基于Tennant法的白杨河生态基流分析评价

2020-09-02邸飞艳

广西水利水电 2020年4期

邸飞艳

（新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000）

新疆克拉玛依市存在水资源分布不均、开发程度高等多重因素，导致人与自然争水现象日益突出，水土流失，水污染加剧，水生物多样性减少，部分河流经常出现干涸、断流和水环境容量减少，水生态不断恶化，河流水体功能严重受损。确定河流生态水量是“开展河（湖）健康评估”工作的重要基础，既是流域合理分水的前提，也是维护河湖自然生态健康、加强生态文明建设的关键。

1 区域概况

白杨河又名纳木郭勒河，发源于齐吾尔喀叶尔山东南坡，流域东、西分别与和布克河和额敏河流域接壤；上游为额敏县、托里县与和布克赛尔蒙古自治县的界河，下游流经克拉玛依市，尾闾为艾里克湖。河流全长170 km，山口以上河长69 km，集水面积2008 km2，多年平均年径流量为2.45×108m3。

730 水文站位于白杨河出山口处，观测项目有水位、水温、流量。该站设立于1963 年12 月30 日，1964 年1 月1 日起刊布资料，1968 年4 月14 日下迁7 km改名为渠首站，在同年12月撤销，1990年水文站恢复观测。该站具有1964-1968 年、1990-2017年不连续的33 年水文资料。白杨河进库站位于730水文站下游约43 km处，观测项目有水位、流量、泥沙、气温、水温等。该站设立于1971 年12 月31日，1994 年遇特大洪水，测桥被冲垮、断面加宽，测流设施遭到破坏，无观测资料。该站于2005 年撤销，有1972-2005年不连续的33年水文资料。

2 生态基流计算

河道生态基流是指为维持河流基本形态和生态功能、防止河道断流、避免河流水生态系统功能遭受无法恢复的破坏的河道内最小流量。

2.1 计算方法选择

目前，国内外河流生态基流计算方法大体上可以分为4 类，即水文学方法、水力学方法、栖息地偏爱法及综合法[1，2]。目前国内计算生态基流多用水文学方法，这种方法以历史流量为基础，根据水文指标来设定河流流量，直接获取历史流量中天然径流量的百分数作为河道生态需水量的推荐值。水文学方法主要有Tennant法、流量历时曲线法、保证率法、最枯月流量法和7Q10法等，本次计算白杨河生态基流选择Tennant 法，该计算法适用于流量比较大且水文资料系列较长的河流[3，4]。

2.2 计算节点选择

计算节点应根据生态环境保护要求和基础资料条件，选取具有代表性的河流控制断面，节点宜选取在水文监测断面，水质控制断面、水功能区控制断面，重要水利工程控制断面，重要城市控制断面，重要生态环境敏感保护目标河段等。

克拉玛依白杨河为常年性河流，白杨河生态基流分析的节点为重要水利工程控制断面，自上而下分别有：白杨河水库、白杨河龙口渠首及艾里克湖入湖口。

2.3 生态基流的确定

Tennant 法是将河流多年平均流量的10%～30%作为生态基流。由于白杨河下游没有监测断面，白杨河水库断面至白杨河龙口渠首断面和艾里克湖入湖口断面距离分别为30、50 km，按径流损失率0.183%/km 进行计算，由于白杨河流域地处北方干旱区，属缺水地区，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，故本方案将多年平均天然径流量的10%作为生态流量的基值。白杨河水库断面、白杨河龙口渠首断面、艾里克湖入湖口断面生态基流流量分别为0.36、0.34、0.32 m3/s。

本次根据Tennant 法确定的最小生态流量基值，考虑到维持水生生态系统稳定需水过程的要求，同时结合河段水生态环境恢复等，确定河段生态基流按照丰水期（6～9 月）为引水断面多年平均流量的20%，其余月份为引水断面多年平均流量的10%进行运行调度（见表1）。

时段生态基流标准白杨河水库断面生态基流白杨河龙口渠首断面生态基流艾里克湖入湖口断面生态基流枯水期10月～次年5月年均流量的10%0.36 0.34 0.32丰水期6～9月年均流量的20%0.72 0.68 0.64

3 现状达标情况评价

运用Tennant法对水生生态需水量满足程度进行评价。该方法的推荐标准见表2。工程执行生态调度后，不同来水频率白杨河水库断面、白杨河龙口渠首断面（由于资料有限，不做保证率分析）和艾里克湖入湖口渠首断面（由于资料有限，不做保证率分析）各月下泄流量占该断面多年平均流量的百分比、以及采用Tennant法复核情况分别见表3、表4。

流量状况描述泛滥或最大最佳范围很好好良好一般或较差差或最小极差推荐的基流（10月～次年5月）占平均流量的百分比/%推荐的基流（6～9月）占平均流量的百分比/%200（48～72/h）60～100 40 30 20 10 60～100 60 50 40 30 10 0～10 10 0～10

由表3、表4 可以看出，各断面在50%来水条件下，6～9月能够满足20%的生态基流，10月～次年5月部分月份满足10%的生态基流要求，在枯水年90%来水条件下，部分月份满足生态基流要求。说明白杨河水库调度运行方式未按照生态基流调度运行，白杨河水库部分月份无下泄生态流量，对下游生态造成严重破坏，建议各引水渠首按生态基流调度运行，使河道水文情势变化基本可满足水生生态保护流量要求，改善河段水环境。

月份10%保证率下泄流量/（m3/s）月平均流量占多年平均流量的百分比/%50%保证率下泄流量/（m3/s）月平均流量占多年平均流量的百分比/%90%保证率下泄流量/（m3/s）月平均流量占多年平均流量的百分比/%1234567891 0 000 000极差极差极差最大最大000 0004 5极差极差极差很好最佳范围最大最大最大000 0001 8极差极差极差一般良好好最佳范围很好最佳范围最佳范围11 12 5.61 35.87 26.40 7.13 5.58 5.29 4.43 5.69 2.85 109 150 383 450 619 461 337 633 426 2.30 15.05 7.51 3.03 1.26 2.52 1.95 2.71 1.41 63 109 191 140 220 148 302 211 0.92 6.15 2.69 1.25 0.49 1.14 0.83 1.23 0.66 26 39 79 54 99 63 137 99最佳范围

月份 1 2 345678 9 1 0白杨河龙口渠首断面下泄流量/（m3/s）月平均流量占多年平均流量的百分比/%艾里克湖入湖口断面下泄流量/（m3/s）月平均流量占多年平均流量的百分比/%极差极差极差很好良好最大2.54 6.25 6.94 5.19 3.94 4.92 0.84 2.40 1.27 0 0 04 9 0 0 04 7极差极差极差很好一般最佳范围最佳范围最佳范围11 12 26 101 328 437 429 64 267 190 2.44 6.02 6.69 5.00 3.79 4.74 0.80 2.31 1.22 25 97 316 421 413 61 257 183最大

4 结论与建议

4.1 结论

采用Tennant 法对克拉玛依市白杨河生态基流进行分析，分析节点自上而下分别为白杨河水库、白杨河龙口引水渠首、艾里克湖入湖口，得到以下结论。

（1）经分析比较，认为选取的计算断面，6～9月下泄生态基流为引水断面多年平均流量的20%，10月～次年5 月下泄生态基流为多年平均流量的10%是合理的，也是合适的。即白杨河水库断面6～9月为0.72 m3/s，10月～次年5月为0.36 m3/s；白杨河龙口断面6～9 月为0.68 m3/s，10 月～次年5 月为0.34 m3/s；艾里克湖入湖口断面6～9月为0.64 m3/s，10月～次年5月为0.32 m3/s。

（2）各断面在50%来水条件下，6～9 月能够满足20%的生态基流，10月～次年5月部分月份满足10%的生态基流要求，在枯水年90%来水条件下，部分月份满足生态基流要求。