蒙江流域生态径流量的定量计算_张巍

Ｂ ＢＭ 等 。 近些年来 ， 我国 河 流 生 态 径 流 研 究 主 要 集 中 在 北 方 地 区 ， 对南方湿润地区的 河 流 关 注 较 少 。 虽 然 南 方 湿 润 地 区 水 资 源 但是 从 ２ 副热带高压在南方稳 总量丰富 ， ０ １ １年８月１ ３ 日 起， 定维持 ， 四川盆地 、 江 南、 华 南 等 地 饱 受 高 温 之 苦， 贵州全省大 部干旱持续发展 ； 伴随着人口地不断 增 长 、 经济地不断发展， 生 产和生活用水急剧 增 加 ， 水 资 源 浪 费 十 分 严 重， 再加上各种有 害物质对水体的污 染 ， 导 致 水 环 境 不 断 恶 化， 生态环境频频遭 到破 坏。本 文 以 贵 州 蒙 江 为 例， 根据八茂站４ ３年实测流量系 列计算断 面 生 态 流 量 ， 通过定量比较７ 最 Ｑ １ ０ 法、 ＮＧ Ｐ Ｒ Ｐ 法、 小月平均流量法 、 逐月最小生态径流 量 法 、 逐月频率计算法， 并 采用 Ｔ 估算出该河道 ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ法对上述方法的合理 性 进 行 检 验 ， 的生态径流量 ， 对于 今 后 保 持 河 流 生 命 健 康 、 合理地整体开发 蒙江流域水能资源 ， 具有一定的参考价值 。
１． １ Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ法
［１］ ， Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ法由美 国 Ｄ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ于 １ ９ ７ ６年首次提出 １
蒙江流 域生态径 流 量 的 定 量 计算 张 巍 陆 宝 宏 开始应用于 美 国 中 西 部 。Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ法 将 全 年 分 为 ２ 个 计 算 时 根据多年平均流量百分比和河道内 生 态 与 环 境 状 况 的 对 应 段， 直接计算维持河道一定功能的 生 态 与 环 境 需 水 量 。Ｔ 关系 ， ｅ ｎ － 河道内不同流量百分比和与之 对 应 的 生 态 与 环 境 状 ｎ ａ ｎ ｔ法中 ，
表 １ Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ法中不同流量百分比对应的河道内生态环境状况 Ｔ ａ ｂ ． １ Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ ｐ ｇ ｇ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｐ ｇ 流量等级 推荐的基流百分比标准 流量等级 推荐的基流百分比标准 描述 最大流量 最佳流量 极好 很好 多水期 ２ ０ ０ 少水期 ２ ０ ０ 描述 良好 中等或差 最小 极差 多水期 ２ ０ １ ０ １ ０ ０ ＜１ 少水期 ４ ０ ３ ０ １ ０ ０ ＜１
我国 河流 生态 需水研究 主要集 中在 北 方 地 区 ， 对南方湿润地区的河流关注较 少。以 蒙 江 为 例， 运用最小月 摘 要 ： 平均流量、 改 进的 ７ 逐 月 最小 生态径 流 量等方 法计算 了 八茂站 的 最 小 生 态 径 流 ， 并通过与 Ｔ Ｑ １ ０、 ＮＧ Ｐ Ｒ Ｐ、 ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ法 对 比 分析 ， 选择 逐 月频 率 计算法计算 了 八茂站 的 适 宜 生态径 流 ， 最后通过几组数据的分析， 提出蒙江八茂站的最小生态径流
［ １］
８］ ８］ 、 、 逐 月 频 率 计 算 法［ 新逐月频率计算 最 小 生 态 径 流 计 算 法［ ８］ ９， １ ０］ ， 法［ 等； 二 是 基 于 水 力 学 基 础 的 水 力 学 法［ 如Ｒ ２ Ｃ Ｒ Ｏ Ｓ Ｓ ９］ ， 法、 湿周法等 ； 三是基于生物 学 基 础 的 栖 息 地 法 ［ 如Ｉ 河 Ｆ Ｉ Ｍ（ ９］ 、 ， 道内流 量 增 加 法 ） 四 是 整 体 分 析 法［ 如 Ｃ Ａ Ｓ Ｉ Ｍ Ｉ Ｒ 法 等；
以河流最小月平 均 实 测 径 流 量 的 多 年 平 均 值 作 为 河 流 的 基本生态环境需水量 。 取计算公式为 ：
ｎ
Ｗｂ ＝
Ｔ ８ － （ ｍ ｉ ｎ Ｑ ０ ×１ ｉ ｊ） ∑ ｎｉ ＝１
（ ） １
３ ； 式中 ： 亿ｍ Ｗｂ 为河流基本生 态 需 水 量 ， Ｑ ｉ ｊ 表 示 第ｉ 年 第ｊ 个 ３ ６ ／ ； ； 取值为３ 月的月均流量 ， ｍ ｓ Ｔ 为换算 系 数 ， １． ５ ３ ６×１ ０ ｎ为
３ 经计算最小生态径流量为 ４ 占多年平均实测径 ４． ４亿 ｍ ，
６ ０～１ ０ ０ ０～１ ０ ０ ６ ４ ０ ３ ０ ６ ０ ５ ０
一般 情 况 下， 河流水生生物生产量与水体水 据调查研究 ， 量之间关系如下 ： 河道 内 径 流 为 多 年 平 均 河 道 流 量 的 ６ 大 ０％ ， 多数水生生物在主要生长期具有优良 至 极 好 的 栖 息 条 件 ； 河道 这是保持大多数水生动物 内径流为多年平均河道流量的 ３ ０％ ， 有良好的栖息条件 所 需 要 的 水 量 。 河 道 内 径 流 为 多 年 平 均 河 是大多数水生生物生存所需的最小水量 。 道流量的 １ ０％ ，
３ ６
（ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ７ ２ ２ ８ ４ ２ ０ １ ３ ０ ４ ０ ０ ３ ６ ０ ４ － － －
中国农村水利水电 ·２ ０ １ ３ 年第 ４ 期
蒙江流域生态径流量的定量计算
２ 张 巍１， 陆 宝 宏１，
（ ） １．河海大学水文水资源学院 ，南京 ２ １ ０ ０ ９ ８； ２．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 ，南京 ２ １ ０ ０ ９ ８
。蒙江 干 流 全
２ 。 长２ 落差 ９ 流域面积 ８ ３ ７． １ｋ ｍ， ３ ８． ５ｍ， ６ ５ ０ｋ ｍ
生态径流量的实 质 上 就 是 维 持 生 态 系 统 生 物 群 落 和 栖 息 环境动态稳定所 需 的 水 量 。 最 小 生 态 径 流
［ ２］
涉及的是生态系
统中的生物 ， 是维 持 关 键 物 种 存 在 所 需 的 最 小 水 量 。 此 时 ， 虽 然关键物种没有 消 亡 ， 但 是， 其 数 量 减 少， 生 理 活 动 受 到 限 制。 如果长时间保持这种水量 ， 将导致 关 键 物 种 逐 步 消 亡 。 为 维 持 为维持天然生态系 统 结 构 稳 定 所 需 的 最 小 绝大多数物种存在 、
收稿日期 ： ２ ０ １ ２ １ １ ２ ０ － － ； 基金项目 ： 国家自然科学基 金 项 目 （ 水利部公益 Ｎ Ｓ Ｆ Ｃ － ５ ０ ９ ７ ９ ０ ２ ３） ） 。 性项目 （ ２ ０ １ ２ ０ １ ０ ２ ６ ， 作者简介 ： 张 巍（ 男， 硕士研究生， 研究方向为水资源规 １ ９ ８ ９－） ： 划与管理 。Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｈ ｄ ｒ ｏ ｚ ｗ＠１ ２ ６． ｃ ｏ ｍ。 ｙ ， 通讯作者 ： 陆宝 宏 （ 男， 副 教 授， 主要研究方向为水文水资 １ ９ ６ ２－） ： 源 。Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｌ ｕ ｂ ａ ｏ ｈ ｏ ｎ 数 。
３ ， 经计算最小生 态 径 流 量 为 ９． 占多年平均实测径 ２亿 ｍ
图 １ 最小生态径流过程 ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｆ ｉ ． １ Ｍ ｉ ｎ ｉ ｍ ｕ ｍ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｕ ｎ ｏ ｆ ｆ ｐ ｇ ｇ
３ 经计算最小生态径流量为 ２ 占多年平均实测径 ２． ６亿 ｍ ，
３ ３ 。 量 和 适 宜 生态径 流 量 的 参 考 值 分 别 为 ２ 和４ ２． ６亿 ｍ ５． ５亿 ｍ
蒙江 ； 八茂站 ； 最小 生态径 流 ； 适 宜 生态径 流 关键词 ： Ｐ ３ ３ ３ 文献标识码 ： Ａ 中图分类号 ：
０ 引 言
蒙江 位 于 贵 州 省 中 南 部， 属 珠 江 流 域 水 系， 为红水河左岸 一级支流 。 蒙江分 左 右 两 源 ， 左源格凸河发源于长顺县马路 右源涟江发源于 花 溪 区 党 武 乡 ， 于罗甸县双河口处汇合成 乡， 蒙江 ， 最后于贵州省与广西交界的 双 江 口 处 汇 入 红 水 河 。 八 茂 水文站位于黔南布 依 族 苗 族 自 治 州 罗 甸 县 。 蒙 江 流 域 洪 水 为 汛期每 年 ４ 月 开 始 ， 雨源型洪水 ， １ ０月底结束
２］ ， 水量称为适宜生 态 径 流 ［ 其 不 仅 要 求 关 键 物 种 存 在， 而且要
保证关键物 求关键物种能够正常进行像繁殖这样 的 生 理 活 动 ， 种的长期存在 ， 从而保证生态系统结构的稳定 。 目前提出和形成的河流生态径流 量 的 计 算 方 法 有 很 多 ， 较
３］ ， 为常用的研究 方 法 可 以 分 为 ４ 类 ： 一 是 标 准 流 量 法［ 如７ Ｑ １ ０ ［］ ［］ ４］ ６］ 、 、 法［ 最小月 平 均 流 量 法 ［ 逐月 Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ法 ５ 、 ＮＧ Ｐ Ｒ Ｐ法 ７ 、
流量的 １ ８． １％ 。
１． ３ 改进的 ７ １ ０法 Ｑ
考虑水质因素 ， 采用 ９ ７ Ｑ １ ０ 法基于水文学参数 ， ０％ 保证率 最枯月连续 ７ｄ 的平均水量作为河流最小流量设计值 。 对于我 国而言 ， 由于我国经济发展水平相 ７ Ｑ １ ０ 法的标准要求比较高 ， 对落后 ， 南北方水 资 源 情 况 差 别 较 大 的 特 点 ， 我国在 Ｇ Ｂ ３ ８ ３ ９ － 《 制定地方水污染物排放标准技术原 则 和 方 法 》 中规定： 一般 ８ ３ 河流采用近 １ ０ 年最枯月平均流量或 ９ ０％ 保证率最枯月平均流 量， 即改进的 ７ Ｑ １ ０ 法 。 文中采用 ９ ０％ 保 证 率 最 枯 月 平 均 流 量 作为最小流量的设计值 。 依据八茂站 ４ 假定总体服从 Ｐ ３ 年月平均流量资 料 ， ? Ⅲ型 分 ， 布， 用适线法估计参数 Ｅ（ 并进行参数率定 。 经计算最 Ｘ） Ｃ Ｃ Ｖ， Ｓ，
流量的 ８ ７． ２％ 。
１． ５ 逐月最小生态径流量法
将流量 资 料 分 为 １－１ 然 ２月份共１ ２ 个 月 平 均 径 流 系 列， 后取 ４ ３ 年中每个月系列的逐月最小 值 作 为 该 月 的 最 小 生 态 流 最后得到的即为最小生态径流过程见图 １。 量，