河流最小生态需水量计算 

河流最小生态需水量计算

李 刚1,赵厚仁2(1.呼兰堤防管理站,黑龙江呼兰 150500; 2.黑龙江水利专科学校教务处,哈尔滨 150086)

摘 要:河流最小生态需水量是维系和保护河流的最基本功能不受破坏。根据河流最小生态需水量所要维持的主要功能,对河流最小生态需水量的计算进行初步探讨。 关键词:生态系统;河流生态需水量;健康;平衡 中图分类号:X143 文献标识码:A

Water demand calculation of minimal river ecologyLI Gang1,ZHAO Hou-ren2

(1.Hulan Dike Station of Heilongjiang Prov.,Hulan 150500,China; 2.Heilongjiang Hydraulic Engineering College,Harbin 150086,China)

Abstract:The minimal river ecological water demand can make the most essential functions of rivers balance andavoid being damaged.This paper discusses the river minimal water demand initially,according to the main func-tions that should be kept by the demand. Key words:ecological system;river ecological water demand;health;balance 收稿日期:2003-12-15

作者简介:李 刚(1971-),男,黑龙江呼兰人,助理工程师。

水是生态系统的命脉,水多或水少,都将影响生态系统的健康,引起生态系统的退化,甚至死亡。生态需水量是一个阀值范围,具有极大值和极小值。目前,对生态需水概念的界定缺乏统一的概念。在文献[1]中,认为生态需水应该是达到某种生态水平或者维持某种生态系统平衡所需水量,或是发挥期望生态功能所需要的水量,水量配置是合理可持续的。影响生态需水量因素很多,有内因、有外因,这些因素错综复杂,很难从理论上对其进行精确地计算,而只能采用经验或半经验公式对其进行估算。目前,国外对河道生态需水研究较多,主要是指保护水生生物正常生长及特殊生物和珍稀物种所需要的水量。主要研究方法有:1湿周法。利用湿周作为水生物栖息地的质量指标来估算期望的河道内流量值;o河道内流量增量法。主要是指IFIM法,综合考虑水量、流速、水质、水生物种等影响因子,结合水生生物学信息,进行流量增加的变化对水生物栖息地影响的评价;?基于水文分析的径流时段曲线分析法。是采用逐月最小径流量的特殊百分比作为河流生态环境需水量;?针对干旱区河流系统的Tennant方法;?考虑水质因素的美国7Q10法,采用90%保证率最枯连续7 d的平均水量作为河流最小流量设计值;?基于曼宁公式的以保护水生生物栖息地为目标的R2CROSS法等计算方法。较新的研究成果有BBM方法等,这些方法在我国河道生态需水量估算中都有所应用。河流最小生态需水量是在特定时间和空间为满足特定的河流系统功能所需的最小临界水量的总称。河流最小生态环境需水量也不是一个固定不变的值,而是一个与河流特性、河段位置和时段范围相关的量,而且具有景观和生态功能[2]。理论上由河流的基流量组成。其主要功能是维持河流基本生态以及输沙、输盐、河流湿地生态、河口生态等基本功能。

目前,关于河流最小生态需水量的研究尚不充分,主要方法为估算法。例如,河流水污染防治用 水[3]临界值可用以水质目标为约束的方法求得,或按照简单的10 a最枯月平均流量法估算。法国规定最小河流生态用水流量不应小于多年平均流量的1/10等。

1 河流基本生态需水量计算河流基本生态需水量主要用以维持水生生物生长,满足部分排盐、入渗、自净能力的需要。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需水量[4] Wb=TnEni=1Qimin式中Wb为河流基本生态需水量;Qimin为第i年实测最小月平均流量;n为统计年数;T为转换系数,T=365@24@3 600/108=31.536@10-2. 2 河流输沙需水量计算

河道输沙需水量是指为维持河道断面稳定,实现冲刷与淤积的动态平衡所需在河道内保留的

一定水量Ws= St/CmaxCmax=1nEni=1max(Cij)

(i =1,2,,,n;j =1,2,,12)式中Ws为输沙需水量(m3);St为多年平均输沙量(104t);Cmax多年最大月平均含沙量的平均值(kg/m3);Cij为第i年第j月的平均含沙量(kg/m3)。对于北方河流,汛期的输沙量约占全年输沙总量的80%左右,即河流输沙需水量汛期约占80%左右,而其它20%用于非汛期输沙。3 河流湿地生态需水量河流湿地主要指河中的浅滩、湖泊、洼地等,河流湿地生态需水量主要用以维持湿地特定的水、盐及水生生态条件。河流湿地水量平衡方程式为 W2= W1+P+ R入- R去-E+$Wg

式中W1,W2分别为河流湿地时段初、时段末水量;P为时段内降雨;R入为时段内流入径流量;R去为时段内流出径流量;E为时段内蒸发量;$Wg为时段内地下水变化量。为维持湖泊、洼地的生态环境功能,要求湖泊、洼地蓄水量不发生变化,时段初和时段末蓄水量相等,即W1=W2。湖泊、洼地地下水位维持动态平衡,即$Wg=0。当E/P<1湿地需要排水,排水量Wd=A(P-E);E/P=1湿地水量能满足生态需水,不需调入水量;E/P>1湿地水量不能满足生态需水,需要调入水量,调入水量We=A(E-P)。对于北方河流,年水面蒸发量大于年降水量,必须调入一部分水量用于湖泊、洼地的水面蒸发。对于北方河流可以认为河流湿地的生态环境用水主要用以维持湖泊、洼地的水量平衡而消耗于蒸发的净水量。对于一般河流最小生态需水为上述3部分之和,即Wemin=Wb+Ws+We,当对河流引水超过河流允许范围,即河流水量W

[1] 杨志峰.生态环境需水量理论、方法与实践[M].北京:科学出版社,2003.3,20-50. [2] 樊自立.塔里木河流域资源环境及可持续发展[M].北京:科学出版社,1998. [3] 方子云.水利建设的环境效应分析与量化[M].北京:中国环境科学出版社,1993. [4] 王西琴.生态及环境需水量研究进展与前瞻[J].水科学进展,2002,(7):510-511.

[5] 水利部黄河水利委员会设计院.黄河水资源利用[R].郑州:水利部黄河水利委员会设计院,1986.

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