南盘江江边街断面生态环境需水研究

孔 兰，肖许沐 ，胡良和

（1.中水珠江规划勘测设计有限公司，广州 510610；2.水利部珠江水利委员会水生态工程中心，广州 510610）

近年来，河道外不合理取水现象、排污口设置缺乏科学化与规范化、入河污染物总量控制执行力度不够、达标排放监控不严等导致河道水生生物栖息地破坏、生物种类和数量变化等一系列生态环境问题，严重威胁河流生命健康[1-4]。党的十九大庄严承诺中国建设生态文明不会以牺牲生态环境来换取经济的发展[5]。生态环境需水是当前生态学、环境学、水文学等领域的研究热点。在河流健康越发受到人类活动影响的今天，开展河流生态环境需水研究，可以促进解决河道内生态恶化问题，协调社会发展和生态环境之间的平衡关系，维护河流健康发展，有效保障水生生物良好的生境，满足流域水资源合理配置的需求[6-8]。开展本研究，对维护南盘江水生态系统健康发展等具有重要参考意义。

1 研究区概况

南盘江流域地处云贵高原西部，跨云南、贵州、广西三省（自治区），位于东经102°15′～106°27′，北纬23°15′～25°57′，流域面积56 880 km2。南盘江是珠江主源，发源于云南省沾益县马雄山南麓，由北向南流经沾益、曲靖、陆良，折转西到宜良，又转南到开远，然后向东和东北方向进入峡谷，经师宗、罗平县境与支流黄泥河汇合后出云南省境，再沿黔、桂边境至贵州省蔗香（即双江口）与北盘江交汇。流域面积在1 000 km2以上的一级支流有8条，从干流右岸汇入的有海口河、曲江、泸江、清水江共四条，从左岸汇入的有巴盘江、甸溪河、黄泥河、马别河四条。

南盘江江边街水文站（103°41′E，24°03′N）位于云南省弥勒县江边街村，集水面积为24 626 km2。本研究主要分析资料为江边街水文站1956—2010年共55年的逐月实测流量序列，来源于云南省水文局和《中华人民共和国水文年鉴》。

2 研究方法

采用Tennant法、Texas法、月保证率法等研究了维持南盘江流域生态环境健康的生态环境需水量[9-13]。Tennant法，是一种非现场测定类型的标准设定法，它建立了水生生物、河流景观、娱乐和河流流量之间的关系，Tennant法在分析了河流水力断面参数-历史流量百分比的相关性后，取预先确定的年天然径流量的特殊百分数作为河流生态环境需水量的推荐值。Texas法进一步考虑了水文季节变化因素，对各月的流量频率曲线进行计算后，取50%保证率下的月流量的特定百分数作为最小流量，其特定百分数的设定以研究区典型植物以及鱼类的水量需求为依据。月保证率法也是计算河道内生态环境需水量的一个重要方法，以流量长系列中P=90%的流量为生态流量。

3 南盘江江边街断面生态环境需水量分析

3.1 计算步骤

目前我国关于河流健康方面还没有一套切实可行的评价指标体系，本文根据实际情况，把生态环境需水量作为衡量南盘江流域生态环境健康的主要指标，仅采用历史流量法中的逐月频率法计算[14-17]，计算步骤如下：

（1）取每个月系列的多年平均值作为该月的最大生态流量，将其作为生态流量上限，由此得到全年的最大生态流量过程。

（2）取每个月系列的最小值作为该月的最小生态流量，将其作为生态流量下限，由此得到全年的最小生态流量过程。

（3）将每个月系列分别进行P-Ⅲ型配线，选出与经验点据配合最好的理论频率曲线作为该月的流量频率曲线。

（4）本研究将各月径流量50%保证率的10%、30%、60%分别作为本研究生态流量计算结果的方案1、方案2、方案3。

3.2 计算结果

按照上述计算步骤，得到南盘江（江边街站）河道内生态流量及三种方案计算结果，如图1和表1、表2所示。南盘江（江边街站）多年平均径流量较大的月份为6—11月，较小的月份为1—5月和12月；多年最小径流量变化与多年平均径流量变化趋势基本一致；方案1、方案2、方案3中的生态流量较大、较小的月份与多年平均径流量变化趋势基本一致。

表1 南盘江（江边街站）河道内生态流量计算表Table 1 Ecological flow in river channel of Nanpanjiang River(Jiangbianjie station)

表2 南盘江（江边街站）河道内三种方案径流量计算表Table 2 Three solutions run-off calculations in Nanpanjiang River(Jiangbianjie station)（单位：m3/s）

图1 江边街站生态流量图Fig.1 Ecological flow at Jiangbianjie hydrological station

3.3 结果评价

一般河道内径流量为年均流量的10%，是许多水生生物体最低流量限制点；河道内径流量为年均流量的30%～100%，是水生生物体需求从较好到最佳的生存条件范围。借鉴国外Tennant法比较三种生态流量方案的计算结果，Tennant法保护水生态等环境资源的河流流量状况标准见表3。南盘江流域江边街站3种流量方案评价结果见表4。从表4可以看出，若以方案1的标准控制南盘江（江边街站）流量，河流将处于极差至最小状态；而方案2和方案3在汛期、非汛期以及各月基本能使河流等级达到最小至最佳的状态。这说明方案1只能是河流所能承受的极限状态；而方案2和方案3才是河流可能维持正常生态功能的保障。

表3 保护水生态等环境资源的河流流量状况标准表（Tennant法）Table 3 Standard table of river flow conditions for protection of water ecology and other environmental resources(Tennant method)

表4 江边街站各方案逐月流量评价Table 4 Evaluation of the monthly flow of different schemes at Jiangbianjie station

通过上述分析比较，本次计算取各月多年平均值作为最大流量方案（高方案），取方案2作为低流量方案（低方案），高、低方案的均值作为适宜流量方案（中方案），2017年水利部已经批复的《南盘江流域综合规划》成果显示，非汛期江边街站生态流量控制指标为37.0 m3/s。中方案最枯月4月生态流量计算结果为38.9 m3/s，略大于《南盘江流域综合规划》生态流量控制指标，说明本研究中方案中4月生态流量计算结果与《南盘江流域综合规划》生态流量控制指标基本一致。

最终形成维持南盘江（江边街站）河道内生态环境健康的高、中、低三套流量方案，具体结果见表5和图2：高、中、低三套流量方案都可以维持南盘江（江边街站）生态环境健康，高、中、低方案年河道内生态环境需水量分别为6.613×109m3、4.549×109m3、2.486×109m3，高低方案是所需生态流量的极限值，两方案之间为适宜流量范围，中方案是适宜流量的一个代表方案。

表5 维持南盘江（江边街站）生态环境健康的生态流量计算表Table 5 Ecological flow for maintaining healthy ecological environment in Nanpanjiang River(Jiangbianjie station)（单位：m3/s）

图2 维持南盘江（江边街站）生态环境健康的高、中、低流量方案Fig.2 High,medium and low flow options for maintaining a healthy ecological environment in Nanpanjiang River(Jiangbianjie station)

利用月保证率法计算得到南盘江生态流量为135.5 m3/s，年河道内生态环境需水量为4.273×109m3。与中方案的4.549×109m3较一致，说明把中方案作为适宜生态流量的代表方案是合理的。

4 结论

本文以南盘江江边街水文站近55年的流量序列为例，利用Tennant法、Texas法、月保证率法等，研究了维持南盘江流域生态环境健康的河道内生态环境需水量。综合比较各种流量方案，最终确定了高、中、低3套河道内生态流量方案，年河道内生态环境需水量分别为6.613×109m3、4.549×109m3、2.486×109m3。并通过月保证率法进一步验证了把中方案作为适宜生态流量的代表方案是合理的。由于河流健康状况受所在地区气候、下垫面等因素影响，需要对南盘江河道内生态环境需水量做更深入探讨。