大连市复州河基于生态流量保障的水量调度

(大连市水利规划设计院，辽宁 大连 116021)

大连市复州河基于生态流量保障的水量调度

胡娜

(大连市水利规划设计院，辽宁 大连 116021)

为满足复州河基本河道稳定及生物多样性，采用水文学法对复州河各典型断面分析计算其生态基流量，并以此建立了不同保证率下各断面各月份基于生态流量保障的水量调度方案。该方案符合当地气候环境条件，具有可操作性，对复州河流域生态修复、维持起到积极作用并可为类似研究提供科学依据。

生态流量；水量调度；水文学法；复州河

随着社会经济的发展，人们不断地追求经济利益的最大化，加之缺乏对生态环境演变与水资源开发利用内在联系的认识，形成了在水资源利用方面重城市及工业用水轻农业用水，而又重农业用水轻生态用水的局面，致使用于生态环境的水量严重不足，水生态系统功能降低、水土流失等一系列生态环境问题相继出现。这些生态环境问题迫使我们全面认识生态系统服务功能，研究生态需水的理论和实践。

本文以复州河典型断面为例，利用水文学法计算了各断面的生态基流量，并以此为依据建立了复州河基于生态流量保障的水量调度方案，以期对复州河流域生态修复、维持及类似研究提供科学依据。

1 流域概况

大连市地处北半球暖温带，亚欧大陆东岸，具有海洋性特点的暖温带大陆性季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明。受气候及自然地理条件影响，大连市降水量地区分布、年际变化和年内分配都极不均匀，差异很大。多年平均降水量为550～950mm，从地区分布看金州以南最少，庄河市东部最大。降水年际变化大，丰、枯水年相差悬殊。年降水量60%～70%集中于夏季，多以暴雨形成降水。

复州河为大连市境内第二大河流，发源于大连市普兰店区老帽山南麓，流经普兰店区同益及瓦房店市松树、三台子等10个乡、镇，于三台子乡老羊头注入渤海。复州河全长137km，流域面积1638km2，干流上有松树水库及东风水库2座大型水库，其中松树水库控制流域面积302.4km2，总库容1.67亿m3；东风水库控制流域面积360.6km2，总库容1.42亿m3，两座水库均为集防洪、供水、灌溉等综合效益为一体的大(2)型水利枢纽。

2 生态基流量计算方法

近年来随着人们对生态环境的日益重视，生态流量的研究也成为水资源及生态环境领域的研究热点。国内外河流生态流量计算方法大致可以分为水文学法、水力学法、栖息地偏爱法及综合法四大类。水文学法主要以历史流量为基础，根据简单水文指标对设定河流流量，直接获取历史流量中年天然径流量的百分数作为河道生态流量的推荐值，典型方法有Tennant法、Texas法、7Q10、RVA法、NGPRP法和90%保证率最枯月平均流量法等。水文学法具有现场不需要实测数据、简单快捷的特点。结合现有资料，确定本文采用水文学法中的Tennant法及90%保证率最枯月平均流量法。

Tennant法也称蒙大拿法[1]，通过分析河流多年天然平均流量百分比和河道内生态环境状况，建立河流流量和水生生物、河流景观及娱乐之间的关系，在考虑保护鱼类及有关环境资源流量状况下，将多年平均流量的百分数作为短期生存栖息地的最小瞬时流量。

由于复州河流域地处北方严寒地区，主要气候类型为暖温带季风气候，季节性差异明显，冬季较长，雨量多集中于夏季。复州河流域鱼类产卵育幼最佳时期为5月底至8月为活跃期，而且每年的12月至翌年3月河道处于冰冻期，故本文对Tennant法的评价标准进行了修正[2],修正后河流流量状况评价标准见表1。

表1 Tennant法河流流量状况评价标准修正表

大连市地处北方，属缺水城市，而多年平均天然径流量的10%是保持河流生态系统健康的最小流量，故本文将多年平均天然径流量的10%作为生态流量的基值。

另《河湖生态需水评价导则(试行)》(SL/Z 479—2010)[3]提出，水质需水计算应遵照《水域纳污能力计算规程》(GB/T 25173—2010)执行，依据该规程计算纳污能力所采用的设计水文条件为水质需水。河流水域纳污能力计算的设计水文条件为90%保证率最枯月平均流量。

3 生态基流量计算

3.1 计算资料及径流量计算

本文采用复州河干流关家屯水文站1956—2000年径流资料进行分析计算。关家屯水文站建于1956年，位于复州河下游距入海口21.0km处，属流域下游控制站。控制流域面积1071km2，多年平均径流量2.13亿m3。为便于计算选择复州河蔡房身大桥、复州河大桥、三台子及入海口四个断面作为典型断面分别进行分析计算[4]。

由于丰枯年河道来水量不尽相同，须水库补充的生态水量也有相应变化，故本文根据不同保证率径流量分别计算。由1956—2000年系列资料，分别得出关家屯水文站多年平均、20%保证率、75%保证率和90%保证率径流量及月分配，结果见表2。

表2 关家屯水文站径流量及月分配计算 单位：万m3

由于缺乏区间径流资料，本文根据水文同步性利用简化的方式来确定区间径流量，即将水文站以上控制流域面积与计算区间控制流域面积进行对比，同倍放大得到区间径流量，同时利用径流深进行校核。计算复州河各断面各频率径流量及月分配成果，见表3～表6。

表3 复州河各断面多年平均径流量及月分配成果 单位：万m3

表4 复州河各断面20%保证率径流量及月分配成果 单位：万m3

表5 复州河各断面75%保证率径流量及月分配成果 单位：万m3

表6 复州河各断面90%保证率径流量及月分配成果 单位：万m3

由表2可以看出：复州河20%保证率径流量是多年平均的1.33倍，75%保证率径流量是多年平均的0.46倍，90%保证率径流量是多年平均的0.17倍。说明复州河丰枯年径流量相差较大。

3.2 复州河典型断面生态基流量计算

利用Tennant法和90%保证率最枯月平均流量法分别计算复州河典型断面生态基流量，计算结果见表7。此数据为后续水库生态调度提供依据。

表7 复州河各断面生态基流量计算值 单位：m3/s

由表7中数据可以看出复州河各断面按Tennant法计算生态基流量为0.02～4.91m3/s，表中数据最小值出现在松树水库大坝断面；各断面1月生态基流量值最小，8月最大。

按90%保证率最枯月平均流量计算生态流量为0.09～0.35 m3/s，最小值亦出现在松树水库大坝断面，且各断面计算值均小于该断面Tennant法计算6—10月的生态基流量值。

4 基于生态基流量的调度

根据复州河生态基流量计算成果设置预警生态流量，当监控断面流量低于预警生态流量时，通过调度演算，按调度水源工程与调度目标的距离、小流量演进时间、来水预报等，启动生态流量调度。

复州河生态流量均由水库泄水补给，下游段首先考虑区间径流，不足部分由水库泄水补给。在调度过程中，如果水库有弃水或为下游农业灌溉补水，则相应减少生态流量补给。根据生态流量计算方法特点及当地实际情况[5]，本文采用以下调度方案，即在多年平均和20%保证率下，采用Tennant法计算生态基流量值控制水库补给水量，在75%和90%保证率下，采用Tennant法计算生态基流量值与90%保证率最枯月平均流量值中较小值控制水库补给水量。遵循此方案计算复州河各断面需要水库补充生态流量值见表8。

表8 复州河不同保证率下各断面需要水库补充生态流量值 单位：m3/s

注： ①代表保证率为多年平均及20%；②代表保证率为75%；③代表保证率为90%。

由表8中数据可以看出复州河各断面需要生态补水的最大值均出现在水库坝下断面，这是由于水库的修建截住了该处的天然径流。松树水库最大生态流量补给值为1.23m3/s，出现在多年平均及20%保证率下的8月；东风水库最大生态流量补给值为2.42m3/s，亦出现在多年平均及20%保证率下的8月。

5 结论与建议

大连市水资源匮乏，用于生态补给的水量过多会影响正常社会经济发展，过少又会影响河流生态环境。本文分别利用Tennant法及90%保证率最枯月平均流量法计算复州河各典型断面生态基流量，并以此为依据建立了复州河基于生态流量的调度方案。该方案符合当地气候环境条件，具有可操作性并对复州河生态环境的修复及保持起到积极作用。

复州河各典型断面应做好水量、水质等监测工作，根据监测数据实时调整水库下泄补给生态流量。对于河道污染，应以控制或削减污染物排放量的方式予以解决。如遇水质污染等非常情况，各有关部门应协同解决，以保障复州河流域生态健康。

[1] 徐志侠,董增川,周健康,等.生态需水计算的蒙大拿法及其应用[J].水利水电技术，2003,34(11)：15-17.

[2] 王强,梁国华,何斌,等.碧流河水库下游河道生态需水分析及应对措施[J].南水北调与水利科技，2013,11(1)：97-100.

[3] SL/Z 479—2010 河湖生态需水评价导则(试行) [S].北京：中国水利水电出版社，2011.

[4] 陈敏,陈启慧,胡凤姣,等.港口湾水库对下游河道生态径流的影响[J].水电能源科学，2011,29(8)：7-9.

[5] 陈菡,邵东国,吴俊校,等.广东省河道生态基流定量分析研究[J].南水北调与水利科技，2011,9(1)：92-95.

WaterdispatchinDalianFuzhouRiverbasedonecologicalflowprotection

HU Na

(DalianWaterConservancyPlanningandDesignInstitute,Dalian116021,China)

Hydrological method is adopted to analyze all typical sections in Fuzhou River and calculating the ecological base flow to meet basic river channel stability and biological diversity of Fuzhou River. The water dispatch plan on the basis of ecological flow guarantee in all sections and all months under different assurance rates is established accordingly. The plan is in line with local climatic environment conditions, which is operable. It plays an active role to ecological restoration and maintenance of Fuzhou River basin, which provides scientific basis for similar studies.

ecological flow; water flow dispatch; hydrological method; Fuzhou River

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.011.016

TV214

A

2096-0131(2017)011-0059-05