(1.湖南食品药品职业学院，湖南 长沙 410208;2.湖南省水文水资源勘测中心，湖南 长沙 410007;3.郴州水文水资源勘测局，湖南 郴州 423000)

生态基流是维持河流、湖泊、沼泽等水生态系统功能不丧失，需要保留的底线流量，是基本生态流量过程的最低值[1]。河道内生态需水的计算方法主要有水文学法、水力学法、生物栖息地模拟法、整体法等[2-3]。水文学方法蕴含生态理论基础，计算成本相对低，应用范围广，比较适合我国国情[4]。其中，Tennant法作为国内外应用最为广泛的水文学方法，在生态基流研究中起着重要作用[5-7]。山溪性河流指汇水区为山地丘陵的河流，山地丘陵地面陡峻坡度大，降于山坡上的雨水迅速向沟壑、溪流汇集，坡面汇流时间短，河流多呈现季节性水流，汛期河流水源补给丰富，旱季河槽水少甚至干涸[8]。由于山溪性河流径流随季节显著变化，使得Tennant法并不适用于径流量年内和年际变化大的河流[9]。本研究以澧水流域典型的山溪性河流为研究对象，采用典型水文学方法计算流域主要水文站监测断面生态基流，重点分析枯水期生态流量可达性，为山溪性河流的生态基流计算提供参考。

1 研究区域概况

澧水流域位于武陵山脉北端东侧向洞庭湖平原过渡地带，介于东经109°31′～111°56′、北纬29°30′～36°21′ 之间，全长390km，流域面积18583km2。澧水流域属中亚热带季风湿润气候，位于湘西北暴雨高值区内，暴雨多出现在6—8月，澧水干流上游与溇水、渫水上游为暴雨中心。澧水是一条典型的雨洪河流，暴雨强度大，流域坡度陡，集流快，洪水陡涨陡落。澧水鱼类资源丰富，对洞庭湖乃至长江水系鱼类资源多样性的维持或补充有着重要作用[10]。

2 数据来源和计算方法

2.1 数据来源

本研究根据澧水流域河流生态基流计算的需求，收集整理流域内各水文站的长时间序列逐日平均流量数据。溇水选择双枫潭水文站、淋溪河水文站和长潭河水文站，控制流域面积分别为414km2、2348km2和4913km2，双枫潭水文站位于支流溹水，淋溪河水文站位于新建成运行的江坪河水电站下游，长潭河水文站位于江垭水库及其反调节水库长潭河水库下游。渫水选择皂市水文站，该站位于皂市水库下游。澧水干流选择凉水口、桑植、张家界、石门和津市5个水文站，控制流域面积依次为877km2、3114km2、4627km2、15307km2和17549km2，鱼潭水电站位于桑植和张家界两站区间河段。详见图1。

图1 澧水流域示意图

2.2 计算方法

考虑区域水文水资源特性，采用《河湖生态环境需水计算规范》(SL/T 712—2021)推荐的Qp法(p取90%)、Tennant法(取多年平均流量的10%)计算流域主要水文断面生态基流，协调其他来源生态基流成果，进行可达性分析，综合确定澧水流域主要控制断面生态基流指标。Qp法对每年最枯月天然月均流量进行排频，选取90%频率下月均流量作为生态基流；Tennant法取多年平均流量的10%作为生态基流。由于河湖生态流量计算要采用天然径流系列，鱼潭、皂市、江垭等大型水利工程的修建使得流域水文情势已经发生较大变化，Qp法计算资料为受水利工程调节影响前的水文站整编逐日平均流量资料。

3 结 果

3.1 生态基流成果与可达性分析

澧水流域主要水文站点的生态流量计算成果见表1，明显可见除张家界站以外，其余各站点Qp法计算成果均明显小于Tennant法计算成果值。由于枯水期11月、12月、1月和2月是生态基流保障的重点时期，故以此分析皂市站、长潭河站、张家界站、石门站受水利工程调蓄影响后各月生态基流满足程度。另外，尽管研究期间淋溪河站、凉水口站和桑植站未受大型水利工程调节影响，流域内调节能力有限的众多中小型水利工程对枯水期河道径流仍可能具有明显影响，故分析1995年后淋溪河站、凉水口站和桑植站各月生态基流满足程度。根据生态基流考核要求，对于各月生态基流满足程度低于90%目标值的水文站点，再补充计算受水利工程调节影响前的生态基流满足程度，计算结果见表2。

表1 澧水流域主要水文站点生态流量计算成果 单位：m3/s

表2 澧水流域主要河流控制断面生态流量满足程度统计

续表

a.双枫潭。枯水期各月均能满足Qp法和Tennant法两种方法计算的生态基流，生态基流可采用Qp法计算成果1.21m3/s。

b.皂市。Qp法和Tennant法计算生态基流分别为7.67m3/s和9.19m3/s。皂市水库运行前枯水期各月均能满足Qp法生态基流值，但运行后12月至次年2月生态基流满足程度降低。比较皂市水库2007年蓄水运行前后两个时期的特征流量，运行后12月至次年1月平均流量大幅增长，分别由23.35m3/s、19.21m3/s大幅增长到74.94m3/s、35.33m3/s，但2月平均流量由35.18m3/s减少为24.76m3/s，相应年最小1日平均流量、3日和7日流量均值由8.29m3/s、8.54m3/s、8.90m3/s减少到0、0、0.06m3/s。皂市生态基流宜采用Qp法成果7.67m3/s。

c.淋溪河。Qp法和Tennant法计算所得生态基流值分别为6.80m3/s和8.64m3/s。1959—1995年间，Qp法生态基流满足程度较高，但Tennant法生态基流1月份满足程度低于90%。1995年后，枯水期各月生态流量满足程度均下降，其中12月和1月下降明显。与1959—1995年相比，1996—2015年期间，12月月均流量由21.32m3/s增长到23.73m3/s，1月月均流量由16.52m3/s下降到12.13m3/s。因此，淋溪河站上游调节能力相对较弱的中小型水利工程对枯水期河道径流仍具有明显影响。此外，年际间河道内径流变化也会影响生态基流保证率，淋溪河生态基流宜采用Qp法计算成果6.80m3/s。

d.长潭河。Qp法和Tennant法计算的生态基流值分别为14.35m3/s和15.92m3/s。江垭水库运行前的1959—1997年间，枯水期各月均能满足Qp法生态基流值，12月和1月不能满足Tennant法生态基流值；1998—2015年间，各月生态基流满足程度均略低于90%。受上游江垭水库和长潭河水电站两个梯级水利工程的水力发电调度影响，1998—2015年间长潭河站12月至次年2月平均流量由40.79m3/s、31.10m3/s、52.33m3/s大幅增长到85.73m3/s、84.61m3/s、98.8m3/s，但年最小1日、3日和7日流量均值却由15.99m3/s、16.48m3/s、16.95m3/s大幅减少至4.15m3/s、6.86m3/s、11.07m3/s。因此，上游调节能力较强的水利工程能够增加枯水期水量，但长蓄短发的发电模式却导致生态基流保障程度下降。长潭河宜采用Qp法生态基流成果14.35m3/s。

e.凉水口。Qp法和Tennant法计算的生态基流值较为接近，1995年前后两个时期枯水期各月基本能满足Qp法生态基流值，但1月的Tennant法生态基流满足程度低于90%。凉水口宜采用Qp法生态基流成果3.72m3/s。

f.桑植。Qp法和Tennant法计算生态基流值分别为8.32m3/s和10.21m3/s。1996—2015年间两种生态基流满足程度均较低，但1959—1995年间各月基本能满足Qp法生态基流值。比较1995年前后两个时期的特征流量值，11月至次年2月平均流量由57.15m3/s、25.23m3/s、20.31m3/s、30.07m3/s分别增长到70.69m3/s、32.87m3/s、23.49m3/s、45.56m3/s，但年最小1日、3日和7日流量均值由9.17m3/s、9.65m3/s和10.20m3/s分别减少到3.45m3/s、4.33m3/s和5.94m3/s。桑植站上游没有较强调节能力的大型水利工程，但具备日调节能力的贺龙水库等中小型水利工程对枯水期河道径流具有一定调节能力。桑植站宜采用Qp法生态基流成果8.32m3/s。

g.张家界。与其他站点不同，该站Qp法生态基流计算成果大于Tennant法计算成果。1959—1995年间，均基本满足两种方法所计算的生态基流值，但1996—2015年间满足程度均较低。比较1995年前后两个时期的特征流量值，11月至次年1月流量均值没有显著变化，仅2月流量由47.45m3/s增长到61.70m3/s，但年最小1日、3日和7日流量均值由13.30m3/s、15.69m3/s、17.84m3/s大幅减少到1.40m3/s、2.77m3/s、6.38m3/s。因此，受上游鱼潭坝等水利工程调度的显著影响，导致张家界站生态基流满足程度大幅下降。张家界生态基流可采用14.40m3/s。

h.石门。Qp法和Tennant法计算所得生态基流值分别为44.04m3/s和46.08m3/s，各月均能满足生态基流要求。但对于《湖南省主要河流断面生态流量方案》设置的生态流量指标70.00m3/s，12月、1月两个月的满足程度均低于90%。石门站生态基流可采用44.04m3/s。

i.津市。枯水期各月均能满足Qp法和Tennant法两种方法计算的生态基流，为与石门站生态基流协调一致，津市站生态基流采用Tennant法计算成果47.03m3/s。

3.2 成果比较

比较《澧水流域水量分配方案》《江坪河水电站和淋溪河水电站取水许可》《淋溪河水电站环境影响报告》和《湖南省主要河流控制断面生态流量方案》等中的生态基流成果。见表3。水量分配方案和《湖南省主要河流控制断面生态流量方案》中，大多断面的生态基流采用多年平均流量的10%，由于计算所选取资料时间序列不一致，导致断面生态基流值存在细微差异。此外，《湖南省主要河流控制断面生态流量方案》中澧水干流下游石门站生态基流为70.00m3/s，明显大于多年平均流量10%，在皂市和江垭等大型水利工程修建前枯水期各月保证程度均较低。

表3 澧水流域主要河流控制断面生态流量成果 单位：m3/s

3.3 其余断面生态基流的插值计算

3.3.1 面积比拟法

非水文站点控制断面生态流量的计算可基于参证水文站点，采用面积比拟法进行计算。但运用面积比拟法具有一定限制条件，控制断面与参证水文站点的面积比例一般不宜低于80%。对于流域内面积比例过低的控制断面，可采用经验公式法推算生态流量，同时结合上下游断面生态流量控制指标合理确定生态基流值。

3.3.2 经验公式法

流域典型水文站点集水面积与多年平均流量、Qp法计算的生态基流量的经验公式为y=0.029x+8.913、y=0.002x+0.367，根据断面集水面积推算其余非水文断面的多年平均流量值和Qp法生态基流成果值，见图2、图3。

图2 集水面积与多年平均流量线性关系

图3 集水面积与Qp法生态流量值线性关系

4 结 语

山溪性河流河道内径流丰枯变化相对剧烈，Tennant法(比例取10%)计算成果在枯水期月份的满足程度偏低，生态基流指标宜采用Qp(p取90%)计算。Qp法和Tennant法计算的生态基流指标值与流域集水面积间有较好的线性拟合关系，相关经验公式可用于流域其他断面生态基流的计算。

控制性水利工程是保证流域枯水期生态基流的保障主体，流域中小型水利工程调节能力有限，但对枯水期河道径流仍具有显著影响，应切实加强流域水量统一调度，将保障生态流量下泄纳入各级水利工程的日常运行调度规程，作为水资源配置的硬约束。