石川河流域河道生态需水量分析

徐春燕，刘 俊，曲 艳，张 蓉，詹 牧

（陕西省河流工程技术研究中心，陕西 西安 710018）

1 河道生态环境现状

石川河流域属于严重缺水地区，由于在河流上、中游修建了众多的中、小型水库、引水渠等蓄水工程，地表水开发利用过度，造成干支流河道断流严重，变成季节性河流。目前，石川河干流耀县至阎良段常年断流，河床裸露，河道边界不明显，多处受到非法挖沙、采石的破坏和生活垃圾、各类污水的污染。

支流冶峪河所处沟道狭窄,植被覆盖率90%以上,生态环境良好,河道附近无人居住,也无工矿企业,水质良好,水流清澈,河道内有常流水,水量较少,可以满足生态基流的要求。清峪河河道沿线无堤防互岸工程，河谷多呈“U”字型或宽“V”字型，河道坡度平缓，回弯曲折，宽深不一，安全泄量小，汇流速度快；清峪河流域共有1个排污口，为污水直排，严重影响河道水环境质量，位于照金镇东南出口处；清峪河源头至高尔塬水库河道水为Ⅰ类水，水流清澈，河道内有常流水，水量充足；高尔塬水库坝址截断清峪河后，下游河道水量得不到保证，个别年份处于断流状态。

2 河道生态需水量

2.1 主要控制断面选取

在现有客观条件的基础上，兼顾代表性、可行性、综合性等要求，结合石川河流域已有站点的实际分布，在石川河干支流沿程共设5个控制断面，具体信息见表1。

表1 石川河流域控制断面一览表

2.2 河道生态需水量计算

计算各生态断面的基础流量、河道纳污自净流量以及景观湿地补水量，综合确定断面低限生态流量。其中，基础流量是维持河道基本功能的最小流量，取值为断面多年平均天然流量的10%；河道纳污自净流量是维持河道自净功能的最小流量，依据设计流量法和改进的7Q10法（近十年最枯月平均流量法）的计算结果（采用取大原则）。基础流量和河道纳污自净流量均属于河道内生态需水，两项取最大值即为河道需水量；再加上景观湿地补水，即为断面的综合生态环境流量。

（1）基础流量计算

采用水文学方法——Tennant法计算石川河各河段的基础流量。Tennant方法是在分析历史径流记录的基础上，取天然流量的百分比作为河流生态基础流量，研究表明，多年平均流量的10%为河道生态低限流量。

本次研究中，柳林、耀县（二）和淳化（四）断面的生态基础流量采用各水文站1960年～2015年系列多年平均流量的10%。石川河富平段从20世纪60年代以后，整个河谷地下水位逐年下降，累计下降在20 m以上，至20世纪80年代中期，下降幅度有所缓和，主要原因是开采量和补给量严重不均衡，加上上游桃曲坡水库截流，使得石川河河谷地下水基本没有外水补给。因此，目前石川河富平段常年断流；考虑富平段河流的实际地质情况，以及目前水资源紧缺问题，富平县城断面采用断面上游耀县（二）水文站资料，生态基础流量依据水文站1960年～2015年系列多年平均流量的7%确定。三原县城断面生态基础流量依据断面上游西郊水库断面多年平均流量的10%确定。石川河各河段生态基础流量计算成果见表2。

表2 石川河流域主要控制断面基础流量计算成果 单位：m3/s

（2）河道纳污自净流量计算

河道纳污自净流量依据设计流量法和改进的7Q10法（近十年最枯月平均流量法）的计算结果（采用取大原则）。设计流量法是以达到断面水质目标和污染物控制目标的设计流量作为该断面的纳污自净流量，采用《石川河流域综合规划》研究成果，结果见表3。

表3 2010年石川河重要控制断面水质现状及控制目标表

依据《制定地方水污染物排放标准的技术原则和方法》（GB3839-83）中规定的改进的7Q10法，本研究选取石川河流域三个控制站近10年（2006年～2015年）资料进行统计分析，选择最枯月平均流量作为河道纳污自净流量，计算结果见表4。

表4 石川河流域近十年最枯月流量法计算成果单位：m3/s

结合设计流量法与近十年最枯月平均流量法可得石川河的河道纳污自净流量计算成果，见表5。

表5 石川河流域纳污自净流量计算成果单位：m3/s

（3）景观需水流量

根据调研，石川河流域目前生态景观工程需要外流域调水有三处，分别是富平段的石川河生态公园和温泉湖湿地公园，阎良段的栎阳湖风景区。生态景观需水情况统计表见表6。

表6 石川河流域生态景观需水情况统计表

2.3 河道生态需水量分析

将以上获得的河道内生态基础流量、纳污自净流量以及生态景观补水流量的计算结果相耦合，石川河河道内生态需水量计算结果见表7。

表7 石川河河道内生态环境需水量成果表单位：m3/s

3 措施及建议

通过对石川河流域现状供用水现状调查及河道内生态需水量计算，本文提出以下生态水源配置措施建议：

（1）对缺水流量较小的河段，建议通过压减工农业取水户取水量，用以补充河道内生态用水。

（2）修建地下水库，通过人工调蓄，增大地下水补给途径，涵养水源，从而改善河道生态环境。

（3）通过外流域调水，向石川河河道补水。根据相关规划，2030年，古贤引黄工程建成后将向富平供水4473万m3；引汉济渭调水工程建成后，规划部分水量补给河道生态用水。东庄水库建成后，可以为铜川新区、富平及及工业园区、西咸新区（空港新城和泾河新城）及三原县城提供城镇生活和工业水量2.09 亿 m3。