喀什市吐曼河河道生态流量探析

迈尔丹江·米吉提

（新疆维吾尔自治区喀什水文勘测局,新疆 喀什 844000）

吐曼河水量较小,但开发利用程度较高,为了平衡各家单位用水矛盾,有必要研究分析吐曼河流域河道生态需水量。

1 概况

吐曼河位于新疆喀什地区喀什市和疏附县境内,是一条泉水、雨洪混合补给河流,自源头至红旗水库入库全长81.8 km。流域内有11家用水单位,取水总量为10387.36×104m3,均为农业灌溉。吐曼河历史上即为古老的灌溉绿洲,农牧业生产历史悠久,近年因旱情严重,更加剧了水资源供需趋势。

2 吐曼河生态基流管控目标设定

根据《新疆喀什噶尔河吐曼河“一河一策”方案》制定的生态基流保护基本方略,考虑到吐曼河目前没有特定生态保护目标的敏感生态需水,（没有鱼类产卵期脉冲流量需求,无湿地汛期洪泛过程需求,无荒漠生态满溢与地下水补给等敏感生态需水）,即吐曼河生态流量（水量）主要是不断流河段的生态基流。

2.1 控制断面选择

经现场踏勘调查,按照控制上下游径流变化、把控行政区域边界,有助于分析资料的收集和掌握较大用水节点用水情况的原则,对控制断面进行了优化,吐曼河生态流量控制断面见表1。

表1 吐曼河生态流量控制断面统计表 单位：km

考虑到红旗水库入库河段过水时间的不确定性较大,生态基流分析推求的可操作性差,因此不将红旗水库入库河段列入控制断面。

2.2 目标指标

吐曼河属内陆干旱区,考虑到吐曼河水量较小,且开发利用程度较高,根据《新疆维吾尔自治区河湖生态流量目标制定与保障方案编制提纲》《河湖生态环境需水计算规范》（SL/Z 712-2014）规范要求,吐曼河不断流来水保证率必须在95%以上。即生态基流目标为：95%保证率下吐曼河研究河段常年有水不断流,下游吾其吐玛闸95%保证率全年水量不少于4833×104m3,同时红旗水库满足蓄水要求。

3 流量频率分析

吐曼河虽然流程短,但上下游径流变化仍有明显差别,现分为三段进行分析：

上段：主要指上段的阿克塔什闸-三级电站退水渠区间,该段由于阿克塔什闸引水形成断流,即使在暴雨洪流时有水也很短暂,说明该段河道自身产流能力相对较小；该河段地势相对平坦,河床切割相对浅,植被相对差,该河段处于5 mm径流等值线以下,可以排除不产流的可能性,或区间产流能力与河道下渗相当。

中段：即三级电站退水渠至吐曼河水管站,该河段由于均处于泉水溢出带,沿河水量逐步递增,即从上至下径流沿程增加。

下段：指吐曼河水管站以下河段,即吐曼河水管站至吾其吐玛闸,该河段明显具有渠系化特征。

现以吐曼河末端水管站为分析对象,以邻近的卡浪沟吕克站为参证站,进行不同保证率的生态流量分析。

3.1 吐曼河水管站频率分析

按《河湖生态环境需水计算规范》《新疆维吾尔自治区河湖生态流量目标制定与保障方案编制提纲》 等规范性文件的要求,本次采用水文频率分析方法进行代表站天然径流生态基流的分析计算。

选取吐曼河代表站连续天然径流系列资料进行分析计算,以P-Ⅲ频率曲线进行拟合,先用矩法计算统计参数,再用适线法优选统计参数,适线时着重考虑曲线下部低水点据的拟合以保证生态基流的精度。吐曼河水管站各月频率计算成果见表2。

表2 吐曼河水管站月平均流量频率计算成果

续表2

3.2 卡浪沟吕克站频率分析

采用水文频率分析方法进行代表站天然径流生态基流的分析计算。选取卡浪沟吕克站连续天然径流系列资料进行分析计算,以P-Ⅲ频率曲线进行拟合,先用矩法计算统计参数,再用适线法优选统计参数,适线时着重考虑曲线下部低水点据的拟合以保证生态基流的精度。卡浪沟吕克站各月频率计算成果见表3。

表3 卡浪沟吕克站月平均流量频率计算成果

4 多方法成果比较

4.1 最小流量法

通常选取95%保证率下、年内连续7天最枯流量的平均值作为基本生态环境需水量的最小值。选取吐曼河水管站1990 年~2020 年实测径流资料,对吐曼河水管站径流资料先采用矩法对系列进行统计参数估算,再用适线法选配 P-Ⅲ 型频率曲线,适线时,主要考虑理论频率曲线与经验点据拟合较好为原则（见图1）,从而推求系列统计特征值及不同保证率设计年径流量,见表4。

图1 吐曼河水管站年径流频率曲线图

表4 吐曼河水管站年径流频率计算成果表

选取95%保证率下的典型年,其年内连续7 天最枯流量的平均值为1.18 m3/s,即最小流量法推求的吐曼河水管站生态基流为1.18 m3/s。根据吐曼河水管站监测数据,年内最小生态流量发生在12月,其95%保证率的流量为1.30 m3/s,频率分析法之95%成果与最小流量法成果相对偏差10.2%,由此可见,吐曼河水管站水文频率分析方法之95%成果与最小流量法在“年内最小生态流量”这一成果具有较好的可比性。

同样方法计算求得,卡浪沟吕克站95%保证率下,年内连续7 天最枯流量的平均值为0.907 m3/s。即卡浪沟吕克站最小流量法推求的生态基流为0.907 m3/s。据卡浪沟吕克站监测数据显示,年内最小生态流量发生在1月,其95%保证率的流量分别为0.85 m3/s,频率分析法之95%成果与最小流量法成果相对相差6.7%,由此可见,卡浪沟吕克站水文频率法之95%成果与最小流量法在“年内最小生态流量”这一成果具有较好的可比性。

4.2 Tennant法

根据吐曼河实际情况,选取Tennant法进行成果比较。（1）吐曼河水管站对照

计算得吐曼河水管站不同时段河道内、95%保证率下生态环境状况对应的流量百分比,见表5。

表5 吐曼河不同生态环境状况对应流量百分比统计表 单位：m3/s

表5说明,本次采用频率曲线法进行吐曼河水管站不同时段月平均流量计算,其结果具有一定可比性,目前状况下吐曼河水管站95%保证率生态径流成果对应的河道内生态环境状况为“好”或“很好”；或不同时段河道内生态环境状况对应的流量百分比均可达到Tennant法要求的对应流量百分比（一般要求水文法与 Tennant 法结算结果的偏差度不宜超过 30%）。

（2）卡浪沟吕克站对照

临近水文站卡浪沟吕克站不同时段河道内、95%保证率下生态环境状况对应的流量百分比,见表6。

表6 卡浪沟吕克站不同生态环境状况对应流量百分比统计表 单位：m3/s

表6说明,本次采用频率曲线法进行卡浪沟吕克站不同时段月平均流量计算,其结果与 Tennant 法结算结果具有一定可比性,其95%保证率径流成果对应的河道内生态环境状况为“极好”（平枯水时段）,而丰水时段大都为“中”；不同时段河道内生态环境状况对应的流量百分比均可达到Tennant法要求的对应流量百分比（一般要求水文法与 Tennant 法结算结果的偏差度不宜超过 30%）。

在制定生态基流目标之前,首先优化选取生态基流对应的保证率；通过以上分析,考虑到吐曼河水量较小,且开发利用程度相对较高,根据以上分别运用最小流量法、Tennant 法对水文频率法计算生态流量的比较分析,通过两方法进一步验证水文频率法选取 95%作为生态基流目标是合适的,其生态基流成果是合理的。

5 结语

吐曼河水管站是吐曼河的最末站,研究其生态基流的保证率,也就解决了吐曼河生产与生态用水的矛盾问题。文章根据《新疆维吾尔自治区河湖生态流量目标制定与保障方案编制提纲》《河湖生态环境需水计算规范》设计吐曼河生态基流的保证率及条件,采用最小流量法、Tennant 法进行检验验证,得出选取 95%来水保证率作为吐曼河生态基流目标是科学合理的,为流域水资源优化配置提供了科学依据。