1、第 54 卷 第 2 期2 0 2 3 年 2 月人民长江YangtzeiverVol 54，No 2Feb，2023收稿日期:2022 03 10基金项目:国家重点研发计划项目(2019YFC0408901)作者简介:邴建平，男，正高级工程师，博士，主要从事工程水文与水资源研究。E mail:331011398 qq com通信作者:邓鹏鑫，男，工程师，硕士，主要从事工程水文与水资源研究。E mail:402816869 qq com文章编号:1001 4179(2023)02 0127 05引用本文:邴建平，邓鹏鑫，吴智，等 赣江流域生态流量与地表水资源可利用量研究 J 人民长江，2023
2、，54(2):127 131，170赣江流域生态流量与地表水资源可利用量研究邴 建 平1，邓 鹏 鑫1，吴智2，贾 建 伟1，王栋1(1 长江水利委员会 水文局，湖北 武汉 430010;2 江西省水文监测中心，江西 南昌 330000)摘要:为更好指导赣江流域水资源合理开发和可持续利用，采用水文学方法确定了赣江干流及重要支流控制断面生态流量，定量评估了流域各分区地表水资源可利用量。研究表明:赣江干流各断面生态流量为44 8281 0 m3/s，占年均流量的11 7%13 6%。支流断面生态流量为6 03 19 80 m3/s，占年均流量的9 4%10 0%。各断面近 10 a 日均流量满足程
3、度均在 92%以上，可作为生态流量管控依据。外洲以上赣江流域年均地表水资源可利用量 2242 亿 m3，可利用率 29 6%。各主要支流年均地表水资源可利用量 7 1 亿 221 亿 m3，可利用率 197%29 3%，流域下游水资源可利用率总体高于中上游。随着流域洪水资源高效利用能力提升，水资源可利用量可进一步增加。研究成果可为指导流域干支流水量分配与调度，加强水资源开发利用与保护提供参考依据。关键词:地表水资源;生态流量;可利用量;空间分布;赣江流域中图法分类号:TV69711文献标志码:ADOI:10 16232/j cnki 1001 4179 2023 02 0190引 言水资源可利
4、用量是从资源角度分析可被消耗利用的水量，是水资源合理分配、利用及支撑建立水资源刚性约束制度的重要基础。学界将地表水资源可利用量定义为:在统筹考虑河道内生态环境和其他用水的基础上，通过采取经济合理、技术可行的措施后，流域地表水资源量中可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大水量1。水资源开发利用应优先保证河道内最小生态环境需水要求，常以生态流量作为管控指标。生态流量指为维系河湖水生态系统的结构和功能，保留在河湖内的流量及其过程2。近年来河湖生态流量管控已成为中国水资源管理与保护的一项重要工作，极大推动了河湖生态流量目标、满足程度及保障措施的相关研究发展，已成为水资源领域研究的热点。生态流量计算
5、方法主要有水文学法、水力学法、生态栖息地法、整体分析法等3，其中水文学法在国内外应用最为广泛，其代表性方法包括 Tennant 法、VA 法、Q90法、历时曲线法、年内展布法等3 8。如黄彬彬等4采用 VA、Q90等多种方法估算了赣江下游生态流量;王鸿翔等5采用 VA 阈值法和年内展布法等探讨了湘江湘潭站的生态流量阈值;李红清等6还采用 Tennant 法和流量历时曲线法计算厄瓜多尔主要河流生态流量，以指导水资源保护规划编制;王建华等8分析了中国重点河湖 166 个控制断面的生态流量，并针对其不达标成因提出相应管控建议。近年来国内学者在不同区域开展了大量的地表水资源可利用量研究。地表水资源量包
6、括了河道内生态环境需水及汛期超出工程最大调蓄量和河道外用水消耗量等不可能被利用水量，因此在确定地表水资源可利用量时应予以扣除，学界常采用扣损法计算水资源人民长江2023 年可利用量9 19。如秦涛等10 采用扣损法计算陕西省宝鸡市千河流域地表水资源可利用率可达 52 3%;郭海华等11 考虑生态需水低方案和高方案，采用扣损法估算东北图们江流域地表水资源可利用率为 44 2%和39 2%;白林龙12 同样采用扣损法计算淮河上游地表水资源可利用率达 45 0%;陈立华等15 采用剔除入海河流感潮河段水量及汛期河道内最小生态水量的改进扣损法计算滨海城市钦州市地表水资源可利用率为34 6%。不少学者还
7、将扣损法与其他方法进行对比，普遍认为扣损法分析结果较为合理。如张洪刚等1 对比分析了国内外水资源可利用量计算方法的差异，认为扣损法充分考虑了水库调蓄影响，较基于优先水权制度的 WAM 模型法更加全面;段路松等17 采用扣损法、斩头去尾法和弃水系数法比选计算云南省地表水资源可利用量，研究认为扣损法分析结果较为合理。显然扣损法已成为地表水资源可利用量计算的基础方法。为进一步提高流域水资源利用率，不少学者还对汛期洪水资源可利用性开展了研究。如胡庆芳等20 考虑流域洪水资源调控能力和洪水期河道内必要需水两方面的约束因素，提出洪水资源可利用量、可利用潜力的定义和评估方法;王宗志等21 采用极限分析理论评
8、价了南四湖流域洪水资源现状和理论可利用量与可利用潜力;Deng 等22 以扣损法为基础提出雨洪可利用性评价方法，评估了汉江流域洪水资源可利用量与可利用潜力，并探讨了洪水资源利用多寡与洪水调控能力及河道内外必要需水的定量响应关系。洪水资源可利用评价进一步丰富了流域地表水资源可利用量研究的深度和广度。为更好指导赣江流域县市或地区级水资源合理开发和可持续利用，本文在综合已有研究基础上，采用国内常用的水文学方法，开展赣江流域干流及重要支流生态流量目标确定和地表水资源可利用量研究工作，对指导流域干支流水量分配与调度，加强水资源开发利用与保护管控，提高水资源集约节约利用水平，以及维护赣江和鄱阳湖河湖生态系
9、统健康具有重要现实意义。1研究区概况赣江流域位于长江中下游南岸，是鄱阳湖水系的第一大河，发源于江西省赣州市石城县洋地乡石寮岽，干流上游自东向西流，于赣州市汇合章水后，又自南向北流，在南昌市八一桥以下分 4 支注入鄱阳湖，流域面积 8 18 万 km2。干流两岸有梅江、桃江、平江、章水、遂川江、禾水、乌江、袁水、锦江等较大支流，流域面积均在 2 000 km2以上。流域汛期为 4 9 月，非汛期为 10 月至次年 2 月，丰枯变化显著，汛期水量约占全年的 73%78%，11月至次年 1 月最枯 3 个月水量仅占全年的 9%11%，多年平均最大月径流量与最小月径流量比值为5 9。赣江流域内现有各类
10、大中小型供水设施 52 7 万座(处)，其中赣江干流建有万安、峡江等 8 座大中型水库，支流建有团结、长冈、上犹江、江口等 17 座大中型水库。袁水上游山口岩水库还向湘江流域萍乡市供水。赣江流域 2010 2018 年年用水量 105 1 亿 114 8 亿 m3，平均年用水量 109 2 亿 m3，地表水供水量占总供水量的 95%以上，2018 年地表水水资源开发利用率 15%左右，下游水资源开发利用率最高。2生态流量确定2 1计算分析方法采用 Qp法、Tennant 法等3 水文学法中常用的代表方法计算流域控制断面生态流量，并视流域水文情势年内、年际变化剧烈程度综合确定。Qp法取频率90%
11、流量作为生态流量，即 Q90;Tennant 法取多年平均流量的 10%作为生态流量。生态流量满足程度分析是为了评价生态流量保证率和目标的可达性，采用水文站或水利工程监测设施的近 10 a 的日均流量资料，计算出评价期日均流量大于生态流量目标值的天数占评价期总天数的百分比，以长历时保证率表示。2 2生态流量目标及满足程度分析在赣江干流及主要支流的水系节点、水利工程、重要城市等选择生态流量目标确定的控制断面，选取赣江干流峡山、栋背、吉安、峡江、樟树、外洲等 6 个断面和梅江、袁水等主要支流上的汾坑、江口等 9 个断面为生态流量主要控制断面，以附近水文站作为分析依据站。根据上述生态流量计算方法，采
12、用水文依据站1956 2016 年流量系列，计算出赣江干流及主要支流控制断面生态流量，考虑河流水资源禀赋条件及上下游、干支流协调性，并与已批复的流域规划、取水许可或环评中成果相协调，综合确定保证基本生态用水需求的生态流量目标，见表 1。除上游峡山断面外，赣江干流各断面生态流量目标接近 Q90法计算值，生态流量目标为148 281 m3/s，占多年平均流量比例为 11 7%13 6%，而峡山断面821第 2 期邴建平，等:赣江流域生态流量与地表水资源可利用量研究生态流量占多年平均流量比例为 10%。支流生态流量目标接近 Tennant 法计算值，各支流控制断面生态流量目标为 6 03 19 8
13、m3/s，占多年平均流量比例为9 4%10 0%。由水文站 2010 2019 年近 10 a 日均流量数据分析，赣江干流及主要支流的控制断面生态流量日满足程度均可达 92%以上，保证程度较高。表 1控制断面生态流量目标及满足程度Tab 1Ecological flow target of important control sectionsand guarantee rate河流水系断面名称Qp法/(m3s1)Tennant 法/(m3s1)已批复成果/(m3s1)推荐目标/(m3s1)日满足程度/%赣江干流 峡山531044804480996栋背1480010900148014800100
14、吉安2010015500198019800100峡江2190017100221022100100樟树238001980023800100外洲3220024000281028100100梅江汾坑220019801980996平江翰林桥526772772998桃江居龙滩272019901941940929章水坝上256020501981980100遂川江遂川568603603977禾水上沙兰216015001411410100乌江新田80310601011010994袁水江口214011801131130987锦江高安3220184018409993地表水资源可利用量评价3 1评价方法赣江流域面积
15、较大，水利调蓄工程较多，地表水资源可利用量评价以独立水系为计算单元，并遵循水资源可持续利用、统筹兼顾生态环境需水及因地制宜原则，以保持成果的独立性、完整性。考虑流域地表水资源量中不可以被利用的水量和不可能被利用的水量，采用扣损法估算地表水资源可利用量:Wk(t)=W(t)max We(t)，Wp(t)Wnu(t)(1)Wnu(t)=Wf(t)Wm(t)(2)式中:Wk(t)为地表水资源可利用量;W(t)为地表水资源量;We(t)、Wp(t)分别为非汛期河道内生态环境需水量、生产需水量，两者外包值为河道内总需水量 Wep(t);Wnu(t)为汛期难于控制利用的洪水量;Wf(t)为汛期天然径流量;
16、Wm(t)为汛期流域调蓄和耗用的最大水量;t 为计算时段。We(t)需考虑基本生态环境需水量 Wq(t)、维持河湖水生生物生存的保护水量 Wb(t)以及河道冲沙输沙水量 Ws(t)等，计算时取外包值。Wp(t)主要包括航运和水力发电用水量。根据河道航道等级标准及航道条件，采用综合历时曲线法计算相应设计最低通航水深保证率的流量，作为航运需水量 Wo(t)。水力发电用水量 Wh(t)由生态环境需水量和航运用水量兼顾考虑。由于河道内需水具有基本不消耗水量、可满足多项功能以及水量重复利用等特点，因此在河道内生态环境需水量和生产需水量中选择最大的作为 Wep(t)。Wm(t)由近 10 a 流域河道外用水消耗量分析确定。3 2河道内需水量河道基本生态环境需水量由表 1 中的生态流量成果计算确定。考虑赣江干支流水生生物需水特性，按照河道多年平均流量的 30%估算水生生物保护水量。冲沙输沙水量是为了维持河流中下游侵蚀与淤积的动态平衡而必须保持的河道内水量，根据河道水沙特性分析，按照多年平均流量的 15%估算。综合考虑赣江河道内需水情况，计算出赣江干支流非汛期河道内生态环境需水量(见表 2)，其中赣江