阿金寰

(黑龙江省水文水资源中心佳木斯分中心，黑龙江 佳木斯)

倭肯河是松花江右岸的重要支流，地处黑龙江省东部，三江平原西南部，地跨七台河市、勃利县、佳木斯市郊区、桦南县和依兰县五个市县。地理坐标为E45°36′29″-46°12′58″,N129°33′17″-131°37′16″。随着水资源开发利用程度越来愈高，由于人类生活生产需水量不断提升，随之河流维持原有生态用水量不断被挤压导致当地河流生态环境呈下降趋势，而保持维护河流生态的最小流量也就是河流维持淡水系统所需水量的必要条件，如何在保证河流生态环境不退化，并且能持续保持良好发展已成为急需解决的重要问题，要解决倭肯河流域的生态问题，必须对现有水文数据进行整理分析，这里引入河流生态基本流量这一概念，河流生态基流量即保证河流生态系统基本结构完整或主要生态系统服务正常发挥所需的最小流量，在东北，河流具有明显的年际变化，因此我们所需要计算的河流基流量应具有时空特征。文章以倭肯河中游倭肯水文站水文数据为例，通过Tennat法和Texas法对倭肯河流域生态基流量进行成果分析，以探求出Texas方法在东北地区河流的适用程度。

1 生态基流量计算方法

1.1 Texas法(HEFR)

2007年，美国德克萨斯州环境质量委员会制定一套在全州范围内实施的环境流量标准计划，根据(HEFR)方法将不同阶段的生态基流量与水文统计数据相结合，将河流流量过程划分为生存流、低基流、中基流、高基流、脉冲流及漫滩流，通过这种划分方法，很好地体现河流的季节性和年际变化，通过此种方法来平衡水权用户的环境流量标准。

Texas法基本原理就是基于水文学的环境流态(HEFR)进行分别计算生态基流量，美国国家研究委员会(NRC)将生态流量划分为四个部分由低到高分别为生存流、基流、脉冲流和漫滩流，此外NRC认为该方法特别适用于水利开发程度较高的河流，这种类似于金字塔分层结构适用于在充分了解生态流量系统需求下逐步实现生态管理目标(即分层分阶段逐步实施最优目标)，Texas法考虑了水文季节变化因素，通过对将长系列径流量资料进行频率计算，取25%、50%和75%保证率下月流量的特定百分率作为生态基流量[1]。在国内文献中，大多采用50%对应的中基流作为生态基流量。

1)生存流：月度或者季度流量值计算的Q95。

2)基流：月均流量第25、50和75百分位的基流值分别分类为高、中和低基流。

3)短期高流量和漫滩流：使用频率法确定。

1.2 Tennant法

Tennant法又称蒙大拿法，其原理为基于水文站观测的河流流量数据，探求河流生态环境与水文数据的经验关系，利用已有的长系列历史流量资料，通过经验系数来确定一年中不同时期(主要是丰水期、枯水期)的生态需水量，优点是使用方便，在许多地方都有广泛的应用，同时还可以做河流的生态评价标准，详见表1[2]。

表1 河流栖息地状况和河道生态基流标准

2 研究区概况

倭肯河流域属于松花江中游右岸支流。发源于完达山脉西北麓冷寒宫西南侧。干流自东南流向西北，沿途流经红兴隆管理局北兴农场31、22、21、26、17、16、24、10和4作业站，桃山水库，七台河市茄子河区的中心河乡和茄子河镇、桃山区的万宝河镇、新兴区的红旗镇和长兴乡，勃利县青山乡、抢垦乡、杏树乡、倭肯镇、吉兴乡、双河镇和永恒乡、桦南县的大八浪乡、闫家镇和土龙山镇，红兴隆管理局曙光农场第十作业站、依兰县三道岗镇、道台桥镇、团山子乡、愚公乡、宏克力镇和依兰镇等市县(区，农场)，在依兰县依兰镇东侧1km处汇入松花江。

倭肯河水生生物的种群和数量较少，鱼类组成主要为哲罗鱼、细鳞鱼、鲶鱼、鲤、鲫、鲇、狗、黑鱼、马口鱼、老头鱼、鲢鱼、鳙鱼、狗鱼、雅罗鱼、麦穗鱼等，其中细鳞鱼为国家二级野生保护动物。倭肯河鱼类主要分布在桃山水库坝址以上河段，坝下河段鱼类较少，且无鱼类“三场一通道”(即鱼类产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道)。同时倭肯河干流下游依兰、桦南段分布许多粮食生产区，人类活动与农业灌溉用水使得倭肯河干流水文形势发生变化，水量水质变化直接影响下游河流鱼类栖息场所，为了保障鱼类能在下游河段正常生存、产卵、繁殖，需考虑到生态流量的满足情况。

3 具体实例分析

根据上文提供的水文学计算方法，选用倭肯水文站，以倭肯水文站1956年-2016年逐月天然径流量成果基础，计算生态基流。见表2。

本次Tennant法采用将河流多年平均流量10%-30%作为生态基流，其中划分6-9月份为丰水期，采用多年平均流量的20%作为丰水期生态基流量，其他月份为枯水期，采用多年平均流量的10%作为枯水期生态基流量，最后结果见表3。Texas计算结果见表3。

通过水力学方法简易湿周法计算倭肯河流域倭肯水文站断面的生态基流量为37m3/s，与Texas漫滩流1年1遇结果相近。其原理为利用河流横断面的水力学因素湿周作为栖息地的质量指标来估算目标河流的流量值，通过图1倭肯水文站测流横断面图进行几何分析，从而建立湿周-流量关系曲线，在曲线拐点处所对应的流量作为河流的生态基流量，文章利用此种方法对Texas漫滩流进行判定是否合理[3]。

图1 倭肯站测流断面横断面图

图2 Tennant法与Texas法比较

由图2可知Texas方法的高基流是目前生态基流计算方法结果的外包线，内包线是生存流法计算结果。倭肯河是以降水作为主要补给方式的河流，Texas法的中基流可以作为生态改善的最好目标，可以从生存流开始逐步满足，最终提高至中基流参考。

表2 倭肯河多年平均流量年内分配表 m3/s

表3 Tennant法生态基流量 m3/s

表4 Texas法(HEFR)生态基流量 m3/s

表5 倭肯站不同方法生态基流汇总表 m3/s

4 结 论

通过对丰枯水年满足程度计算，Texas高基流方法生态基流目标设置过高，在丰水年都很难完全满足，而在封冻期各种方法都出现了不满足的情况，这是由于倭肯河属于东北寒区河流，年内径流变幅较大，虽然多年平均流量属于丰水年份，封冻期出现流量过小情况，由于生存流和低基流封冻期流量都为0，但是考虑到实际封冻期河流对水质的自我净化水量和过冬鱼类需要维持河流低洼处一定的水深及保持河道持续的水流条件(低流量)，因此建议在封冻期保留一个相对较合理的生态基流量目标值。Tennant法是考虑到综合人类生产生活用水的满足程度和河流生态状态评价后的结果，而Texas中基流、高基流都是充分考虑到河流的能够保持不断优化基本生态特性的，都能够加强河流生态修复功能，而Tennant法趋向于生态维持。