乾佑河柞水段生态流量分析

胡 微

2017年6月印发的《商洛市全面推进河长制实施方案》中提出保证河流基本生态流量。柞水县城位于乾佑河，县城的供水、旅游及中药材的发展是柞水的主导产业，也离不开水。乾佑河是柞水工业、农业、旅游及县城生产生活重要的取水水源。为了确保生产生活用水需要，又能确保乾佑河生态不受影响，本文分析了乾佑河的生态流量，为各级水行政主管部门在准确决策批复河道取用水方面提供技术依据。

1 乾佑河概况

乾佑河发源于海拔2568.7 m的秦岭主脊南坡的陈家沟脑，河源段称太峪河。为旬河一级支流。流域面积2504.8 km2，河长148.3 km，比降11.9‰，高差1776.4 m。

乾佑河的支流较多，其中，长度在25 km以上的支流有11条；长度在10～25 km的干沟有34条；长度在1～10 km的支沟有77条。两岸支流分布比较对称，左岸有23条，右岸有21条。

由于受地质构造条件的影响，河谷形态为“串珠”状。从河源至营盘，为峡谷，河谷最宽不过20 m，为花岗岩山体，砾石河床，比降大。从营盘至下梁，为宽谷，宽约150 m～300 m，比降1/200～1/300，山丘为沉积岩，柞水县城坐落于此。从下梁至回龙，河谷缩窄，宽度在40 m左右，比降小，水流较缓。回龙至鱼洞峡，属宽谷段，宽度在150 m左右。鱼洞峡至青泥湾至小河口段又为峡谷段，两岸山岭为石灰岩，河道进入深邃的峡谷中。

2 柞水水文站资料情况

柞水水文站设立于1980年7月，位于柞水县乾佑镇，为国家基本水文站，为乾佑河干流控制站，控制流域面积457 km2，占乾佑河流域面积的20.5%，控制河长36.5 km，占乾佑河总河长的26.1%。主要监测项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、墒情等。

截至2016年，累积资料系列36年，资料观测完整，系列连续。资料经过在站整编，商洛局审查，省水文局复审，流域汇编。资料可靠。流域内人类活动影响小，系列一致性好。经分析系列均值累积曲线至2000年以后均值趋于稳定，系列长度达11年。经分析变差系数CV累积曲线Cv值，随着系列的增长，Cv趋于稳定，说明系列具有代表性。

图1 柞水径流量均值累积曲线

图2 柞水站径流量变差系数CV累积曲线

3 乾佑水文站年径流分配

表1 柞水水文站年径流分配比例

春季3～5月，径流量占年径流17.4%；夏季6～8月，径流量占年径流42.6%；秋季9～11月，径流量占年径流34.3%；冬季12、1～2月，径流量占年径流5.7%。汛期5～10月，径流量占年径流量80.5%，非汛期11～12月、1～4月，径流量占年径流量19.4%。径流分配极为不均匀。

4 柞水站生态流量分析

采用《建设项目水资源论证培训教材》（水利部水资源管理司、水利部水资源管理中心编著，中国水利水电出版社）提供的方法进行分析计算。

主要方法有：历史水文资料法、水力学计算法、生境研究法和综合法等四类。本文采用历史流量法进行分析。历史流量法应用于无特定生态需水目标的水域生态需水量的计算，其强调的是借助历史水文资料而开展生态水的分析方法。

（1）7Q10法

图3 柞水水文站年平均流量频率曲线图

将90%保证率最枯连续7天的平均水量作为河流生态水量的极限流量条件。90%保证率流量为1.94 m3/s。连续7天的平均流量为1.74 m3/s。

（2）近10年最枯月平均流量法

柞水站2007～2016年的10年月最枯流量见表2。

表2 柞水站2007～2016年的10年月最枯流量

连续10年最枯月平均流量为0.79 m3/s。

（3）90%保证率最枯月的平均流量法

图4 柞水站年最小月平均流量频率曲线90%保证率月最枯流量为0.34 m3/s。

（4）蒙大拿法

蒙大拿法是美国常用的方法，采用年平均流量的10%为退化的或贫瘠的栖息地条件，年平均流量的20%提供保护水生栖息地条件。

2011年颁布的SL525-2011《水利水电建设项目水资源论证导则》规定：河流生态环境需水量原则上不应小于多年平均流量的10%～20%确定。柞水站多年平均流量为4.38 m3/s，10%流量为0.44 m3/s，15%流量为0.66 m3/s，20%流量为0.88%。

（5）Texas法

Texas法是将50%保证率下的月流量作为各月生态水量的计算基础。见表3。

表3 柞水站各月不同保证率径流量

50%保证率下的月流量为0.67 m3/s。

（6）NGPRP法

NGPRP法主要是将已有的系列水文资料划分为干旱、湿润和标准年状态，以标准年年均90%保证率流量作为最小流量的基础值。主要考虑河流水生物（尤其是鱼类）栖息环境的生态水量计算的方法。保证率大于25%为丰水年，25%～75%为标准年，小于75%为枯水年。

柞水站标准年年平均流量介于2.64～5.39 m3/s之间，标准年90%保证率流量为2.64 m3/s。

图5 乾佑站标准年流量频率曲线

5 成果的采用

表4 柞水站不同方法计算生态流量结果一览表

各种方法的适用性分析：

（1）7Q10法的适用性：对于秦岭南山受降水影响的河流，径流量受降雨影响，降水充沛，则径流量大；干旱少于雨，则径流补给为地下水。柞水水文站以上山体为花岗岩，岩层渗透系数5×10～2×10 cm/s。故此，最枯连续7天的平均水量作为生态水量不适应于秦岭河源段河流。

（2）近10年最枯月平均流量法的适用性：秦岭河源段灾害发生频繁，降水的10年的周期性不明显，从分析的径流量积差累积曲线和变差系数Cv来看，系列必须在30年以上，才能反映出系列的丰、平、枯变化，故采用近10年最枯月平均流量作为生态流量也不符合秦岭南麓河源段河流。

（3）90%保证率最枯月的平均流量法的适用性：柞水处在秦岭山腰段，是洪涝灾害与干旱交替发生的地区，干旱在年内任何时间段都可能发生。故采用90%保证率最枯月的平均流量法作为生态流量也不符合乾佑河的特点。

（4）蒙大拿法的适用性：从分析的结果来看，采用年平均流量的10%为退化的或贫瘠的栖息地条件作为生态水量，柞水处在旅游发展的重要区域，用此法确定生态流量明显偏低；采用年平均流量的20%提供保护水生栖息地条件，主要是考虑保护水生鱼类资源的条件，对于乾佑河来说除人工养殖冷水鱼外河道无水生鱼类保护的要求。采用年平均流量的15%作为生态水量较为合理，即乾佑河柞水站按多年平均流量15%等于0.66 m3/s作为生态流量。

（5）Texas法的适应特点：Texas法是将50%保证率下的月流量作为各月生态水量的计算基础。经对柞水站各月平均流量进行频率分析，见表3。从表3可以看出，由于年内分配的不均，对流量影响很大，50%保证率月中只有2月份的流量最小，以最小值作为生态流量满足全年的水量保证，科学可行。

（6）NGPRP法的适应特点：此法主要考虑河流水生物（尤其是鱼类）栖息环境的生态水量计算的方法。乾佑河无水生物（尤其是鱼类）栖息环境保护，不推荐此法。

综上，蒙大拿法的15%水量和Texas法适用于乾佑河生态水量的确定。

6 结论和建议

通过采用各种方法对柞水水文站生态流量进行分析，得出和确定了乾佑河生态流量数值。从长期对乾佑河的驻守监测情况分析，基本符合柞水站断面流量的实际情况。推荐乾佑河在河长制管理中采用此值。结果可为乾佑河流域进行取用水水资源论证提供依据。