1、 年第 期水利技术监督理论研究:/基于改进年内展布法的减水河段生态流量分析陈小强(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局 新疆 库尔勒)摘要:为使年内展布法在计算季节性天然河流生态流量方面更为适用 以新疆开都河为例 基于流域山恨土海水文站 年逐月径流资料 用 保证率逐月径流量代替各月最小径流量 展开了不同改进思路下各时段同期均值比及生态流量的计算 结果表明改进后计算结果合理性 选择按照季节改进的方法 较好体现天然河流变化特征 与我国北方季节性河流水文特征更为吻合 研究结果可为天然河流生态流量的计算提供参考关键词:改进年内展布法 减水河段 生态流量 需水量中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:
2、作者简介:陈小强(年)男 高级工程师:随着我国经济建设规模的持续扩大 对水资源的需求与日俱增 对天然河道的开发强度也日益增大 各种水环境问题也接踵而至 这也引发了人们对生态需水问题的思索与探讨 当前 常用的生态需水计算方法主要有水力学法、水文学法、栖息地模拟法等 但是此类方法仅凭单一同期均值比展开所研究河段全年生态需水量计算 对于径流量季节性变化较大的河流并不适用 更无法避免极端值对计算结果的不利影响 年内展布法虽然能体现出天然河流径流量年内分布特点 但其在全年 个月内始终采用同一同期均之比展开生态流量计算 显然会增大季节性河流生态流量值的偏差 为此 必须从分时段计算同期均值比以及替换多年月径
3、流量均值等角度对年内展布法进行改进 基于此 本文分别从季节、丰枯月份、径流量等角度对原年内展布法进行改进 并试图从中选择较优的改进方法以控制计算误差 更加契合河段实际 年内展布法的改进在流域水土资源开发利用的过程中 为维护流域生态系统动态平衡的临界水分条件即为河段生态需水量 该需水量是维系河段生态平衡的基本用水量 也是河段生态系统安全的基本阈值 流域径流资料及水文资料是河段生态需水量计算的基础为保证计算结果精度 必须加强相关资料一致性、代表性及可靠性的审查分析 对于季节性变化较明显的河流 应结合特定保证率及流域历年径流资料 将计算时段划分成枯水期、丰水期、平水期以较好体现径流年内季节性变化 对
4、于非极端气候而言 为维系河道基本生态功能 并防止展布法采用年均径流量最小值时受极端值的影响 河道径流量保证率应取 将年内径流量按照表 进行划分 以推求不同时段同期均值比 其中 按照季节将改进方法 划分成春(月)、夏(月)、秋(月)、冬(月次年 月)个时段 按流域丰枯月份将改进方法 划分成汛期(月)、非汛期(月、月)和冰冻期(月次年 月)个时段 按径流量将改进方法 划分成丰水期(月)、平水期(月、月)和枯水期(月次年 月)个时段按照以上思路改进后 展布法的计算步骤如下:首先 对减水河段径流资料一致性、代表性及可靠性展开审查 水文计算以河段水文资料为依据 水文资料的可靠性、时效性等直接决定着计算及
5、设计结果的精度 为此 必须在计算前慎重审查河段水文资料 保证数据真实可靠 代表性高 且组成系列资料均具备同一成因第二 在整理河段径流资料的基础上 按照/水文基本术语及符号标准中所规定的丰水年保证率 、平水年保证率 的标准 按月划分年内径流资料及计算时段理论研究水利技术监督 年第 期第三 结合河段历年径流资料 计算出各月流量均值以及丰水期、平水期和枯水期多年平均流量(/)、(/)、(/)在此基础上绘制逐月 频率曲线 并按照 的输入频率查得保证率为的逐月径流均值(/)同时计算保证率为 的丰水期、平水期及枯水期月径流均值(/)、(/)、(/)最后 通过河段保证率为 时的月径流均值与相应时段年径流均值
6、的比 推求同期均值比、根据 计算减水河段逐月生态需水量(/)河段概况流域总面积 河流全长 出山口以上流域面积 多年平均径流量 多年平均流量为 /水能资源理论蕴藏量为 是全疆的六大水电基地之一 开都河上游属高寒湿润区 流域位于欧亚大陆腹地 中天山南麓 属大陆性北温带气候水汽主要来自西风流及北冰洋气流 所输入水汽受天山山脉阻挡及多条平行山脉的作用 使流域气象特性及降水量在上、中、下游有显著差异 降水量年际变化也较大 计算过程及结果 数据审查开都河流域山恨土海水文站于 年建站集水面积 并具有长期水文观测资料资料具有较好的可靠性 本文以该水文站 年径流资料为依托 绘制测站 月累计径流量均值模比系数年际
7、变化曲线 根据对曲线的分析 从 年开始逐月累计径流均值模比系数基本稳定于 处 表明流域山恨土海水文站径流量资料代表性良好 开都河流域气候条件较为稳定 流域内水电站、拦河坝、泵站等水利工程对河段水文情势影响不大 故山恨土海水文站径流资料具备较好的一致性 计算结果依托开都河流域山恨土海水文站历年径流资料 采用本文所提出的改进的年内展布法的计算步骤展开计算 得出的不同改进方法下减水河段逐月生态流量见表通过对表中结果的分析以及改进表 减水河段逐月生态流量计算结果方法月份 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月改进方法时期冬季春季夏季秋季冬季月径流量均值/(/)保证率月径流量均值/(/)同期均值
8、比 生态流量/(/)改进方法时期冰冻期非汛期汛期非汛期月径流量均值/(/)保证率月径流量均值/(/)同期均值比 生态流量/(/)改进方法时期枯水期平水期丰水期平水期枯水期月径流量均值/(/)保证率月径流量均值/(/)同期均值比 生态流量/(/)年第 期水利技术监督理论研究年内展布法生态流量计算结果和原年内展布法计算结果的比较看出 改进方法 计算结果的变动幅度最大改进方法 和原年内展布法计算结果次之 改进方法 计算结果变化最为平缓 应用改进方法 所得到的河段非汛期生态流量值与原年内展布法结果基本一致 整体来看 改进方法 计算结果明显低于原年内展布法结果 该方法并不适用 直接剔除 改进方法 和方法
9、 所得到的生态流量均比原年内展布法计算结果高 改进方法 的改进效果更好 流域生态流量计算结果对于新疆开都河季节性河流更为适用 改进方法的验证将按照改进方法 计算得到的河段生态流量和保证率法、最小月平均流量法计算结果进行比较 具体见表 和图 由表中结果看出 最小月平均流量法生态流量计算结果最低 尤其是 月差距最大 显然与该河段夏季径流量大的客观事实不符 保证率法所得 月的生态流量计算结果有悖于开都河流域年内径流量变动趋势特征 且 月份生态流量偏低 无法满足流域生态需水方面的要求图 改进的年内展布法与其他水文法的比较为此 本文通过改进方法 对年内展布法进行优化 计算结果既满足开都河流域季节性变化特
10、征 又能为河道在极端气候条件下的基本生态功能提供保证表 改进的年内展布法计算结果与其他方法的比较单位:/方法 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月改进方法 最小月平均流量法 保证率法 流量历时曲线法 结语以新疆开都河为例 基于流域山恨土海水文站径流资料 开展了不同改进思路下各时段同期均值比及生态流量的计算 结果表明 按照季节改进的年内展布法所得出的各月生态需水量值与开都河流域季节性分布更加吻合 体现出流域年内逐月平均径流量变动趋势特征 有效避免极端水文情况对计算过程及结果的不利影响 本文基于长期径流资料真实可靠的基础上所提出的改进方法原理科学、计算过程较为简便 对于天然河道减水河段生
11、态需水量计算具有普遍适用性 可进行推广应用 由于不同研究区域的水文情况有一定差异 改进年内展布法在其他区域的适用性需要进一步进行分析验证参考文献 梁荣军 王越隆 陈胜团 等.改进年内展布法在漓江生态流量中的应用.长江技术经济 ():.朱晔 方红远 王铖洁 等.改进的年内展布法在河流生态需水计算 中 的 应 用.中 国 农 村 水 利 水 电 ():.庄锦亮 廖海梅 曾德军.改进的年内展布法在生态环境需水量 计 算 中 的 应 用.人 民 长 江 ():.范博伟 张泽中 齐青青.针对河流生态需水的年内展布法改进及其应用.水利科技与经济 ():.赵然杭 彭弢 王好芳 等.基于改进年内展布计算法的河道内基本生态需水量研究.南水北调与水利科技 ():.林聪.生态景观堰在河道生态治理工程中的应用探讨.水利规划与设计():.金海慧.河床演变分析及危段河道综合治理技术.水利技术监督():.
