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卡浪沟吕克河生态流量保障措施研究

2021-12-24孙本国

河北水利 2021年11期
关键词:渠首吕克径流

□孙本国

卡浪沟吕克河流域位于我国新疆塔里木盆地西部,由发源于克州乌恰县阿克巴什阿尤山脉的库孜洪河和乌瑞克河两条支流汇合后,流入疏附县县域内的克孜河中。卡浪沟吕克河是克孜河的一条支流,河段起点为疏附县与乌恰县交界处,终点汇入克孜河河口,全长6.26km。卡浪沟吕克河段常年不断流。卡浪沟吕克河出山口以上,山体陡峻,植被较少,降水丰沛,径流主要有地下水和雨水补给,为卡浪沟吕克河径流形成区。出山口以下为径流散失区,总的地形由北向南倾斜,河道宽展,纵坡平缓,地表径流通过渠首引入疏附县,余水最终汇入克孜河。

卡浪沟吕克河水量控制断面为卡浪沟吕克水文站。引取水量控制断面,一是木什乡明尧勒支渠渠首(临时性取水口),向木什乡明尧勒8村供水;二是卡浪沟吕克渠首,也称木什卡普卡渠首,是永久性水工建筑物,向木什乡1、4、5、6、7、9村供水。此次研究将木什明尧勒支渠渠首引水量合并到卡浪沟吕克渠首断面,每年2月-11月引取河水进行农业灌溉,其余时间不引水。以上乡村生活用水量是由明尧勒8村水厂采用泉水为供水水源,不是从卡浪沟吕克河取河水。确定生态流量目标主要控制断面为卡浪沟吕克水文站、卡浪沟吕克渠首断面,评价时长为日,即采用日平均流量评价保障情况,对应的保证率为90%。

1.生态流量计算分析

1.1 河道流量、生态现状分析

表1 卡浪沟吕克站径流量年内分配表

表2 频率90%各时段月均流量表

表3 近10年水量、引水量、下泄生态流量表

表4 预警阈值各时段月均流量表

卡浪沟吕克河主要涉及帕米尔—喀喇昆仑山地的水源涵养与生物多样性保护。卡浪沟吕克河是克孜河支流,属疏附开发利用区,水质现状为Ⅲ类,水质目标按二级区划执行。根据卡浪沟吕克河水质抽检结果,其全年水质达到Ⅱ类,水功能区的水质达标率为100%。通过对卡浪沟吕克河入河排污口调查,卡浪沟吕克河现状无入河排污口。现有污染源主要为农业面源污染,农田排水以地面汇流或地下潜流方式,将污染物带入卡浪沟吕克河。目前,水环境保护方面的主要问题是面污染源治理困难,河道水质监测体系不完整,监测点不足以及生态基流不确定。

卡浪沟吕克水文站断面多年平均径流量1.1亿m3(折算成日均流量3.48m3/s、日均水量30.07万m3),卡浪沟吕克渠首引水量占45%,下泄河道水量占55%,下泄河道水量多年平均径流量0.605亿m3(折算成日均流量1.92m3/s、日均水量16.59万m3),用Tennant法比较,卡浪沟吕克渠首以下河道断面日均流量占多年日平均流量的55%,属河流极好状态。

1.2 目标指标确定

河流生态流量,主要包括两个方面内涵,一是不断流河段的生态流量,二是具有特定生态保护目标的敏感生态需水。卡浪沟吕克河段是不断流河段,目前没有特定生态保护目标的敏感生态需水,即没有鱼类产卵期脉冲流量、湿地汛期洪泛过程、荒漠生态满溢与地下水补给等敏感生态需水。此次只分析不断流河段的生态基流,不分析敏感生态需水,采用日平均流量评价保障情况。

Tennant法属于水文学计算法的一种,即将河流多年平均流量的10%~30%作为生态基流,该法适用于水文资料系列较长的河流。按照《水利水电建设项目水资源论证导则(SL525-2011)》规定,对于河道生态基流的确定,原则上按多年平均流量的10%~20%确定。此次研究以1956年—2016年天然径流系列确定生态流量目标,以卡浪沟吕克水文站1959年—2018年共有60年实测年径流系列分析确定生态流量目标。

1.3 水文系列分析

此次工作原则上以1956年—2016年天然径流资料系列确定生态流量目标。本文以卡浪沟吕克水文站1959年—2018年共有60年实测年径流资料系列分析确定生态流量目标。通过分析,其1999年为丰水年,年径流量为2.422×108m3,1977年为枯水年,年径流量为0.421×108m3,年径流最大变幅为年径流均值的1.81倍。经适线后径流的变差系数Cv(选用值)为0.45,年径流的年际变化相对较大。卡浪沟吕克河春季(3-5月)径流量占全年的24.83%,夏季(6-8月)占41.82%,秋季(9-11月)占19.68%,冬 季(12-2月)只 占13.66%。连续最大4个月径流为5-8月,占全年径流量的53.0%。其年内分配统计结果见表1。

此次采用卡浪沟吕克水文站1959年—2018年的实测径流量资料,选取每年最小月平均流量值,换算成月径流量,计算出各月平均径流量,做频率曲线。理论频率曲线采用P-Ⅲ型曲线,频率计算的均值采用60年年径流量的算术平均值。Cv、Cs值采用适线法确定,并在适线时,主要考虑理论频率与经验点据拟合较好为原则。同时,也兼顾到统计参数的确定和推求最小月径流量是否合理。通过计算,得到90%保证率的最小月径流量。计算Q90月均流量占同时段多年平均流量百分比,用Tennant法比较卡浪沟吕克站Q90月均流量,确定卡浪沟吕克断面生态流量目标值。卡浪沟吕克渠首Q90引水后下泄流量(按55%计算),计算卡浪沟吕克渠首Q90下泄流量占同时段多年平均流量百分比。确定卡浪沟吕克渠首下泄断面确定生态流量目标值,用Tennant法比较卡浪沟吕克渠首下泄断面目标值,计算结果见表2。项目区生活用水采用泉水,不从河道取水,下泄生态流量除6-9月平均流量少0.09m3/s(=0.88~0.79)外其他时段均超过生态流量目标值,对90%生活供水、75%工农业供水基本没有影响。

1.4 现状达标情况评价

研究采用卡浪沟吕克站近10年(2009年—2018年)的实测水文资料,对生态流量目标达标情况进行评价,与Tennant方法计算结果进行比较,卡浪沟吕克站断面河道内生态环境状况均达到最佳状况。再减去木什明尧勒支渠渠首和卡浪沟吕克渠首引水量为卡浪沟吕克渠首下泄断面流量,即为下泄断面生态流量,见表3,评价卡浪沟吕克渠首下泄控制断面生态流量目标:5月为中,4、6月为好,1、2月为非常好,3、10-12月为极好,7-9月为最佳,各月均可以满足生态流量目标要求。

2.生态流量保障措施

2.1 生态流量调控措施

河道外经济社会用水对控制断面生态流量保障影响显著的河流,应结合最严格水资源管理制度、取水许可等要求,确定主要控制断面以上经济社会用水标准,明确90%来水条件下河道外不同取水口取水量。河道内工程调度是指直接影响主要控制断面生态流量保障状况的水库、水电站、闸坝等工程调度。对于涉及到通过外流域调水保障的,还应明确相应的调水总量、调水线路和调度时段安排。

通过上述的分析,疏附县卡浪沟吕克河段河道外经济社会用水对控制断面生态流量保障影响不显著;河道内无水库,水电站工程调度,只有卡浪沟吕克渠首引水,是严格按分水比例取水,经分析计算90%来水条件下卡浪沟吕克渠首来水量为5642万m3,引取水量为2539万m3,下泄生态水量3103万m3,用Tennant法比较分别是中、好以上。对应的最小生态水量可以满足“三条红线”用水总量控制要求,并且在90%频率年对生活用水不造成大的影响,对工农业用水影响在可控范围内,生态流量可以得到保障。

2.2 生态流量监控措施

卡浪沟吕克河上2个控制断面的生态流量,其监测数据主要依托断面所在的卡浪沟吕克水文站及卡浪沟吕克渠首工程下泄量监测获取。监测内容应与生态流量目标相一致,主要包括流量、水量。考虑到卡浪沟吕克河监测信息化、自动化程度较低,监测频次为旬监测。

2.3 生态流量预警机制

根据河流大小、调度方式、调控能力、监测能力、应急响应能力等,结合防汛抗旱预案等已有预警方案,卡浪沟吕克河预警层级分成3级。按照生态流量目标的百分比,设置相应预警层级的预警阈值。预警阈值的设置,应根据流域水资源丰枯变化特点、调控能力、保障要求等确定。原则上,预警流量的时长,应与生态流量保障情况考核评价时长一致,对有条件的断面,预警流量的时长,可选取瞬时(与自动监测输出频次相应时长)小时等。当预警层级设置为3级时,预警阈值原则上可按照生态流量目标的120%、100%、80%等比列,设置蓝色、橙色和红色预警阈值,见表4。

根据预警层级,制定相应的生态流量预警措施。发布蓝色预警时,可通过减少引水工程引水量,合理控制河道外生产用水。发布橙色预警时,可实施工程应急调度等措施;发布红色预警时,可实施更为严格的工程调度和用水管控措施,必要时可实施相应的补水措施。

3.结语

对卡浪沟吕克河生态流量满足程度及保障措施进行分析,是摸清卡浪沟吕克河生态流量基础性台账,是加强卡浪沟吕克河生态流量管理的有利举措。对生态流量的认识深度和管理的践行力度,事关能否让卡浪沟吕克河变成美丽河湖。在计算确定卡浪沟吕克河控制断面生态流量目标的基础上,采用1956年—2016年控制断面系列月均及日均径流数据,并分析了各控制断面生态流量满足程度及满足程度偏低的原因。

“十四五”时期,卡浪沟吕克河生态流量管理工作要以维护河湖生态健康为目的,采用信息化等手段,加强生态流量保障的监督检查,对发现问题进行及时、有效的处置。要建立河湖生态流量评估机制,将河湖生态流量保障纳入最严格水资源管理制度考核,倒逼提高水资源集约节约利用水平,实现人与自然和谐共生。

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