浍河干流固镇段生态流量及监测方法初步分析

黄紫薇

(阜阳水文水资源局，安徽 阜阳 236000)

水资源是极其宝贵的资源和不会再生资源，是控制生态与环境的重要的因素。开展浍河干流生态流量控制及监测工作，为浍河流域水生态保护提供技术支撑，使浍河流域河湖生态水量得到基本保证，促进浍河流域生态环境持续改善，是加快推进浍河流域社会经济发展和生态环境保护的重要组成要素。

1 概述

浍河发源于河南省商丘，穿越河南、安徽、江苏共计长度约265km，流域面积4580km2，在安徽省境内流经淮北、宿县、固镇、五河县等市县在固镇县刘集镇九湾村流入怀洪新河。浍河属中型河流，随季节变化而变化，其河床弯曲，宽约50～450m，深约3.00～5.00m。每年6—9月份受上游来水影响水位升高，下泄水量较大，为丰水期，其余时段上游来水较少，下泄水量较少为枯水期，干旱年份出现断流。浍河流域多年平均水资源总量5.265亿m3，其中地表水资源量3.365亿m3。浍河干流水闸功能以蓄洪、泄洪、防洪和分洪功能为主。主要可用于水资源综合调度的闸坝包括临涣闸、南坪闸和固镇闸。

固镇闸是综合式水利工程，具有航运、防洪和灌溉等功能。始建于1958年10月，共9孔，闸孔宽4.00m，底高12.82m。1994年6月扩建12孔，闸孔宽5.00m，底高11.39m。固镇闸上正常保证水位17.00m，设计流量1015m3/s，校核流量1537m3/s。上游祁县、南坪闸和临涣闸直接影响固镇闸的调度。

2 水资源及开发利用概况

浍河流域多年平均地表水资源量3.365亿m3，约70%集中在汛期(6—9月)，浍河流域地表水开发利用率较低。浍河流域现状地表水开发利用率约为20.1%，主要原因浍河属于穿越固镇河流，虽然集水区域较大，水量比较充足，但由于固镇当地没有可利用的蓄水工程，可开发利用的水量极其少；另外，由于固镇段以上地区考虑当地用水，拦河建闸，枯水期蓄水，汛期泄洪，因此造成固镇段上游水量极其不平衡。汛期或丰水年份地表径流多数下泄，地表水的可用水量不足于地表水资源总量的1/5。随着改革开放和城市建设不断加快，大大增加水资源的需求，供需差距急剧加大。从而造成用于生态水量相对较少，中等干早以上年份地表水资源供水量不足，部分时段生态用水量无法得到保障。

3 河流水文特征分析

3.1 浍河干流固镇闸水文站径流趋势变化

用历年水文资料对固镇闸站各种径流情势分析其变化趋势。见图1—2。

图1 固镇闸站历年平均流量趋势图

图2 固镇闸站历年径流量趋势图

3.2 径流变化分析

1951—2022年的天然径流量资料对生态流量进行分析。分析结果表明，各断面上年10—3月、4—5月、6—9月生态流量占1951—2022年多年平均流量的比例分别为15.4%～33.4%、34.0%～21.4%、14.6%～15.4%。

4 控制断面与控制生态流量

4.1 生态流量控制断面

综合考虑浍河流域水量时空分布和流域内水文站布设，科学调度和合理管控生态流量，为满足生态流量的条件和要求，选取生态流量控制断面为固镇闸水文站流量断面。

4.2 生态流量计算成果

根据SL/Z 712—2014《河湖生态环境需水计算规范》的基本规定，控制断面生态流量的确定需要两种及两种以上的方法，分析比较计算结果，合理确定固镇闸生态流量不小于2.00m3/s。

4.3 生态流量分析

根据目前固镇闸断面生态流量状况和符合生态流量要求分析，浍河干流固镇段的生态流量可达性较高，见表1。

表1 生态流量占多年平均流量比例分析表

采用浍河固镇闸站2018—2022年(近5年)实测流量和逐日流量资料进行分析，2018年出现103天、2019年出现194天、2020年出现129天、2021年出现10天、2022年出现42天出现不满足生态流量的情况。根据近5年资料分析证明评判生态流量达不达标，不能用月平均流量来判别，更不能采用年平均流量来判别。例如：2022年(平水年)6月7日～7月4日及11月8日～19日共计42天出现6月7日前实测平均流量为2.02m3/s和7月4日后实测流量为36.5m3/s完全超过生态流量的要求。年平均流量14.1m3/s符合生态流量需求，用逐日流量来判别仍出现42天生态流量不达标，2022年11月份月平均流量4.91m3/s生态流量达标，采用逐日流量判别出现连续12天未达标，由此证明：判别生态流量达标的指标数据应采用逐日平均流量大小来界定。统计近5年资料发现生态流量不达标情况较多，主要出现在非汛期，其原因是水量年际变化较大，时空分布不均。为避免此类情况的发生，可以通过增建蓄水工程和适当平衡调整固镇闸下泄流量来满足生态流量的需求。

5 生态流量监测方案

5.1 监测断面基本情况

固镇闸水文站是浍河干流控制站，流域面积4541km2，距离下游河口100km。测验断面基本顺直，两岸设有堤防，河床由亚黏土组成，沖淤变化不大，断面上游500m是固镇闸和船闸。固镇闸共计21孔：新闸12孔、老闸9孔。

5.2 生态流量监测方法

5.2.1固镇闸水文站测验方式

本站实测流量采用缆道+流速仪和缆道+ADCP两种方法施测，按照水位涨落变化率和水位变幅合理布置测次，满足水文监测规范要求。一般汛期每月监测3次以上。

5.2.2枯水小流量测验

枯水小流量测验断面设在基本断面的下游约2000m处，有浍河公路桥，公路桥水道断面较窄，河底高程较高，适合小流量测验。测验方式：采用测杆进行施测流量。

当固镇闸断面流量较小时，采用水量调查方法验证小流量测验的精度。固镇闸全关时，断面流量主要来源固镇船闸过船放水，水量可有固镇闸船闸参数、过船频次推算流量。

固镇闸下游有大楼涵闸、小楼涵闸和刘园干沟等涵闸和排污口少量来水，可在其附近实地监测这部分小流量。

5.3 生态流量整编方法

本站孔流推流曲线应用较为成熟，故每日流量可以用关系线推求，按实测校验即可。

固镇闸在闸门开启孔流情况下，采用自编公式按照《水文资料整编规范》要求，该站每年根据实测流量均率定流量系数关系曲线，该成果符合水文资料整编规范，资料具有极强代表性，真实可靠，属于同一系列。现把自2000—2022年的全部率定成果归纳分析。

浍河固镇闸水文站在中低水期间流态多为淹没孔流，淹没孔流对应闸门开启情况有两种，一是新闸单独开启状态；二是新老闸混合同时开启状态，按单开新闸和新老闸混合同时开启分别建立淹没孔流流量关系曲线。

本站淹没孔流采用自编公式，相关计算公式如下。

淹没孔流

Q=CBehl

(1)

Q—流量，m3/s；C—淹没孔流流量系数；hl—下游水头，m；B—闸门开启总宽，m；e—闸门开启高度，m

相关因素为ΔZ，流量系数为C。分析所用资料中，闸门开启孔数不等，开启高度为平均值。

5.3.1单开新闸

固镇闸水文站单开新闸淹没孔流水位流量关系分析，收集本站2000—2022年单开新闸淹没孔流共143次实测流量资料，进行定线分析，单开新闸淹没孔流系数计算及关系线检验成果见表2。淹没孔流实测相关因素Δz变幅为0.02～2.75，测点分布均匀，具有代表性，固镇闸站单开新闸淹没孔流单淹没孔流关系曲线见图3，检验精度见表2。

表2 单开新闸淹没孔流关系曲线精度分析成果表

5.3.2新老闸混合开启

固镇闸水文站新老闸混合同时开启淹没孔流单值化水位流量关系分析，收集本站2000—2022年淹没孔流共21次实测流量资料，进行定线分析，新老闸混合同时开启淹没孔流系数计算及关系线检验成果见表3。淹没孔流实测相关因素Δz变幅为0.02～0.90，测点分布均匀，具有代表性，固镇闸站新老闸同时开启淹没孔流关系曲线见图4，检验精度见表3。

表3 新老闸混合开启淹没孔流关系曲线精度分析成果表

图4 新老闸关系曲线

经过分析固镇闸孔流关系曲线符合规范要求，关系良好，代表性较高，完全满足生态流量的整编要求。固镇闸淹没堰流多出现在洪水期，水多量大，下泄流量完全符合生态流量要求，故不分析。

6 生态流量控制建议

6.1 控制要求

考虑当地水资源的丰富程度及闸坝的调蓄能力以及目前水文监测水平，为保障生态流量控制方案落到实处，生态流量可以采用日统计，按旬控制。

6.2 保障措施

生态流量控制方案涉及面广，管理要求高，困难多，难度大。为满足生态流量下泄要求，各级政府和有关部门应加强沟通协调，密切配合，采取有力措施，确保生态流量控制方案的顺利实施。各项措施应遵循安全可靠、因地制宜、技术合理、经济适用的原则。

闸坝管理单位要制定具体的调度措施，落实调度方案，加强与监测单位信息沟通。监测单位要制定监测方案，加强对生态流量的监测分析，建立生态流量信息管理系统，及时发布监测信息。

重新修订生态调度的法律法规，修订过程中，增加保护河湖的条款和具体办法，制定水环境补偿规定；建立地方补偿制度。研究建立生态补偿标准体系，考虑不同区域发展损失和生态服务价值等因素，完善不同区域水环境补偿测算方法。

生态流量调度管理机构做好调度工作的组织与协调，加强与各级水行政主管部门、地方防汛、电网、水库、电站、航运、渔业等主管部门，通过多种渠道和形式的协调，及时通传调度全过程的相关事宜，协调做好调度和突发事件的处理工作。

7 结语

通过对浍河干流固镇段的生态流量及监测方法进行初步分析，揭示了该区域水资源的丰富性和生态流量的可达性。研究方法的应用为生态流量的计算提供了有力支持，为水资源管理和生态环境保护提供了科学依据。

然而，本研究还存在一些不足之处。首先，监测方法尚待完善，需要更多的实测数据来验证计算结果的准确性。其次，生态流量的控制方案需要更多的政策和法规的支持，以确保其顺利实施。最后，本研究仅对固镇段进行了分析，未考虑上下游影响因素的综合作用，未来研究可以进一步扩展范围。