拜城县卡木斯浪河生态流量指标探析

李 楠

（阿克苏水文勘测局，新疆 阿克苏 843000）

1 概况

卡木斯浪河发源于哈尔克他乌山带冰川群，流域面积为2280 km2，河流平均宽约0.25 km，全长127 km，平均纵坡27.2‰。该河主要以冰川融水、地下水和暴雨洪水为补给源，其中以冰川融水补给。流域内现有人口为8.77 万人，其中城镇人口为2.28 万人，农业人口为6.49 万人。

2 水资源开发利用分析

2.1 水资源利用情况

拜城县卡木斯浪河上游有卡木鲁克水文站，在卡木鲁克水文站以上14.8 km 建有卡木鲁克引水渠首，设计引水流量0.3 m3/s,控制0.28 万亩灌溉面积，每年2 月～11 月引取河水进行农业灌溉，其余时间不引水,年引水量占总引水量的0.5%；在水文站以下4.8 km 处建有米吉克乡亚塔什引水渠首，主要解决米吉克乡灌区6.5 万亩灌溉面积的农业用水问题，进水闸最大可引水流量8.4 m3/s，年引水量占总引水量的5.2%；在水文站以下8.8 km处建有红旗北干渠渠首，主要解决布隆乡、拜城镇、亚吐尔乡、托克逊乡、赛里木镇等31 万亩农田灌溉用水问题，最大引水流量8 m3/s，年引水量1.62 亿m3，占总引水量的23%。各渠首年径流情况见表1。

表1 卡木斯浪河渠首断面设计年径流量

2.2 河流生态流量（水量）保障现状

拜城县卡木斯浪河流域现状年引水量按照“三条红线”限额水量，控制为2.056 亿m3，2020年总用水量为1.89 亿m3以内。通过调查，卡木斯浪河现状无入河排污口，全年水质达到Ⅱ类。

3 控制断面与计算方法选择

3.1 控制断面选择

本次确定河段起点为卡木鲁克引水渠首以上河段，终点为汇入木扎提河，全长127 km。卡木斯浪河监测水量控制断面为卡木鲁克水文站，引取水量控制断面：一是卡木鲁克引水渠首（永久性水工建筑物取水口），二是米吉克乡亚塔什引水渠首（永久性水工建筑物），三是红旗北干渠引水渠首（永久性水工建筑物）。项目区内除了三座引水渠外，无任何湿地、水源地等保护对象。生态流量目标主要控制断面为卡木鲁克水文站、卡木鲁克引水渠首断面、米吉克乡亚塔什引水渠首、红旗北干渠引水渠首。

3.2 目标指标

河流生态流量（水量）包括两个方面：一是不断流河段的生态流量，二是具有特定生态保护目标的敏感生态需水。卡木斯浪河段是不断流河段，目前没有特定生态保护目标的敏感生态需水，所以，本次只分析不断流河段的生态基流，采用日平均流量评价保障情况。

3.3 计算方法

Tennant 法属于水文学计算法的一种，即将河流多年平均流量的10%～30%作为生态基流，该法适用于水文资料系列较长的河流。流域内的卡木鲁克水文站设立于1956年10 月，是卡木斯浪河水量、水质控制站，具有63年完整实测资料，满足计算要求。

按照《水利水电建设项目水资源论证导则》（SL 525-2011）规定，对于河道生态基流的确定，原则上按多年平均流量的10%～20%确定。

生态流量（水量）：分为冰封期（12 月～3 月）、平水期（4 月～5 月、10 月～11 月）、汛期（6 月～9 月）或汛期、非汛期。计算方法首先选取Q90(频率90%)保证率方法，计算冰封期生态流量（水量）时，只采取长系列水文数据中的12 月～3 月径流数据作为核算依据；计算平水期生态流量（水量）时，只采取长系列水文数据中的4 月～5 月和10 月～11 月径流数据作为核算依据；计算汛期生态流量（水量）时，只采取长系列水文数据中的6 月～9 月径流数据作为核算依据。得到的生态流量（水量）目标应计算占该断面多年平均天然径流量的比值，并与Tennant 法计算结果进行比较，最终确定推荐的生态流量（水量）目标，偏差度不宜超过30%。

4 卡木斯浪河生态流量计算

多年平均径流量的百分率法（Tennant 法）是采用年径流量系列的平均值乘以生态基流百分数得到的，Tennant 法不同河道内生态环境状况对应的流量百分比见表2，生态流量年内丰水期按多年平均的30%计算，年内枯水期按多年平均的20%计算。年内按丰、枯期河道生态需水考虑，相对比较合理。

表2 Tennant 法不同河道内生态环境状况对应的流量百分比

保证率法属水文学计算法的一种，一般采用90%保证率下最枯月平均流量作为生态基流。保证率法比较适合水量较小，同时开发利用程度较高的河流，要求有较长序列（一般不低于30年）的水文观测资料。根据90%保证率的最小月径流量，计算河道最小生态基流量。采用如下计算公式：

式中：Wr为河道最小生态基流量；Min(wil)p=90%为90%保证率的最小月径流量。

本次采用卡木鲁克水文站1956年～2019年的实测径流量资料，选取每年最小月平均流量值，换算成月径流量，计算出各月平均径流量，绘制频率曲线。理论频率曲线采用P-Ⅲ型曲线，频率计算的均值采用63年年径流量的算术平均值，CV、CS值采用适线法确定，并在适线时，考虑理论频率与经验点拟合较好，同时也兼顾到统计参数的确定和推求最小月径流量是否合理。通过公式（1）计算，得到90%保证率的最小月径流量，计算Q90 月均流量占同时段多年平均流量百分比，用Tennant法比较卡木鲁克站Q90 月均流量，确定卡木鲁克断面生态流量目标值。

卡木斯浪河第一段为卡木鲁克水文站以上河段，（经资料分析卡木鲁克渠首引水量占渠首的引水量的0.5%，可以忽略不计，选用水文站的资料作为下泄流量计算）。

卡木鲁克渠首Q90 引水后下泄流量（按卡木鲁克水文站Q90月均流量计算）为2.87 m3/s；卡木鲁克渠首Q90 下泄流量占同时段多年平均流量百分比，按照卡木鲁克渠首Q90 下泄流量占卡木鲁克站的各时段多年平均流量一个百分比值；卡木鲁克渠首确定生态流量目标值冰封期（12 月～3 月1.08 m3/s）、平水期（4 月～5 月4.77 m3/s、10 月～11 月14.46 m3/s）、汛期（6 月～9 月1.82 m3/s）采用卡木鲁克站确定生态流量目标值占百分比和各时段多年平均流量的乘积。

米吉克乡亚塔什引水渠首Q90 引水后下泄流量：米吉克乡亚塔什引水渠首用水量占渠首引水量的5.2%，选用卡木鲁克站各时段多年平均流量值乘以94.8%得到米吉克乡亚塔什引水渠首Q90 下泄流量值；米吉克乡亚塔什引水渠首确定生态流量目标值冰封期（12 月～3 月0.54 m3/s）、平水期（4 月～5 月1.62 m3/s、10 月～11 月0.65 m3/s）、汛期（6 月～9 月4.12 m3/s）。采用米吉克乡亚塔什引水渠首Q90 下泄流量（按94.8%计算）米吉克乡亚塔什引水渠首下泄断面确定生态流量目标值占百分比的乘积。

红旗干渠引水渠首Q90 引水后下泄流量:根据实测引水资料算出引水百分比为23%，其中（12 月～3 月占2%）、（4 月～5月占5%、）、（10 月～11 月占2.0%）、（6 月～9 月占14.0%）。

根据米吉克乡亚塔什引水渠首的引水量百分比（5.2%）和红旗干渠引水渠首引水比（23%）得到两渠首共引水比值为28.2%，红旗干渠引水渠首Q90 下泄流量（按卡木鲁克站Q90下泄流量71.8%计算）；红旗干渠引水渠首确定生态流量目标值冰封期（12 月～3 月0.41 m3/s）、平水期（4 月～5 月1.23 m3/s、10 月～11 月0.5 m3/s）、汛期（6 月～9 月3.12 m3/s）。采用红旗北干渠引水渠首Q90 下泄流量（按木鲁克站Q90 下泄流量71.8%计算）红旗干渠引水渠首下泄断面确定生态流量目标值占百分比的乘积。

计算成果见表3。项目区生活用水不从河道取水，下泄生态流量时段均超过生态流量目标值，对90%生活供水、75%工农业供水基本没有影响。

表3 频率90%各时段月均流量表

由表3 可知，卡木鲁克引水渠首和卡木鲁克水文站控制流量一样，12 月～3 月断面控制流量1.08 m3/s，4 月～5 月断面控制流量4.77 m3/s，6 月～9 月断面控制流量14.5 m3/s，10 月～11 月断面控制流量1.82 m3/s；亚塔什引水渠首断面12 月～3 月断面控制流量0.54 m3/s，4 月～5 月断面控制流量1.62 m3/s，6 月～9月断面控制流量4.12 m3/s，10 月～11 断面控制流量0.65 m3/s；红旗干渠引水渠首断面12 月～3 月断面控制流量0.41 m3/s，4月～5 月断面控制流量1.23 m3/s，6 月～9 月断面控制流量3.12 m3/s，10 月～11 断面控制流量0.50 m3/s。

5 结语

经过两种方法分析探讨：确定卡木鲁克引水渠首、卡木鲁克水文站断面枯水期（10 月～3 月）河道生态需水日均流量为2.87 m3/s～3.45 m3/s,丰水期（4 月～9 月）河道生态需水日均流量为5.69 m3/s～14.5 m3/s。米吉克乡亚塔什引水渠首断面枯水期（10 月～3 月）河道生态需水日均流量为2.72 m3/s～3.27 m3/s,丰水期（4 月～9 月）河道生态需水日均流量为5.39 m3/s～13.8 m3/s。红旗北干渠渠首断面枯水期（10 月～3 月）河道生态需水日均流量为2.06 m3/s～2.48 m3/s,丰水期（4 月～9 月）河道生态需水日均流量为4.09 m3/s～10.4 m3/s。计算方法供同类项目进行借鉴。