調(diào)水工程河道內(nèi)生態(tài)需水量研究及實例分析

1、調(diào)水工程河道內(nèi)生態(tài)需水量研究及實例分析吳春華軒曉博 基金項目：中國博士后科學(xué)基金資助項目（2005037315）；國家“十一五”科技支撐計劃重大項目：南水北調(diào)工程若干關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用（2006BAB04A08）作者簡介：吳春華（1970），女，河南商丘人，博士后，副教授，主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)研究。E-mail: （黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南 鄭州450003）【摘 要】生態(tài)需水的研究已成為國內(nèi)外地球科學(xué)領(lǐng)域普遍關(guān)注的一個熱點問題。南水北調(diào)西線工程調(diào)水河流生態(tài)需水量的計算也是調(diào)水規(guī)模論證的基礎(chǔ)。在對生態(tài)需水相關(guān)理論進(jìn)行概括總結(jié)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用國內(nèi)外較為成熟的水文學(xué)和水力學(xué)方法，對西線調(diào)水工程的

2、河道內(nèi)生態(tài)需水量進(jìn)行了分析計算，并根據(jù)南水北調(diào)西線工程調(diào)水區(qū)獨特的生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，考慮主要保護(hù)兩岸植被及河道內(nèi)的水生生物，且結(jié)果能滿足維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的需要，選取針對性的方法對河流生態(tài)需水量進(jìn)行了分析與計算。結(jié)果表明：為滿足不同保護(hù)對象對生態(tài)環(huán)境需水的要求，調(diào)水河段生態(tài)環(huán)境需水采用各月生態(tài)環(huán)境需水的外包線，即36月為4 m3/s55m3/s，72月為2 m3/s40m3/s。河道內(nèi)年均生態(tài)環(huán)境流量分別為：熱巴40m3/s，阿安、仁達(dá)、珠安達(dá)、霍那均為6m3/s，洛若、克柯2均為2.7m3/s。 關(guān)鍵詞南水北調(diào)西線一期工程；調(diào)水河流；生態(tài)需水量Study and case analysis

3、 on the Ecological Water Demand in River Channels of Water division project Wu ChunHuaXuan XiaoBo Yellow River Engineering Consulting Co.Ltd., Zhengzhou,450003, HenanAbstract: The field of ecological water demand has been one of the research foci of geographical sciences in the world. The calculatio

4、n of ecological water demand in water exporting river of the first stage of western line from south to north water transfer project is the base of water transfer scale argumentation. Based on the summary of ecological water demand theory research, we calculated the ecological river flow of water tra

5、nsfer project by ripe hydrology and hydraulics method. we also considered the need of keeping river system health and protecting the plants of side banks and the living things in river reaches according to the unique eco-environment of western route in water exporting region and the goal of environm

6、ent protection. Then we selected counter methods to calculate the ecological water demand in river reaches. The results stated that the ecological water demand of water exporting river adopt epibolic various month ecological water. That is 4 m3/s55m3/s from March to June and 2 m3/s40m3/s from July t

7、o February respectively. The yearly average ecological water is 40m3/s m3 s-1 for Reba，6 m3 s-1 for Aan，Renda，Zhuanda and Huona，2.7 m3 s-1 for Luoruo and Keke respectively. Key words: The first stage of western line from south to north water transfer project; Water exporting river; Ecological water

8、demand調(diào)水工程的實施，必將導(dǎo)致壩址下游河道水量的減少，而使自然系統(tǒng)中的元素發(fā)生“互相擠占用水”現(xiàn)象，一旦生態(tài)環(huán)境因子的用水被擠占，生態(tài)系統(tǒng)就會惡化。因此，對水域生態(tài)系統(tǒng)來說，必須預(yù)留一部分天然水量，以維持原有生態(tài)系統(tǒng)的平衡。河道最小生態(tài)需水量是保證在調(diào)水后維持河道原有生態(tài)的基本河道需水量，在實際調(diào)水工程中如何計算和確定河道需水量，對于發(fā)揮工程的最大效益、維持河道生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)有著非常重要的意義。1 生態(tài)需水量的理論1.1 生態(tài)需水量概念生態(tài)需水（Ecological Water Requirement），有學(xué)者認(rèn)為，是指在一定的生態(tài)目標(biāo)下，維持特定時空范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)與自然環(huán)境正常功能或

9、者恢復(fù)到某個穩(wěn)定狀態(tài)所需求的水量。在“三生（生活、生產(chǎn)、生態(tài)）”共享水資源的條件下，其需水量是實現(xiàn)一定生態(tài)系統(tǒng)功能目標(biāo)客觀需要的水資源量。由上述概念看出，生態(tài)需水的大小受三方面因素制約，即生態(tài)目標(biāo)、生態(tài)特性和生態(tài)條件1。但從本質(zhì)上看，生態(tài)需水受兩類自然因素的影響：一類是生態(tài)系統(tǒng)本身的組成和結(jié)構(gòu)特征，如植被類型、空間結(jié)構(gòu)等；另一類則是包括水分條件在內(nèi)的外界環(huán)境因子，如土壤、日照、氣溫、大氣組成等。因此，受生態(tài)系統(tǒng)本身物質(zhì)、能量循環(huán)周期特征以及外界環(huán)境因子變化的綜合作用，生態(tài)需水在不同的時段和空間范圍內(nèi)是不同的。1.2 生態(tài)需水量閾值圖 1-1 生態(tài)系統(tǒng)水分狀況水與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系是生態(tài)需水量計算的

10、重要理論依據(jù)。生態(tài)系統(tǒng)作為一個有機(jī)體，具有自我調(diào)節(jié)功能，維持生態(tài)系統(tǒng)健康所需的水分不是在一個特定的點上，而是在一定的范圍內(nèi)變化的，此范圍就構(gòu)成了生態(tài)水分需求的閾值區(qū)間。對一特定的生態(tài)系統(tǒng)而言，若以其基本健康的水平來衡量，在臨界和良好狀態(tài)之間波動，對應(yīng)著一個特定的需水閾值區(qū)間Wmin， Wopti，Wmax，如圖1-1所示2。只有水分條件處于閾值區(qū)間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)才能維持相對的平衡。把用以維持生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量輸入輸出平衡的最小水分狀況稱為最小生態(tài)需水量（Wmin）。對于調(diào)水工程關(guān)鍵在于確定Wmin，在保證滿足調(diào)水河流生態(tài)功能用水情況下，盡量多調(diào)水，以發(fā)揮工程最大效益。2 生態(tài)需水量的計算方法國外

11、從20世紀(jì)40年代就開始注意生態(tài)需水量問題，此后，相繼研究并提出了各種生態(tài)需水計算方法3。國內(nèi)在近20年來，逐漸對生態(tài)需水有了足夠的重視，開展了大量關(guān)于生態(tài)需水量的研究。按學(xué)科分，有水文學(xué)、水力學(xué)、生態(tài)學(xué)方法和綜合法。生態(tài)學(xué)方法主要是基于生態(tài)管理的目標(biāo)，研究現(xiàn)存或期望生物對水量的需求和分配，代表方法有PHABSIM法等。綜合法4是從生態(tài)系統(tǒng)的整體出發(fā)，根據(jù)專家意見綜合研究流量、泥沙運(yùn)輸、河床形狀與河岸帶群落之間的關(guān)系，使推薦的河道流量能夠滿足生境綜合功能，代表方法有南非的BBM法5（建立分區(qū)法）。生態(tài)學(xué)法和綜合法對物種信息、實踐和參數(shù)的要求比較高，由于西線地區(qū)缺乏相關(guān)資料，在計算分析過程中，以

12、水文學(xué)和水力學(xué)的方法為主。2.1水文學(xué)方法 水文學(xué)方法一般是首先對系統(tǒng)進(jìn)行描述，包括水量、持續(xù)時間和淹沒頻率等。主要關(guān)注最小流量和水位的保持，該法又稱為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定法或快速評價法，是根據(jù)簡單的水文指標(biāo)對河流流量進(jìn)行設(shè)定。最常用的方法有Tennant法6、 Texas7、河流基本環(huán)境需水量法8、7Q10法9、污染物與流量關(guān)系曲線法3以及月（年）保證率設(shè)定法【10】等。 Tennant法Tennant法是一種依賴于統(tǒng)計的方法，建立在歷史流量記錄的基礎(chǔ)上并將平均每年自然流量的簡單百分比作為基流，更適宜于季節(jié)性為基礎(chǔ)的需求。它是以預(yù)先確定的年平均流量百分?jǐn)?shù)作為河流推薦基流量。一般將多年平均流量的10% 作

13、為最小的河流生態(tài)需水量（表2-1）。表2-1 河流生態(tài)用水的流量狀況推薦標(biāo)準(zhǔn)（平均流量的） 流量對生態(tài)的有利程度 最大 最佳 很好 十分好 好 中 差 極差 一般用水期（103月） 200 60100 40 30 20 10 10 010 魚類產(chǎn)卵育幼期（49月） 200 60100 60 50 40 30 10 010 Texas法Texas法是在Tennant法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了季節(jié)變化因素，將50保證率下月流量(中值流量)的特定百分率作為最小基本流量。特定百分率的選取在原Texas法中根據(jù)河流的生物習(xí)性要求，譬如歷史上魚類在不同月份所需要的流量。2.1.3 其它方法此外，還有河流基本生

14、態(tài)需水量法，該法采用河流最小月平均實測徑流量的多年平均值作為河流生態(tài)需水量。7Q10法近來也被作為一種主要的計算方法，該法從控制污染源的角度出發(fā)，采用90保證率最枯連續(xù)7天的平均水量作為河流最小流量設(shè)計值。在污染比較嚴(yán)重的地區(qū)，污染物與流量關(guān)系曲線法和月（年）保證率設(shè)定法等也得到廣泛應(yīng)用，這兩種方法是從河道污染的角度，通過分析流量與污染物相關(guān)關(guān)系，確立不同水質(zhì)目標(biāo)下的河道需水量。本文在此不予詳細(xì)介紹。2.2水力學(xué)方法水力學(xué)方法是根據(jù)河道水力參數(shù)（如河寬、水深、斷面面積、流速和濕周等）確定河流所需流量。代表方法有濕周法11、生態(tài)水力半徑法12等。濕周法濕周法（wetted perimeter m

15、ethod）是利用濕周(過水?dāng)嗝嫔?，河槽被水流浸濕部分的周長)作為衡量棲息指標(biāo)的質(zhì)量來估算河道內(nèi)流量的最小值。該法的依據(jù)是基于以下假設(shè)：濕周和水生生物棲息地有某種關(guān)系，濕周通常隨著河流流量的增大而增加，當(dāng)濕周超過某臨界值后，河流流量的大幅度增加也只能導(dǎo)致濕周的微小變化（寬淺型河道），即河流濕周存在一個臨界值。保護(hù)好水生生物棲息地的臨界濕周區(qū)域，也就基本上滿足非臨界區(qū)域水生生物棲息地保護(hù)的最低要求。首先建立河道斷面濕周和流量的關(guān)系曲線，依據(jù)該曲線確定變化點的位置，估算最小需水量推薦值。以矩形斷面為例來說明濕周法計算最小生態(tài)需水量的步驟：（1）根據(jù)水力學(xué)公式，我們可推導(dǎo)出矩形斷面濕周與流量關(guān)系如下

16、： 在寬淺型河道近似有： 其中：P為濕周，Q為流量，B為河寬，S為水力坡度。（2）根據(jù)以上式子，繪制濕周P與流量的變化關(guān)系圖，可分為對數(shù)擬合和線性擬合兩種類型；（3）根據(jù)關(guān)系式，求，分布應(yīng)用各自方法求得斜率和曲率，得出MEIFR（最小生態(tài)需水量）。生態(tài)水力半徑法該法是劉昌明院士提出的新方法，以謝才公式為基礎(chǔ)，假設(shè)天然河道的流態(tài)屬于明渠均勻流，且流速分布均勻，通過生物學(xué)調(diào)查得到水生生物適宜的流速，根據(jù)該流速計算其對應(yīng)的生態(tài)水力半徑：式中v生態(tài)為生態(tài)流速，不同魚類的洄游流速不同，一般為0.4 m/s1.4 m/s；R生態(tài)為過水?dāng)嗝娴纳鷳B(tài)水力半徑，m；n為河道糙率；J為河道的水力坡度。該生態(tài)水力半徑

17、計算求得的對應(yīng)流量即為含有水生生物信息和河道斷面信息的生態(tài)流量。3 實例研究及結(jié)果分析西線南水北調(diào)作為一項巨大的跨流域調(diào)水工程，是從長江上游調(diào)水至黃河上游來解決黃河流域水資源不足和我國華北部分地區(qū)干旱缺水的重大戰(zhàn)略措施。西線調(diào)水地區(qū)地處青藏高原，水資源豐富，水質(zhì)較好，區(qū)內(nèi)植被覆蓋完好，生態(tài)環(huán)境基本保持自然狀態(tài)。但由于海拔高，氣候寒冷，當(dāng)?shù)氐淖匀簧顥l件較為艱苦，對于河流的基礎(chǔ)資料，很難直接取得。針對這種條件特殊的地區(qū)，采用了水文學(xué)方法中的Tennant法、Texas法與水力學(xué)方法中的濕周法、生態(tài)水力半徑法等進(jìn)行分析計算，并根據(jù)西線調(diào)水河流地區(qū)的生態(tài)保護(hù)目標(biāo)，采取針對保護(hù)水生生物的方法計算分析了

18、生態(tài)需水是量，最終共同確定調(diào)水河流河道內(nèi)的生態(tài)需水量。3.1河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量分析調(diào)水河段有不同的生態(tài)環(huán)境保護(hù)對象和目標(biāo)，需要同時滿足多種生態(tài)功能對應(yīng)著的不同類型的生態(tài)需水。在生態(tài)需水計算時，在分析滿足不同類型生態(tài)需水后，按照最大值的原則，選擇其中最大值作為河段的河道需水，這樣即可同時滿足其他功能對水量的需求。西線調(diào)水河流生態(tài)環(huán)境水量分為兩部分，一是河段基本生態(tài)環(huán)境需水，即按照目前國內(nèi)外常用的分析方法，分析一般規(guī)律條件下調(diào)水河段生態(tài)環(huán)境需要的水量；二是重點保護(hù)對象的需水，即以魚類為代表，分析魚類生長中特殊時期繁殖期需要的水量過程。取兩者外包線作為西線調(diào)水河段的生態(tài)環(huán)境需水。基本生態(tài)環(huán)境需水根

19、據(jù)調(diào)水河段生態(tài)系統(tǒng)特點、主要保護(hù)對象和目標(biāo)的需求，西線調(diào)水河段保護(hù)對象主要包括水生生物、岸邊植被、水環(huán)境等，基本生態(tài)環(huán)境需水是全河段均要滿足的功能，也是保證全河段具有連續(xù)徑流的條件。因此，選擇多種方法對調(diào)水河流河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量進(jìn)行了分析，結(jié)果見表3-1。表3-1 各引水壩址下游河道基本生態(tài)環(huán)境需水量分析結(jié)果 單位：m3/s河流壩址壩址多年平均流量Tennant法7Q10法最小月平均徑流法按國家環(huán)保局11號文件規(guī)定水力半徑法濕周法生態(tài)環(huán)境流量范圍值基本生態(tài)流量推薦值良好生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)一般生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)近10年最枯月平均流量90%保證率最枯月平均流量雅礱江干流熱巴192.554.6 35.3 29

20、.035.244.59.649.811.069.654.6 35達(dá)曲阿安31.79.0 5.8 2.43.86.03.35.04.602.49.0 5泥曲仁達(dá)36.410.3 6.7 1.02.14.63.68.33.721.010.3 5色曲洛若13.13.7 2.4 1.01.11.81.31.03.7 2杜柯河珠安達(dá)45.813.0 8.4 4.04.26.44.63.503.513.0 5瑪柯河霍那35.110.0 6.4 3.44.97.23.59.91.271.310.0 5阿柯河克柯219.25.4 3.5 1.71.82.41.93.71.91.75.4 2由表3-1可見，由于

21、各種方法的保護(hù)對象和生態(tài)目標(biāo)不同，計算的河道最小生態(tài)環(huán)境流量有一定差別。采用濕周法、近10年最枯月平均流量法以及按環(huán)?？偩?1號文計算的結(jié)果最小，采用Tennant法中的良好生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)所計算的結(jié)果最大。要求的各壩址下游臨近河段的生態(tài)流量范圍為：熱巴為9.6 m3/s54.6 m3/s，阿安、仁達(dá)分別為2.4 m3/s 9.0 m3/s、1.0 m3/s 10.3 m3/s，洛若為1.0 m3/s 3.7 m3/s，珠安達(dá)為3.5 m3/s 13.0 m3/s，霍那為1.3 m3/s 10.0 m3/s，克柯2為1.7 m3/s 5.4 m3/s。根據(jù)壩下臨近河段徑流匯入分析，在壩下10km2

22、0km范圍內(nèi)即有較大支流的匯入，調(diào)水后河道基流恢復(fù)較快，河道內(nèi)水量將沿程增多，生態(tài)環(huán)境流量也將迅速增加。根據(jù)各壩址計算的生態(tài)流量范圍值以及各壩下匯流情況，本次暫推薦的各壩址下游臨近河段生態(tài)環(huán)境流量分別為：熱巴35 m3/s，阿安、仁達(dá)、珠安達(dá)、霍那均為5m3/s，洛若、克柯2均為2 m3/s，該流量滿足維持引水壩址下游臨近河段生態(tài)用水需求，并且均大于國家環(huán)保局11號文規(guī)定的最小生態(tài)流量。重點保護(hù)對象生態(tài)需水西線工程調(diào)水河段河谷深切，年降水量在700mm左右，壩址兩岸地下水位高于河水位，經(jīng)同位素分析，區(qū)內(nèi)地下水單向補(bǔ)給河水，植被生長基本靠天然降水，調(diào)水引起的河道水量變化對臨岸植被的影響有限；調(diào)水

23、河段人煙稀少，植被覆蓋度好，污染源主要是有機(jī)物為主的面源，調(diào)水后雖然減少了徑流量，但污染源濃度增加有限。河段內(nèi)重點保護(hù)對象為以魚類為代表的水生生物。魚類是該系統(tǒng)中對水的變化最為敏感的主要生態(tài)保護(hù)對象，調(diào)水后水量減少，水位下降，從而可能影響到以魚類為主的水生動物的生長和繁殖，對水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成一定的不利影響。因此，必須考慮對調(diào)水區(qū)魚類，特別是對特有的珍貴稀有魚類的保護(hù)，維持其最小的生態(tài)需水量。繁殖期法此方法以生態(tài)基流量應(yīng)滿足重要物種的繁衍生息著手研究，從滿足重要生物類群的繁殖條件出發(fā)，估算生態(tài)基流量。雅礱江水系主要是滿足大渡軟刺裸裂尻魚、短須裂腹魚、裸腹葉須魚、厚唇裸重唇魚和青石爬鮡的繁殖、索餌

24、和越冬條件。大渡河水系的色曲、杜柯河、瑪柯河和阿柯河主要需要保護(hù)的魚類是虎嘉魚、齊口裂腹魚、大渡軟刺裸裂尻魚和青石爬鮡。虎嘉魚的繁殖時間是3月中旬，齊口裂腹魚的繁殖時間是4月，大渡軟刺裸裂尻魚的繁殖時間是5月，青石爬鮡的繁殖時間是9月。虎嘉魚、齊口裂腹魚和青石爬鮡均在干流產(chǎn)卵。工程影響區(qū)內(nèi)主要的保護(hù)種類和經(jīng)濟(jì)種類的繁殖期都較早，為45月，此時各河流的流量比冬季最小流量只是略有增加，在一年之中屬低流量。這些魚類繁殖過后，留在附近河段覓食肥育，此時較好的食物條件對親魚恢復(fù)體能和為來年繁殖積蓄物質(zhì)都是十分重要的，因此河段還應(yīng)有一定的流量來為這些魚提供較好的攝食和避護(hù)場所，故起碼應(yīng)該維持其繁殖時所需要

25、的較小流量，才能使魚類有較為充足的水體空間。為了滿足主要魚類繁殖期對流量的需求，應(yīng)該保障45月的流量能保留原河段同期平水年的平均流量，就可以滿足保護(hù)魚類和主要經(jīng)濟(jì)魚類的繁殖和索餌需求，最低狀況下應(yīng)該保證各河流原4月份的流量為生態(tài)基流量。根據(jù)南水北調(diào)項目專用水文站的實測資料，特枯年份（95）霍納35月份平均流量為6.116.3m3/s(表3-2)，最低為6m3/s。因此，大渡河水系的杜柯河和瑪柯河最小下泄流量在5m3/s可以基本滿足魚類繁殖的需求。依據(jù)此方法推算出各河流的生態(tài)基流量如下：雅礱江熱巴壩址下泄流量應(yīng)在42.3108.4m3/s，最低42.3 m3/s。達(dá)曲阿安壩址下泄流量應(yīng)在5.51

26、9.5m3/s，最低5.5 m3/s。泥曲仁達(dá)壩址下泄流量應(yīng)在3.713.4m3/s，最低3.7m3/s。杜柯河珠安達(dá)壩址下泄流量應(yīng)在6.713.6m3/s，最低6.7 m3/s。瑪柯河霍納壩址下泄流量應(yīng)在6.116.3m3/s，最低6.1 m3/s。阿柯河克柯壩址下泄流量應(yīng)在28.8m3/s，最低2 m3/s。表3-2 南水北調(diào)西線各壩址逐月流量 （m3/s）壩址123456789101112熱巴35.435.242.377.0108.4181.9223.9142.6329.5179.091.352.6阿安3.03.85.510.119.537.448.121.816.114.29.45.6

27、仁達(dá)3.12.53.711.413.420.331.318.662.032.112.95.9珠安達(dá)5.65.96.710.713.635.761.930.5107.041.421.59.8霍那4.85.16.111.516.345.426.726.445.037.418.49.3克柯1.71.72.04.58.830.932.810.436.011.95.62.8類比法生態(tài)基流量估算以同一水系來分析，比如雅礱江及其支流達(dá)曲和泥曲的生物組成和群落結(jié)構(gòu)有一定的近似性，只是支流達(dá)曲和泥曲的魚類種類數(shù)較雅礱江的魚類種類數(shù)量少而已。達(dá)曲和泥曲在霍納匯合后，河流流量顯著增加，在河流經(jīng)過道孚縣時，魚類的種類

28、數(shù)顯著增加，且其組成已極為相似，說明道孚的流量已經(jīng)能滿足雅礱江甘孜河段魚類棲息和生活。從類比法分析，雅礱江在魚類45月的繁殖季節(jié)里維持達(dá)曲和泥曲匯合后45月份的流量時，就能滿足魚類群落主要種群的繁衍生息。兩者在爐霍匯合后35月份的流量為18.465.8m3/s。故雅礱江熱巴壩址在35月的生態(tài)基流量為18.465.8 m3/s。阿安和仁達(dá)同屬雅礱江的二級支流，魚類群落結(jié)構(gòu)應(yīng)是相同或非常相似的，泥曲35月的流量為3.713.4 m3/s，其流量小于達(dá)曲的5.519.5 m3/s，故可以泥曲35月份的流量3.713.4 m3/s作為達(dá)曲和泥曲壩址下游河段的生態(tài)基流量。杜柯河和瑪柯河壩址河段魚類群落結(jié)

29、構(gòu)組成相似，霍納35月的流量為6.116.3 m3/s，其流量小于珠安達(dá)的6.713.6 m3/s，故可以霍納35月的流量6.116.3 m3/s為珠安達(dá)的生態(tài)基流量。克柯壩址位于阿柯河的河源段，壩址下游河段由于已形成安羌水電站庫區(qū)，漁業(yè)資源量小，且魚類主要是大渡軟刺裸裂尻魚和麻爾柯河高原鰍，對流量并無很高的要求，因此其下泄流量在25m3/s可以滿足魚類繁衍生息的水文條件。故依據(jù)此方法推算出各河流的生態(tài)基流量如下：雅礱江熱巴壩址下泄流量應(yīng)在1866m3/s，最低18 m3/s。達(dá)曲阿安壩址下泄流量應(yīng)在3.713.4m3/s，最低3.7 m3/s。泥曲仁達(dá)壩址下泄流量應(yīng)在3.713.4m3/s，

30、最低3.7m3/s。杜柯河珠安達(dá)壩址下泄流量應(yīng)在6.116.3m3/s，最低6.0 m3/s?，斂潞踊艏{壩址下泄流量應(yīng)在6.116.3m3/s，最低6.0 m3/s。阿柯河克柯壩址下泄流量應(yīng)在25 m3/s。生態(tài)水力學(xué)法計算生態(tài)基流量利用雅礱江、達(dá)曲、泥曲、杜柯河、瑪柯河和阿柯河等河流的主要代表魚類所需的水深、流速、水面寬數(shù)據(jù)，計算生態(tài)流量。 根據(jù)雅礱江成魚生境條件，軟刺裸裂尻魚、厚唇裸重唇魚、裸腹葉須魚、短須裂腹魚和青石爬鮡棲息地的水深應(yīng)為13m，流速應(yīng)為0.451.74 m/s，因此，雅礱江干流熱巴壩址下游最低要維持約1m的水深，0.45 m/s的流速。根據(jù)對瑪柯河魚類生境的調(diào)查，大渡軟刺

31、裸裂尻魚的水深為0.52.3m，流速變幅較大，為0-0.99m/s。故大渡河水系的杜柯河和瑪柯河魚類棲息地的水深應(yīng)為0.5m，流速取中間值0.45m/s?；⒓昔~常棲息于深潭。因此在其分布的瑪柯河的仁欽果水電站至柯河鄉(xiāng)的水域內(nèi)，59月虎嘉魚攝食活動期應(yīng)保持較深水體。建議此河段的平水期和豐水期流量應(yīng)維持30 m3/s。達(dá)曲和泥曲沒有裸腹葉須魚和短須裂腹魚這些要求較深水體的魚類，其中分布的優(yōu)勢種類是軟刺裸裂尻魚和厚唇裸重唇魚，又由于達(dá)曲、泥曲與杜柯河和瑪柯河的年徑流量相近，因此將達(dá)曲和泥曲魚類生境對水深的要求參照杜柯河和瑪柯河的數(shù)據(jù)，而流速要求則參照雅礱江魚類棲息地的流速數(shù)據(jù)，即魚類生境條件要求水深

32、0.5m，流速0.45m/s。生態(tài)基流的計算結(jié)果見表3-3。表3-3 各壩址滿足魚類生境需求時的流量（生態(tài)基流量）河流水深(m)相應(yīng)水面寬(m)斷面面積(m2)流速(m/s)生態(tài)基流量(m3/s)雅礱江1.080800.4536.0達(dá)曲0.502512.500.455.63泥曲0.502512.500.455.63杜柯河0.502512.500.455.63瑪柯河0.502512.500.455.63阿柯河0.50157.500.453.38綜合各方法的計算分析結(jié)果見表3-4，可見，考慮調(diào)水河段生態(tài)環(huán)境保護(hù)對象基本生態(tài)用水需求時，各河段生態(tài)需水為2 m3/s40m3/s；考慮重點保護(hù)對象用水需

33、求（以魚類繁殖期為代表），各河段生態(tài)需水為4 m3/s55m3/s。為滿足不同保護(hù)對象對生態(tài)環(huán)境需水的要求，調(diào)水河段生態(tài)環(huán)境需水采用各月生態(tài)環(huán)境需水的外包線，即36月為4 m3/s55m3/s，72月為2 m3/s40m3/s。河道內(nèi)年均生態(tài)環(huán)境流量分別為：熱巴40m3/s，阿安、仁達(dá)、珠安達(dá)、霍那均為6m3/s，洛若、克柯2均為2.7m3/s。表3-4 各引水壩址調(diào)水河段生態(tài)環(huán)境需水量采用結(jié)果 單位：m3/s河流壩址年內(nèi)各時段生態(tài)需水流量生態(tài)需水量采用值重點保護(hù)對象生態(tài)需水（3-6月）基本生態(tài)需水（112月）各月生態(tài)需水（外包線）年均生態(tài)需水3-6月72月雅礱江干流熱巴5035503540.

34、0達(dá)曲阿安85856.0泥曲仁達(dá)85856.0色曲洛若42422.7杜柯河珠安達(dá)85856.0瑪柯河霍那85856.0阿柯河克柯242422.7各引水壩址推薦的流量主要是維持引水壩址下游臨近河段生態(tài)用水需求，在實際的水庫調(diào)度運(yùn)用中，很多月份特別是非汛期，水庫的下泄水量遠(yuǎn)大于推薦的生態(tài)環(huán)境低限流量；非汛期調(diào)水后有調(diào)節(jié)能力的水庫在45年計算系列中，各水庫有7年34年下泄的生態(tài)環(huán)境流量較調(diào)水前該年枯水月份的流量有所增加，其中熱巴水庫有12年19個月下泄的生態(tài)環(huán)境流量較調(diào)水前該年枯水月份的流量大，阿安水庫有27年48個月，仁達(dá)水庫有34年88個月，珠安達(dá)水庫有22年37個月，霍那水庫有7年12個月，克

35、柯2水庫有40年56個月。3.2 對比分析及方法評價以上采用了水文學(xué)、水力學(xué)及生態(tài)水力學(xué)三種方法進(jìn)行了計算，每一種方法都有其適用性和局限性。盡管得出的結(jié)果不盡相同，但是所顯示的各條河的生態(tài)需水量的總體規(guī)律基本一致。根據(jù)統(tǒng)籌兼顧原則，本次研究綜合考慮了3種方法計算的6條河壩址處河道內(nèi)生態(tài)需水量結(jié)果的最大和最小值(上限和下限)，并考慮保護(hù)水生生物的需要，共同確定河道內(nèi)生態(tài)需水量。各種計算方法有各自的應(yīng)用目的，考慮的因素也不一樣，采取成果的上限和下限隱含著考慮的因素更全面。幾種方法在不同的適用性方面各有其優(yōu)缺點。水文學(xué)方法是一種適用廣泛的估算河流生態(tài)需水量的方法，低成本，而且簡單，容易操作，可以快速

36、的得到估算結(jié)果是其優(yōu)點之一。但其依賴統(tǒng)計學(xué)的原理，需要盡可能長序列的水文資料來支撐，對于缺資料地區(qū)，往往很難利用。另外，缺乏對目前生態(tài)價值的直接關(guān)注。該法也只是建立在經(jīng)驗上的估算，缺乏足夠的理論依據(jù)，也沒有考慮生物的需水和生物間的相互影響，標(biāo)準(zhǔn)還需驗證，只能在優(yōu)先度不高的河段使用，或者作為其他方法的一種粗略檢驗。水力學(xué)方法是以河道的水力參數(shù)作為評價指標(biāo)，利用水力學(xué)理論支撐。該法的優(yōu)點是只需要簡單的現(xiàn)場測量，短期的數(shù)據(jù)資料就可以滿足要求。但是估算結(jié)果體現(xiàn)不出季節(jié)性，同時該類方法假定河道在時間尺度上是穩(wěn)定的，并且所選擇的橫斷面概化有一定的誤差，實際不能夠確切地表征整個河道。生態(tài)水力學(xué)法是同時考慮河

37、道本身信息和保護(hù)水生生物目標(biāo)的方法。根據(jù)河流水生生物的現(xiàn)狀調(diào)查情況，考慮滿足水生生物特別是魚類生活棲息的需求，包括魚類能夠正常生活、生長、覓食、繁殖等，對于保持河流生態(tài)系統(tǒng)健康，維護(hù)河流健康生命具有重要意義。也是當(dāng)前生態(tài)需水量研究中的熱點，具有廣泛的應(yīng)用前景。4 討論與結(jié)語本文以南水北調(diào)西線一期工程引水樞紐下游生態(tài)需水量研究為例探討了生態(tài)需水量的計算方法及相關(guān)問題，在研究調(diào)水河流時，更關(guān)心的是對于保護(hù)水生生物的需求。從各種方法的對比分析，充分考慮了調(diào)水河流（跨流域，規(guī)模大，下泄水量可以人為控制等）的特點，從幾個不同的角度分析，綜合了幾種方法的結(jié)果，并考慮保護(hù)水生生物的需要， 共同確定了河道內(nèi)的生態(tài)需水量。隨著條件的成熟，生態(tài)學(xué)方法和綜合法將會更加廣泛地被應(yīng)用。通過對水生生物的現(xiàn)狀調(diào)查研究，獲取其適生的生境信息，通過研究得出維持生境良性循環(huán)的生態(tài)需水量。這種方法盡管難度較大，但結(jié)果更為精確，更能反映實際問題，更多考慮了當(dāng)?shù)睾恿鳛榱藵M足魚類對生境條件的要求，故所得的結(jié)果符合該調(diào)水區(qū)的