辽宁省大凌河河道生态及环境需水量研究

金云杰

(辽宁省葫芦岛水文局，辽宁 葫芦岛 125000)



辽宁省大凌河河道生态及环境需水量研究

金云杰

(辽宁省葫芦岛水文局，辽宁 葫芦岛 125000)

文章从辽宁省大凌河流域目前存在的主要生态环境问题入手展开分析，分别通过对辽宁省大凌河河道各水资源分区的河道生态需水量和各区的河道生态需水量进行估算，在此基础上提出了基于偏枯年水文数据对辽宁省大凌河河道生态基流量、自净需水和输沙需水等生态需水量进行估算的方法。该估算方法在一定程度上有效弥补了以往辽宁省大凌河河道在态环境分析及生态环境需水量计算过程中采用的枯水季最小流量法和Tennant 法在计算结果方面存在误差的不足。

辽宁省；大凌河；河道生态；环境需水量

大凌河作为我国辽宁省西部地区最大的河流，近年来随着环境污染和破坏程度不断加剧，区域水资源供、需矛盾日益突出。

因此，引发了一系列的生态环境问题和社会问题。在传统的河道生态及环境需水量分析、估算过程中，一般采用Tennant法和最小月实测径流量法及RVA和枯水季节最小流量法等水文学分析方法进行估算分析，不仅计算结果准确，且估算速度较快及简便，但是在分析过程中数据指标较多，因此计算结果存在一定的误差，因此本文主要采用研究区偏枯年历史水文数据，对大凌河河道各水资源分区的河道生态需水量进行估算分析[1]。

1 辽宁省大凌河河道基本区域概况

辽宁省大凌河流域基本地理坐标为E118°46′—121°50′、N40°28′—42°38′，流域面积和长度分别为23837 km2和435km。其中，辽宁省大凌河流域主要包括葫芦岛市以及朝阳市和锦州市及阜新市等几个主要市区，除此之外其还与内蒙古自治区的赤峰及通辽、河北省的承德等地区相靠近[2]。具体区域地理位置划分如图1所示。

图1 辽宁省大凌河河道基本区域概况图

从气候特征来看，辽宁省大凌河流域属于北温带季风气候，冬、春季节干燥少雨而夏、秋季节多雨。该区域全年平均降雨量为400mm，主要降雨过程集中于每年的夏季与秋季，这一时期的降雨量占全年降雨量的比例为80%。因此，降雨量较为丰富，常年平均地表水资源总量为18.41×108m3。但是，由于该区域经济社会发展速度较快，使大凌河流域成为辽宁省工业以及农业和生活用水的主要供水水源地之一。另外，由于近年来工业化的发展，导致污染物排放量严重超标，由此使大凌河流域地表水与地下水资源受到污染[3]。据2015年相关水质监测报告统计结果显示，辽宁省大凌河流域全年COD污染物排放量达到60多万t，多数水质为劣Ⅴ类水质。因此，水质恶化的同时，大凌河河道径流量逐渐减小，引发了严重的海水入侵和河口湿地退化问题。

2 辽宁省大凌河河道生态及环境需水量计算方法

通过上述区域背景资料可知，辽宁省大凌河流域面积较大，且不同河段的水质差异较大。因此，不同区域生态及环境需水量也存在很大差异[4]。所以，在对该流域的河道生态需水量进行计算时，由于水流的流动性特征会导致大凌河河道生态及环境需水量计算存在很大差异。因此，本文在采用分区生态需水量计算方法对辽宁省大凌河河道生态及环境需水量进行计算时，首先需确定大凌河流域分区方案，在具体方案确定过程中需遵循一定的技术原则：

1)确保大凌河河道内河流体系具有完整性；

2)防止对河道生态及环境需水量进行重复计算；

3)在不同流域分区内，应建设必要的水文监测站点，从而通过数据监测，获取大凌河河道生态及环境需水量估算资料。

其次，在上述流域分区基础上，确定大凌河河道生态及环境需水量的具体计算方法。一般河道生态需水量主要是指能够维持大凌河发挥生态效益所要消耗的总水量。比如，大凌河为生物提供栖息地及在一定时间和空间范围内进行水质净化以及保持河道正常径流量等过程所需要消耗的总水量。在实际计算过程中，要结合大凌河河道不同的生态环境功能，将大凌河河道生态需水量分为自净水流及生态水流和输沙需水等[5]。在对大凌河河道生态基流进行计算时，本文为了保证河道中径流量有效供给，采用如下方法对不同河道生态基流量进行科学计算：①结合大凌河河道年径流量历史统计数据，计算不同水资源保证率条件下的河道径流量；②在河道水资源保证率为75%的条件下，选取偏枯年的年径流量总量作为研究区内的推荐流量；③结合该大凌河河道多年历史统计数据中枯水季以及汛期的河道径流量比例，对不同时期河道的实际生态需水量进行科学分配。

在对大凌河流域内的自净需水量进行计算时，主要采用河道水资源保证率为75%的偏枯年枯水季历史径流量数据，对大凌河河道水质自净需水量进行计算[6]。另外，大凌河流域在丰水期的输沙水量占该流域全年用水量的比例为96%-99%，而在枯水期输沙水量可以忽略不计。因此，本文在对大凌河流域河道生态及环境需水量进行计算时，只计算丰水期的河道输沙水量，具体计算公式如下：

WS=St/C

(1)

公式：WS为大凌河流域河道输沙需水量，108m3；St为大凌河流域河道偏枯年丰水季最大输沙量(t)；C为大凌河流域河道偏枯年丰水季含沙量平均值，t/m3。

再者需科学确定大凌河河道基本生态需水量。

本文在对辽宁省大凌河河道生态及环境需水量进行计算时，为了避免对生态需水量、输沙水量和部分水生生物生存用水量等3个用水指标进行重复计算，将主要基于“最大值”原则，对大凌河河道生态及环境实际需水量进行估算[7]。

此外，本文在对辽宁省大凌河河道分区需水量进行确定时，主要采用生态需水量计算方法，进一步确定河道分区需水量[8]。

3 辽宁省大凌河河道生态及环境需水量计算分析

在对辽宁省大凌河河道生态及环境需水量进行计算分析时，本文主要基于上述分区原则，对大凌河流域内的水资源进行科学分区，如图2所示，本文结合辽宁大凌河流域实际特点，由上游至下游将河道划分为A、B、C、D四个不同的功能分区，其中在4个主要功能分区内又划分了多个不同的小分区。

图2 辽宁省大凌河河道生态及

具体分区结果如表1数据所示：

表1 辽宁省大凌河河道生态及环境需水量计算功能分区资料表

结合表1中辽宁省大凌河河道生态及环境需水量计算功能分区资料，可利用各水文监测站点多年的河道径流量统计数据，对不同支流与干流内的河道生态及环境需水量进行科学估算，如下表2统计数据为辽宁省大凌河河道生态及环境需水量：

表2 辽宁省大凌河河道生态及环境需水量表

从上述生态需水量估算结果来看，大凌河流域主要河道A区域生态及环境多年平均径流总量不足。其中，2004-2015年A1区域和A2区域多年平均径流总量分别为1.46×108m3和1.29×108m3。因此，从上述4个不同区域多年平均径流总量统计结果来看，按照从大到小的顺序排列，分别为D区域>C区域>B区域>A区域，而通过大凌河河道枯水季、丰水季、全年生态及环境需水量统计结果来看，B区域需水量最大，而D区域需水量次之，C区域与A区域生态及环境需水量最少。

但是，由于不同区域水文数据处于持续动态变化过程中。因此，在对相关数据进行监测统计时，大凌河各河道实际生态需水量可能大于估算值；另外，从总体需水量数据对比结果来看，上述4个不同区域的总体需水量均为正值，则由此表明，大凌河河道生态及环境实际来水量无法满足该河道实际生态需水量要求。需要各河道提供一定的补充水量，才能满足当地的生态用水需求[9]。

所以，辽宁省大凌河河道在总用水需求不断增大的情况下，可能会引发越来越突出的水资源供、需矛盾。故辽宁省相关水利部门及环保部门，应该联合加强对大凌河流域内各河道处的历史水文数据和气象资料进行监测控制。通过数据分析及生态需水量估算，兴建大型的水利工程设施，从而提高区域水资源综合利用效率[10]。

4 结 语

综上所述，水资源是区域生态环境保护及经济社会发展的重要资源。在此背景下，基于Tennant法对辽宁省大凌河不同河道生态及环境需水量进行估算研究，主要以河道历史径流量作为数据计算参考依据。因此，通过平均流量对河道不同月份的河道生态需水量进行估算，会导致计算结果出现一定的误差；而RVA法在国外发达国家应用较多，但其在对河道生态需水量进行估算时，会涉及很多参数和指标，因此计算过程较为复杂。因此，基于上述优、缺点，本文重点综合采用了水资源保证率为75%的偏枯年历史水文数据，对辽宁省大凌河河道生态及环境需水量进行科学估算分析，以期为当地水资源合理优化、配置和水资源保护提供重要参考。但此种估算方法由于数据样本有限，因此只能作为该研究区河道生态及环境需水量分析配置依据，相关不足需在今后研究实践中继续不断完善与拓展。

[1]董婷婷.辽宁省市际以上界河信息调查与成果分析[J].中国水能及电气化,2016(05):30-32.

[2]雍斌，朱磊，任立良，等.人类活动对老哈河流域近50年径流变化影响的定量评估[J].河海大学学报:自然科学版,2014(02)：101-106.

[3]刘鑫.大凌河流域径流演变规律分析[J].水土保持研究,2015，22(02)，165-170.

[4]徐飞.沈阳地区水资源短缺原因分析及对策研究[J].水资源开发与管理，2015(01)：24-26.

[5]潘扎荣,阮晓红.淮河流域河道内生态需水保障程度时空特征解析[J].水利学报,2015，46(03)：280-290.

[6]闫晓惠，陈新，张博威.模糊逻辑在水利工程环境评价中的应用探析[J].科技展望,2015(23)：76.

[7]郝璐，王静爱，高路，等.老哈河流域近 40 年径流变化趋势分析[J].北京师范大学学报: 自然科学版,2008，44(06)，629-634.

[8]钟子琳，付杨，于海洋.大伙房水库社河入库口湿地保护对策研究[J].水土保持应用技术，2014(01)：48-49.

[9]胡波，郑艳霞，翟红娟，等.生态需求流量与河道内生态需水量计算研究[J].长江科学院院报,2015，32(03)：99-106.

[10]田冰.河北省自然湿地生态需水量分析[J].水土保持应用技术，2007(02)：34-36.

1007-7596(2017)02-0029-03

2017-02-16

金云杰(1984-)，男，辽宁葫芦岛人，工程师，从事水文水资源勘测、整编、管理工作。

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