唐河生态流量计算及实施要点分析

丁作民 丁婕

摘 要：宿州市唐河流域是水资源紧缺地区，现有河道控制工程未充分考虑生态环境因素，河流生态流量难以保证，河流环境承载力下降，水资源供需矛盾加剧。该文以唐河流域水文站实测系列流量资料为基础，采用水文学方法分析计算各主要控制断面按旬统计、按月控制的生态流量，为唐河水生态保护提供技术支撑。并提出了增加布设控制断面、仪器设备、设立自动监测站、建设自动监测系统、加强对生态流量的监控和统计等措施，确保唐河生态水量得到基本保证。

关键词：水资源;生态用水;计算;Tennant法;最小流量法;唐河;宿州市

中图分类号 TV211.1文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）19-0108-03

河道保持一定的生态流量是维持河道生态功能的必要条件。宿州市唐河流域水资源相对缺乏，水资源开发利用程度较高，现有控制工程运用未能充分考虑生态环境因素，部分河流、河段内生态用水被挤占，生态流量不足，从而降低了河流水环境承载力，导致水生动植物多样性减少、植被退化、河道断流、水体污染等生态环境问题。

为切实加强水资源的合理开发利用，在充分利用已有的水资源调查评价、水资源综合规划、水量分配方案等研究成果的基础上，全面收集区域内水利工程相关资料和主要河道控制断面的历年水文资料，科学分析河流生态环境和生态需水，分析计算河流主要控制断面的生态流量，合理确定生态流量的大小与流量过程要求，提出生态流量实施方案和保障措施，是十分必要的。

1 研究区域

1.1 区域概况 唐河水系历史上多次调整，现发源于埇桥区灰古镇南，有新河、闫河、岳洪河、北沱河等主要支流4条，以及直入大沟8条，多为雨源型季节性河流。干流有潘集闸、唐河地下涵闸和草沟闸等水工控制建筑物。河道全长105km，集水面积1444km2，其中草沟集以上集水面积836km2。流域面积跨埇桥区、灵璧县、泗县，沿岸区域人口62.3万人，耕地面积6万hm2。流域地形为自西北向东南微倾的平原，地面高程一般为25.0～17.0m（85黄海高程，下同），地面比降在0.08‰～0.05‰。多年平均降水量892mm，降水量年内分配不均，汛期5—9月降水量约占年降水72%，主汛期7—8月降水量约占年降水的42%，非汛期降水量偏少，12月至次年2月一般月降水量在20mm左右。降水量年际变化大，丰水年降水超过1340mm，枯水年仅为485mm，极值比为2.8[1]。多年平均水资源总量3.01亿m3，属安徽省及淮河流域水资源缺乏地区之一，水资源年际变化大、年内分布不均，控制性工程及调蓄能力不足，季节性缺水较为突出。唐河沿线无生活及工业取水口，现有农业取水口27处，水资源开发利用率37.3%，開发程度较高。唐河本干岳洪河口以上现状水质为Ⅲ～Ⅳ类，岳洪河口以下现状水质Ⅳ～Ⅴ类。地表水主要污染物为化学需氧量、总磷等，工业、生活废水为主要污染原因。

1.2 主要水生态问题 唐河为雨源型季节性河流，受气候、降水条件的影响，河流的径流量年内季节性变化较大，年季变化悬殊，全年径流主要集中在汛期，枯水季节流量较小，径流受人工调控程度高。众多闸坝导致了自然河流的非连续化，使得河流由自然生态系统变成受控的“半自然生态系统”，闸上形成河道型水库，改变了许多水文特征，进而影响河流生态系统。破坏了河湖水系的连通性，阻隔了营养物质的输送，改变了河流季节性流量变化，造成水化学形态和生物群落的改变。河段控制工程运用未能充分考虑生态环境因素，生态用水被挤占，已不能满足河道内水生生态环境的最低需水要求，生态流量不足降低了河流水环境承载力，导致生物多样性减少、植被退化、河道断流、地下水水位下降等生态与环境问题。加之流域内地下水开发利用程度较高，宿州城区及灵璧县、泗县县城地下水已严重超采。地下水位快速下降引起河道缺水，导致河湖水体纳污能力下降、水质恶化等问题，已对部分地区造成了环境地质灾害。

2 生态流量计算

生态流量为维持河流生态与环境需要的最小流量，主要针对维持河流自然生态系统最基本的需要[2]。

2.1 断面选择 唐河为雨源型季节性河流，径流量时空分布极不均匀，全年径流主要集中在汛期，枯水季节经常断流，考虑到唐河的实际情况，按天然径流量的10%来控制生态流量现阶段难以实施，故采用实测系列流量资料进行分析。本次计算选取灵璧县境内潘集闸、泗县境内的唐河地下涵和草沟闸作为3个主要控制断面，程刘西桥作为辅助断面进行生态流量计算主要控制断面，其位置如图1所示。

2.2 方法确定 水文学方法以河流历史水文数据为基础，根据简单的水文指标确定河道生态流量;其代表方法有Tennant法、7Q10法、Texas法、NGPRP法和最小月径流量[3]。区域内现有的唐河地下涵水文站具有45年长系列水文资料，满足分析要求，唐河河床形态及湿周等参数不宜确定，且唐河无特殊水生物种，因此本次生态流量计算采用多年平均径流量的10%（Tennant法）和90%保证率最枯平均流量法。按照月平均流量系列和旬平均流量系列，即全年、汛期、非汛期平均流量的10%计算，或全年、汛期、非汛期90%保证率最枯平均流量法分析估算。此次分析采用唐河地下涵水文站1973—2017年逐日系列实测流量资料。对于无实测水文资料的监测断面潘集闸、草沟闸及程刘西桥，采用唐河地下涵水文站实测资料用流域面积比拟法推算。计算公式如下：

Q1=（F1/F2）n×Q2

式中：Q1—监测断面的流量（m3/s）;

F1—监测断面以上流域面积（km2）;

Q2—同一河流另一测流断面流量（m3/s）;

F2—同一河流另一测流断面以上流域面积（km2）;

n—经验指数，可根据本河流或邻近类似河流的实测资料推求，一般可采用0.5～0.7，较小河流采用n≥0.7，本次计算采用0.7。

2.3 计算成果 根据唐河地下涵水文站1973—2017年实测流量资料，分别采用蒙大拿法和90%保证率年最枯平均流量法进行生态流量分析，计算成果见表1。综合分析，采用非汛期月平均流量的10%计算值作为生态流量的控制指标，唐河潘集闸、地下涵、草沟闸控制断面生态流量控制指标分别为0.115m3/s、0.164m3/s、0.264m3/s。辅助断面程刘西桥的生态流量控制指标为0.037m3/s。

2.4 生态流量采用

2.4.1 生态流量可达性 根据径流量分析，现状情况下唐河地下涵水文站28.47%的日平均流量能满足0.164m3/s的控制指标;42.75%的旬平均流量能满足0.164m3/s的控制指标;56.15%的月平均流量能满足0.164m3/s的控制指标。为满足生态流量的要求，需对上下游水闸下泄流量进行调度。

2.4.2 生态流量采用值 根据以上分析计算，结合唐河实际情况，按Tennant法（蒙大拿法）分析计算的流量作为生态流量，各控制断面生态流量采用值见表2。

3 生态流量实施

为保障生态流量，实现唐河4个控制断面流量能够达到其最小生态流量的要求，应以河流主要闸坝断面为控制节点，综合纳污、防洪、灌溉等功能需求，开展生态流量监测，强化闸坝调度管理，合理制定闸坝调度方案，维护河道生态功能。考虑区域水资源丰富程度、闸坝的调蓄能力以及当前水文监测水平，为便于生态流量实施，建议生态水量按旬统计、按月水量进行控制。

3.1 监测措施

3.1.1 监测方法和频次 监测方法采用人工监测与在线监控相结合。监测频次：人工监测一般每10日监测1次，枯水期或突发性水污染期需加大监测频次。对控制断面已有水文站的，结合各断面现有流量监测方式、流量测验仪器设备配备现状，适当增加仪器设备，并按现有流量监测方式测流。对于控制断面目前没有水文站的，建议设立流量自动监测站，建设流量自动监测系统。监测单位负责生态流量监控系统运行维护。

3.1.2 建立生态流量信息管理平台 建立宿州市唐河生态流量信息平臺，建设生态流量信息实时监控系统，满足水资源调度会商环境的需要，实现监测单位与省、市管理部门相关信息系统的互联互通。生态流量信息平台建成后，监测数据直接接入水资源监控系统中，通过平台公布生态流量调度方案。

3.1.3 资料分析与报送 根据监测断面的水位、流量监测成果和控制断面以上水量调查资料，分析计算3个主要控制断面和1个辅助断面的旬、月生态流量和下泄水量，分析计算成果，控制断面以上引进引出调查水量资料。并于每月10日前报送上月资料。

3.2 调度措施 合理制定生态流量的调度方案，现阶段原则上按旬统计、按月控制。加强生态流量监测，建立生态流量实时监测预警机制，在干旱季节，当实时流量小于生态基流控制流量时，适当限制生产用水，适时开闸放水，满足下游生态水量需求。在放水过程中，要充分考虑沿途居民生活用水、工业用水、农业用水及输水损失等因素，当下一个断面达不到生态用水需求时，上游要加大放水量，以满足下游生态用水需求。在干旱缺水、启动抗旱应急响应期间，优先保障抗旱用水。在污染联防期间，以防污调度优先。

4 几点建议

4.1 制度建设 尽快明确“河长制”对各级河长、各相关部门在生态流量实施中的工作职责，并制定相关奖惩措施。尽早编制生态流量调度指导意见，编制唐河流域生态流量管理方案和闸坝调控方案，形成制度化、规范化的工作机制，将河流生态流量保障纳入法制化轨道。

4.2 部门协作 成立河道生态流量控制协调推进领导小组，明确相关人员和部门的职责分工。并要求相关成员单位加强沟通协调，不定期对河道生态流量监测成果进行成果会商，进而更有效地对主要控制断面的流量进行调度。

4.3 效果评估 根据生态流量调度指导意见，建议在唐河开展生态流量调度，并对调度后的河道水文、水质、水生态状况进行监测，开展唐河生态流量水量调度效果评估。

参考文献

[1]陈永华.灵璧县降水特征分析[J].安徽农学通报，2017，23（12）：163-165.

[2]王振根.六安市河流生态流量分析[J].绿色科技，2018，11：18-20.

[3]王琲，肖昌虎，黄站峰.河流生态流量研究进展[J].江西水利科技，2018，44（3）：230-232.

[4]陈昂，温静雅，王鹏远.构建河流生态流量监测系统的思考[J].中国水利，2018，1：7-10. （责编：张宏民）