行政主管部门建立生态流量的丰、平、枯分期考核评价制度。