基于水文学方法的叶尔羌河生态需水量计算_王均.pdf

DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 084基于水文学方法的叶尔羌河生态需水量计算王均(新疆喀什水文勘测局，新疆 喀什 844000)摘要结合水文学方法分别对叶尔羌河流域库鲁克栏杆站、卡群站及玉孜门勒克站的生态需水量进行计算，并结合 Tennant 方法对各站点生态需水量计算结果进行评估。结果表明:当各站点 4 9 月生态需水总量达到65 6 亿 m3(库鲁克栏杆站)、86 3 亿 m3(卡群站)、12 5 亿 m3(玉孜门勒克站)，10 次年 3 月生态需水总量分别达到叶尔羌河流域 11 4 亿 m3(库鲁克栏杆站)、16 6 亿 m3(卡群站)、0 74 亿 m3(玉孜门勒克站)，叶尔羌河流域经评估可达到较好的生态状况。研究成果对于叶尔羌河流域生态保护措施具有重要参考价值。关键词水文学方法;生态需水计算;Tennant 方法;生态状况评估;叶尔羌河流域中图分类号X171 1文献标识码B文章编号1004 1184(2023)03 0245 02收稿日期2022 09 16作者简介王均(1970 )，女，新疆喀什人，工程师，主要从事水文水资源工作。随着人类活动和气候变化综合影响，区域河流生态环境状况产生不同程度破坏，河流生态环境保护成为当前研究的热点课题1。河流生态需水是改善和维持河流生态系统健康的重要资源，如何科学制定河流生态需水量是当前河流水资源科学合理配置的重要内容2。当前，国内针对河流生态需水展开了大量的研究3，其中水文学方法通过结合河流实测径流资料进行丰水期和枯水期径流分析从而对河流生态需水进行配置成为当前河流生态需水计算较为行之有效的方法之一。叶尔羌河是喀什地区最大河流，对于新疆喀什地区社会经济发展十分重要，近些年来，受区域社会经济和气候变化影响，叶尔羌河生态需水很难得到有效保证，如何科学合理的配置流域生态需水量对于叶尔羌河流域生态保护措施的制定和规划意义深远。为加大对叶尔羌河流域生态用水的科学规划，结合水文学方法，利用叶尔羌河主要控制水文站库鲁克栏杆站、卡群站及玉孜门勒克站多年实测径流观测资料，对其生态需水量进行计算，并结合 Tennant 方法对其生态需水量进行评估。研究成果对于叶尔羌河流域生态保护措施具有重要参考价值。1叶尔羌河流域概况叶尔羌河主要位于新疆的喀什地区，是喀什地区第一大河流，河流全长为 1 078 km。叶尔羌河是典型的内陆型河流，气候干燥少雨，径流主要来自于冰川融雪补给。叶尔羌河流域总的集水面积为 8 58 万 km2，由南向东北叶尔羌河流域地势急剧下降。西风环流是叶尔羌河流域降水主要影响因素，流域降水量随着高程的递减而逐步递减，垂向分布规律十分明显，且存在较为明显的时空变化，流域多年平均降水量在 40 600 mm 之间，高山区降水量较高，平原区降水量较低。冰川融雪补给占流域总径流量的比重可达到 64%，7 8 月是径流主要集中期，径流年内分配十分不均匀，冬季和秋季径流一般较低。库鲁克栏杆站、卡群站及玉孜门勒克站为叶尔羌河主要控制水文站，结合各站建站以来到 2020 年的径流观测资料，对叶尔羌河流域生态需水量进行计算。2生态需水计算方法河流生态径流主要是满足河流生态系统健康稳定所需的最低和适宜水量。当前国内常用于河流生态需水计算主要为水文学方法、水力学方法以及综合方法三类。水力学方法和综合方法由于需要计算的资料较多，且计算较为复杂，相比于水文学方法应用相对较少，而水文学方法由于计算原理相对简单且大都只需要实测径流资料，应用相对较为广泛。为此本文结合水文学方法中的最小生态径流方法对叶尔羌河流域逐月最小生态需水进行计算，该方法主要结合实测径流观测数据，对其各月份最低流量进行统计，作为其逐月最小生态需水量。该方法计算的逐月最小生态需水是满足河流生态环境健康稳定的最低水量，该方法和径流年内分配过程较为一致，该方法可满足不同时期河流生态需水的要求。在计算逐月最小生态需水计算的基础上，需要对河流不同需水频率下的适宜生态需水进行计算，该方法可以综合考虑河流不同来水频率下河道生态需水量的需求，通过对叶尔羌河流域库鲁克栏杆站、卡群站及玉孜门勒克站径流量数据分析和计算，设置丰水期频率为 75%、平水期频率为 55%、枯水期频率为 45%来进行逐月适宜生态需水量的计算。3成果分析3 1逐月生态需水计算分别结合叶尔羌河库鲁克栏杆站、卡群站及玉孜门勒克站建站以来至 2020 年的长系列径流观测资料，结合最小生态需水计算方法对其各月最低生态需水量进行计算，计算结果如表 1 所示。逐月最小生态需水计算主要从各水文站点逐月流量中取最低值最为逐月最小生态径流量，并计算其各月份最小生态需水量，最低生态需水量只能保持河流生态健康稳定最小的水量，考虑来水最不利的条件下的生态需水量。从各站点逐月最低生态需水量计算结果可看出，其和各站点年内径流分配具有一致性，6 9 月份为径流量较大月份，其他月份径流量对相对较低，通过分析计算，库鲁克栏杆站年最低生态需水量为 51 28 亿 m3、卡群水文站年最低生态需水量为 68 63亿 m3、玉孜门勒克年最低生态需水量为 8 82 亿 m3。当叶尔羌河流域进入枯水年，建议可按照各站点最低生态需水量进行水利工程调度，维持和满足叶尔羌河最低生态需水要求。5422023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay，2023Vol.45NO.33 2逐月适宜生态需水计算分别结合叶尔羌河库鲁克栏杆站、卡群站及玉孜门勒克站建站以来至 2020 年的长系列径流观测资料，结合适宜生态需水计算方法对其各月适宜生态需水量进行计算，计算结果如表 2 所示。表 1叶尔羌河流域逐月最小生态需水计算结果月份生态径流量/m3/s生态需水量/108m3库鲁克栏杆卡群玉孜门勒克库鲁克栏杆卡群玉孜门勒克130 556 23 50 7911 4570 091232 558 93 90 8421 5270 101333 959 24 10 8791 5340 106434 359 54 20 8891 5420 109570 590 320 61 8272 3410 5346200290 550 35 1847 5301 304752070011013 47818 1442 851865080090 516 84820 7362 346921028045 55 4437 2581 1791090 51002 92 3462 5920 0751170 695 52 51 8302 4750 0651235 557 52 20 9201 4900 057合计1978264834051 2868 638 82表 2叶尔羌河流域逐月适宜生态需水计算结果月份生态径流量/m3/s生态需水量/108m3库鲁克栏杆卡群玉孜门勒克库鲁克栏杆卡群玉孜门勒克145 884 35 31 192 190 14248 888 45 91 262 290 15350 988 86 21 322 300 16451 589 36 31 332 310 165106135312 743 510 80630043675 57 7811 291 967780105016520 2227 224 288975120013625 2731 103 52931542068 38 1610 891 771013615043 523 890 11111061433 82 743 710 101253 386 33 31 382 240 09合计2967397151076 92102 9413 23从叶尔羌河流域逐月适宜生态需水计算结果可看出，各站点逐月适宜生态需水均要高于各月最小生态需水量，不同时期频率设置相对合理。逐月生态适宜需水综合考虑站点来水频率，可更好的对不同时期生态需水量进行相对较为准确的评估。逐月适宜生态需水在满足河流生态系统健康稳定的基础上，还可以对河流生态系统进行一定程度改善。叶尔羌河各站点逐月适宜生态径流和其年内分配过程也较为一致，通过分析，库鲁克栏杆站年适宜生态需水量为 76 92亿 m3、卡群水文站年适宜生态需水量为 102 94 亿 m3、玉孜门勒克年适宜生态需水量为 13 23 亿 m3。4成果评价在叶尔羌河叶尔羌河库鲁克栏杆站、卡群站及玉孜门勒克站逐月最低和适宜生态需水计算的基础上，采用 Tennant法10对其生态需水计算结果进行评价，评价结果分别如表 3和表 4 所示。表 3叶尔羌河逐月最低生态需水评估结果站名占同期多年年均流量的比重/%用 Tennant 法评价10 3 月4 9 月10 3 月4 9 月库鲁克栏杆23 576 5较差较差卡群38 261 8差差玉孜门勒克16 983 1较差较差表 4叶尔羌河逐月适宜生态需水评估结果站名占同期多年年均流量的比重/%用 Tennant 法评价10 3 月4 9 月10 3 月4 9 月库鲁克栏杆46 253 8较好较好卡群54 545 5好好玉孜门勒克43 756 3较好较好从叶尔羌河各站逐月最低生态需水评估结果结果可看出，当采用各站点最小生态需水进行评估后，叶尔羌河丰水期和枯水期均处于差 较差的状况，这主要是因为逐月最小生态径流统计的各站点不同月份径流最低值，只能满足河流最低生态需水要求，较难维持河流生态系统健康稳定，对于叶尔羌河枯水期而言，可进行最低生态需水的调度。从各站点逐月适宜生态需水评估结果可看出，其评估结果明显好于采用最低生态需水下的生评估结果，采用逐月适宜生态需水后叶尔羌河总体生态环境可达到好 较好的评估结果，尤其是卡群站可达到好状况，这主要是因为适宜生态需水可综合考虑河流来水情况，综合不同时期设置不同计算频率对其生态需水量进行调节，从而满足河流丰水期、枯水期、平水期的生态需水要求。综上，为满足叶尔羌河生态健康，建议以逐月生态适宜水量作为叶尔羌河河道内水量的主要生态控制指标，从而满足叶尔羌河生态系统健康稳定。5结语(1)库鲁克栏杆站年最低生态需水量为 51 28 亿 m3、卡群水文站年最低生态需水量为 68 63 亿 m3、玉孜门勒克年最低生态需水量为 8 82 亿 m3。当叶尔羌河流域进入枯水年，建议可按照各站点最低生态需水量进行水利工程调度，维持和满足叶尔羌河最低生态需水要求。(2)库鲁克栏杆站年适宜生态需水量为 76 92 亿 m3、卡群水文站年适宜生态需水量为 102 94 亿 m3、玉孜门勒克年适宜生态需水量为 13 23 亿 m3，可设置丰水期频率为 75%、平水期频率为 55%、枯水期频率为 45%来进行叶尔羌河逐月适宜生态需水量的计算。(3)要满足叶尔羌河生态健康，建议以逐月生态适宜水量作为叶尔羌河河道内水量的主要生态控制指标，从而满足叶尔羌河生态系统健康稳定。参考文献 1杨娣 水文循环视角下洮河流域生态需水特征分析J 地下水 2022 44(04):246 248 2王俊威 辽 宁 省 生 态 环 境 需 水 量 预 测J 地 下 水 2016 38(06):244+257 3荣烨，肖婷婷 山区型城市河道生态需水计算方法研究J 水利科学与寒区工程 2022 5(08):58 60642第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月