西泉眼水库生态环境流量初步测算与分析

关万彬

(哈尔滨市西泉眼水库管护中心，黑龙江 哈尔滨 150300)

阿什河流经哈尔滨市阿城、香坊、道外三个城区后入松花江，城乡排污造成阿什河水环境质量下降，尤其枯水期更为严重。西泉眼水库作为阿什河上游唯一的一座控制性工程，生态环境流量的确定直接影响下游河道的纳污能力和水环境质量。本文采用多种方法测算西泉眼水库生态环境流量，并进行比较分析，为合理确定西泉眼水库生态环境流量、科学调度水库放水量、改善下游水环境提供依据。

1 工程概况

西泉眼水库是大(2)型水库，工程设计标准为100 a一遇，如果水库溃坝，下游哈尔滨市阿城区、香坊区、道外区的损失将特别严重，所以按10 000 a一遇洪水校核。西泉眼水库枢纽建筑物包括土石坝、河岸式溢洪道、输水洞、电站四部分。拦河坝坝高29.10 m，坝顶高程215.10 m，总库容4.78亿m3。防洪高水位212.10 m，防洪库容0.88亿m3；校核洪水位214.25 m，调洪库容1.89亿m3；兴利水位209.90 m，兴利库容2.45亿m3。水库水面面积为37.39 km2，坝址以上集雨面积1151.00 km2，占阿什河流域的32%。西泉眼水库建成运行以来，在下游防洪除涝、灌区农田灌溉、河道生态供水、水库养鱼、电站发电等方面，社会和经济效益都非常显著[1-2]。

2 生态环境流量计算

2.1 采用Tennant法计算

按照《河湖生态环境需水计算规范》(SL/Z 712—2014)[3]的规定，采用Tennant法进行计算，通过观测资料将河道流量与河流水生生物栖息地状况建立经验关系，然后用历史流量资料分析计算得出不同月份的水生生态需水量，运用占水库多年平均流量的百分比，评估水库下游河道流量状况评估标准见表1。

表1 下游河道流量状况评估标准(Tennant法) %

根据西泉眼水库近年实际运行水文资料，水库坝址处2004—2016年的平均年流量为7.25 m3/s，各月平均流量见图1。

图1 西泉眼水库坝址处月平均流量

由图1可知，10月—次年3月为较枯月份，4—9月为较丰月份。当西泉眼水库出库流量达到不同状态时，计算得出其生态环境流量，见表2。

表2 西泉眼水库出库生态环境流量 m3·s-1

2.2 近10 a最枯月平均流量法

依据规范SL/Z 712—2014，采用近10 a最枯月平均流量法，通过对现有水文资料分析计算，西泉眼水库坝址处2007—2016年每月入库流量见表3。入库流量中每年最枯月平均流量见表4。

表3 西泉眼水库入库流量 m3·s-1

表4 入库流量中每年最枯月流量 m3·s-1

近10 a最枯月流量的最小值为0.10 m3/s，出现在2009年2月，故坝址处基本生态环境流量最小值为0.10 m3/s。

3 生态环境流量分析3.1 设计生态环境流量情况

《西泉眼水库工程初步设计》中的近期环境用水量为0.2亿m3/a，远期环境用水量为0.1亿m3/a。

3.2 水库运行情况

每年5—8月为灌溉期，西泉眼水库向下游河道的放水流量约为15～30 m3/s。每年9月—次年4月为非灌溉期，西泉眼水库利用水电站小机组发电尾水，为水库下游河道生态环境用水进行补水。西泉眼水库小机组额定发电流量为1.18～1.70 m3/s，按最小流量1.18 m3/s计算(实际放水流量>1.18 m3/s)，每年9月—次年4月非灌溉期西泉眼水库为下游河道生态环境用水补水量不低于0.2447亿m3，多于设计要求的生态环境用水。

对水库初步设计39 a水文系列中12月、1月、2月三个月的水文资料进行统计，三个月各月平均流量高于1.18 m3/s的只有2 a，56%的月份月平均流量低于0.5 m3/s。可以看出，西泉眼水库为下游河道提供不低于1.18 m3/s的生态环境流量，对下游河道生态和环境改善起到了非常积极的作用[2-3]。

3.3 生态环境流量测算结果分析

规范计算、设计批复及实际运行的水库下游河道生态环境流量结果比较见表5。

表5 生态环境流量结果比较 m3·s-1

通过对各项生态环境流量比较可以看出：运用Tennant法计算最小生态流量为0.72 m3/s，近10 a 最枯月平均流量法计算最小生态流量为0.10 m3/s，初步设计批复的生态环境流量为0.32～0.63 m3/s，与Tennant法计算结果较为接近。从水库实际运行情况看，其下泄流量1.18 m3/s 满足规范计算最小生态环境流量的要求。

4 结 语

由于目前资料有限，现只能运用规范SL/Z 712—2014的“Tennant法”和 “近10 a最枯月平均流量法”对西泉眼水库下游河道生态环境流量进行初步计算分析。

按照Tennant法计算得到最小生态环境流量为0.72 m3/s；根据近10 a最枯月平均流量法计算得到西泉眼水库坝址处生态环境最小流量为0.10 m3/s。应用规范计算的结果与设计批复的生态环境流量0.32～0.63 m3/s较为接近。西泉眼水库实际运行的下游河道最小下泄流量为1.18 m3/s，均大于规范计算和设计要求的生态环境流量。与对水库设计39 a水文系列中12月、1月、2月三个月的水文资料进行统计分析的结果相比，通过修建水库科学调度为下游河道提供生态环境流量，对下游河道生态和环境改善起到了非常积极的作用。