小清河岔河控制站基本生态需水量分析

2020-01-07张玉江徐银凤

山东水利 2020年5期

张玉江，徐银凤

（1.淄博市水文局，山东淄博 255000；2.济宁市水文局，山东济宁 272000）

小清河发源于济南市区4大泉群，干流自西向东流经济南、淄博、滨州、东营、潍坊5市，于寿光市羊口镇注入莱州湾，全长229km，流域面积10433km2。岔河水文站位于淄博市桓台县马桥镇，处于小清河中游，控制流域面积5114km2，是小清河上重要的控制站。

1 基础资料与还原计算

1.1 基础资料

岔河水文站前身为陶唐口水文站，1951年7月设站，具有长系列水位、流量等水文监测资料，本次计算采用1956—2016年系列径流量资料。

1.2 还原计算

单站径流还原计算遵循水量平衡原理，采用分项调查法，根据实测水文资料和水量调查成果，逐年逐月进行还原计算。水量还原项主要有农业灌溉、工业和生活用水耗水量、水库蓄水变量、河道分洪和跨流域引水量等。岔河水文站上游的济南市、滨州市邹平县的农业、工业生活用水中有大量的黄河水，以及工业生活取用大量的地下水，因此该站实测的地表径流中含有农业用水的引黄尾水、工业生活用水的引黄排水、工业生活用地下水排水，根据山东省水利厅每年发布的水资源公报资料，进行扣除。为反应近期下垫面条件下的径流量，对还原计算资料进行了一致性处理，形成1956—2016年系列径流量成果。

2 基本生态需水量计算分析

2.1 生态需水量的相关概念

根据《河湖生态环境需水计算规范》（SL/Z 712-2014）和第三次水资源调查评价《全国水资源调查评价水生态调查补充细则（试行）》，河道内生态需水量是指为维系河流、湖泊、沼泽给定的生态保护目标，需要保留在河道内的水量，包括基本生态需水量和目标生态需水量。

基本生态需水量是指维持河湖的生态功能不丧失，需要保留在河道内的最小水量及其过程。基本生态需水量是河湖生态需水要求的底限值，包括生态基流、不同时段生态需水量和全年生态需水量等指标。目标生态需水量是指维持河湖给定的生态保护目标对应的生态功能正常发挥，需要保留在河道内的水量及其过程，包括不同时段生态需水量和全年生态需水量等指标。鉴于目前小清河的生态环境保护目标尚不明确，本次只对基本生态需水量进行计算。

2.2 基本生态需水量计算方法选择

根据《河湖生态环境需水计算规范》（SL/Z 712-2014）规定的计算方法，结合岔河水文站具有长系列径流量资料的实际情况，生态基流采用QP法；逐月基本生态需水量采用流量历时曲线法、Tennant法、频率曲线法。

1）QP法。该法又称不同频率最枯月平均值法，以节点长系列天然月平均流量、月平均水位或径流量为基础，用每年的最枯月排频，选择不同频率下的最枯月平均流量、月平均水位或径流量作为节点基本生态需水量的最小值。频率根据河湖水资源开发利用程度、规模、来水情况等确定，宜取90%或95%，本次计算取90%。

2）流量历时曲线法。利用历时流量资料构建各月流量历时曲线，应以90%或95%保证率对应的流量作为基本生态需水量的最小值，本次取90%保证率。以月基本生态需水量为基础，构建不同时段（汛期和非汛期）及全年的基本生态需水量。

3）Tenant法。依据观测资料建立的流量和河流生态状况之间的经验关系，用历时流量资料就可以确定年内不同时段的生态需水量。小清河属于水资源短缺、用水紧张地区河流，根据岔河水文站的径流特征和生态状况，不同流量百分比对应河道内生态状况选择“中”级，枯水段（非汛期）生态需水量对应多年平均天然径流量的10%，丰水段（汛期）生态需水量对应多年平均天然径流量的30%。

4）频率曲线法。用长系列水文资料的月平均流量、月平均水位或径流量的历史资料构建各月水文频率曲线，将90%频率相应的月平均流量、月平均水位或径流量作为对应月份的基本生态需水量，组成年内不同时段的基本生态需水量。

2.3 岔河水文站基本生态需水量

运用上述计算方法，经计算分析，岔河水文站生态基流为0m3/s；流量历时曲线法计算出的基本生态需水量为10819万m3，其中汛期7868万m3、非汛期2951万m3；Tennant法计算出的基本生态需水量为12503万m3，其中汛期10224万m3、非汛期2279万m3；频率曲线法计算出的基本生态需水量为8638万m3，其中汛期5857万m3、非汛期 2781 万 m3。

3 基本生态需水量满足程度评价

将2007—2016年水文系列的实测径流量与生态基流、不同时段（汛期和非汛期）基本生态需水量、全年基本生态需水量进行对比，评价岔河站生态用水满足程度。

具体方法为：如果实测平均流量大于或等于生态基流，则评判为“满足”，否则评判为“不满足”，用满足生态基流的月数占总月数的百分比反应满足程度；同理，得到不同时段（汛期和非汛期）及全年基本生态需水量的满足程度。经计算，岔河水文站生态基流满足程度均为100%；不同方法计算的汛期、非汛期、全年基本生态需水量的满足程度均为100%。

4 结论与建议

4.1 生态基流

本次采用逐月还原径流量资料进行生态基流的计算，由于还原计算过程中需要扣除农业用引黄尾水、工业生活用引黄水及地下水的排水，导致月径流量为“0”，甚至出现负值，因此导致计算的生态基流为“0”。尽管生态基流为“0”，但不是断流也不是河干，水位还可能较高，断面平均水深大于1.5m，因此生态基流还应考虑水位因子。

4.2 基本生态需水量的选用

不同方法计算的不同时段的基本生态需水量相差较大，全年基本生态需水量最大相差29.8%，汛期基本生态需水量最大相差42.7%，非汛期相对较小但最大相差为22.8%。在实际应用中如何选择是需要解决的问题。本文中频率曲线法计算的基本生态需水量偏重于理论，不一定符合实际；Tennant法计算的基本生态需水量，主要为人工经验判定，主观因素较大；流量历时曲线法计算的基本生态需水量采用保证率，更符合实际情况。以此，岔河站的基本生态需水量应选用流量历时曲线法计算的数值，即全年、汛期、非汛期的基本生态需水量分别为10819万m3、汛期 7868万m3、非汛期2951万m3。