蒲河流域沈北新区段生态需水计算

第５期总第２６３期　衣芒ｋ科技与装备　Ｎｏ．５　Ｔｏｒａｌ　Ｎｏ．２６３　２０１６年５月　ｃｕｌｔｕｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣３ｒ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｙ．２０１６　蒲河流域沈北新区段生态需水计算　赵津霆　（辽宁水利职业学院，沈阳１１０１２２）　摘要：根据生态水文季节将生态需水分为枯水期、丰水期，分别计算这２个时期的最佳生态需水、适宜生态需水、最小生态需水。计　算结果表明：蒲河流域沈北新区段枯水期的最佳生态需水量为３　９０５．０３万一６　５０８．３８万ｍ　，适宜生态需水量为１　９５２．５２万ｍ３，最　小生态需水量为６５０．８４万ｍ　。　关键词：蒲河流域；生态需水；Ｔｅｎｎａｎｔ法；植被生态需水量　中图分类号：ＴＶ１２４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—１１６１（２０１６）０５—００４１—０４　生态需水包括维持河流系统现状与自然形态、防　所需的最小水量称为适宜生态需水。最小生态需水的　止河流退化、维持河流不断流及其连续性、为自然界　主要功能是以最小的水分条件获得尽可能大的水域　提供水资源等方面。河流生态需水一般包括河道内生　活动空间，适宜生态需水是在水体存在的前提下，河　态需水与河道外生态需水。河道内生态需水指的是为　流生态系统能够保持生物完整性所需要水分。根据生　满足通航、排沙、水生物繁衍、景观等要求，河流等天　态水文季节对生态需水进行简单分类。将生态需水分　然水体所需要的最小需水量；河道外生态需水则涉及　为枯水期（１０月一次年３月）、丰水期（４—９月）两个　到湖泊、地下水恢复及水土保持等。现主要针对河道　时期，分别对两个时期的最佳生态需水、适宜生态需　内生态需水进行探讨。　水、最小生态需水进行计算。　１研究区域概况　２．１河流蒸发需水量　蒲河发源于铁岭县横道河子乡想儿山．从棋盘山　水面蒸发是河流水量消耗的主要方式之一。根据　风景区上游望滨乡石砬子村流入沈阳境内．流经沈阳　现有资料，可根据水面面积、降水量及水面蒸发量，求　市５个县（区），于辽中县老坨乡黑鱼沟村汇入浑河。　得各时段各个河段相应的蒸发需水量。其计算公式　沈北新区位于沈阳北部。由新城子区、辉山农业高新　为：　技术开发区、虎石台经济技术开发区、道义经济开发　区为主体共同组成，区域面积１　０９８　ｋｍ２。沈北新区处　【　．＝Ｏ　Ｅ　＜Ｐ　．　（１）、　　于北温带，在亚洲季风气候区边北缘，其主要的气候　式中：　。为某时段内某河段水面净蒸发损失量　特点是季风气候特征明显；春季多为西南大风，蒸发　（即水面蒸发需水量），ｍ３；Ａ为某时段内某河段水体　量大，易春旱；夏季则高温多雨，雨热同季的气候特点　平均水面面积，ｍ２；Ｅ为某时段内某河段水体蒸发量，　对农作物的生长发育极为有利；秋季风势较小，天气　ｍｍ；Ｐ为某时段内某河段的区间降雨量，ｍｍ。　多晴朗；冬季寒冷干燥，雨雪甚少，盛吹北风和西北　２．２河流渗漏需水量　风。研究区年平均降水量６６０．６　ＩＴｌｌｎ，最大年降水量　河流渗漏需水量是指河流水位高于地下水位时。　９９１．６　ｉｎｌｎ。最小年降水量４６０．１　ｍｍ，降水的年际、年　河流底部渗漏及岸边侧漏向地下水补充的水量。一般　内变化均较大。　情况下，渗漏需水量通常采用达西定律进行计算。一　２生态需水计算方法　般河流、水库渗漏量采用的经验公式为：　为维持河道天然生态系统的关键物种不消亡，保　Ｗ河渗＝Ｋ１ｘＡ　（２）　证河道生态系统基本功能不严重退化所需要的最小　Ｗ￣）＝Ｋ２ｘＫ蓄　（３）　水量即为最小生态需水：维持天然生态系统结构稳定　式中：Ｗ河渗为河流渗漏损失，ｍ３；　湖渗为湖泊、水　库渗漏损失，ｍ　；Ｗ蓄为湖泊、水库平均蓄水量，ｍ３；Ｋ。，　收稿日期：２０１６—０３—１９　为经验系数，取值规则见表１。　作者简介：赵津霆（１９８８一），男，硕士，从事水利水电工程方面　２．３植被生态需水量　的研究。　植被生态需水量是为满足植被正常生长（或维持　４２　表１渗漏损失经验系数　农业科技与装备　Ｔａｂｌｅ　１　Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｌｅａｋａｇｅｌｏｓｓ　１　２０１６年５月　量。取近１０　ａ最枯月平均流量进行计算，公式如下：　Ｗ￣＝３６５ｘ２４ｘ３　６００ｘ　Ｑ证　（５）　１ｕ　ｉ：１　式中：Ｗ自净为河流自净需水量，Ｉｎ。；Ｑ　为近１０　ａ　中第ｉ年最小月流量，ｍＶｓ。　３研究区域生态需水量计算　植被生态系统健康），且能够抑制土地生态系统恶化　所需要的水资源量。研究涉及的植被生态环境需水量　主要是岸边绿化带、草地生态需水。采用面积定额法　３．１河段蒸发需水量　研究区１９８０－－２０１５年降雨及蒸发资料显示，蒲　河流域沈北新区段多年平均降水量为６６０．６　ｍｍ．折　进行计算，计算公式如下：　Ｗ绿＝　Ｆ　（４）　式中：　绿为绿地生态需水量，ｍ３／ａ；为绿化用　算成Ｅ６０１蒸发值为８６１．０６　ｍｍ，年平均蒸发量大于　年降水量。根据河流水面蒸发需水量计算公式（１）对　沈北新区段分段蒸发需水量进行计算，结果如表３所　示。　水定额，ｍ３／ａ·ｍ　）；Ｆ为绿化带覆盖面积，ｍ　。　２．４河道基流生态需水量　３．２河段渗漏需水量　河道基流生态需水量主要指维护河道基本生态　根据实际调研情况，根据公式（２）计算蒲河流域　功能及河道内水生生物生存所需的水量。Ｔｅｎｎａｎｔ法　是一种非现场测定的标准设定法，基于对美国１　１条　河流的断面数据研究后．分析总结出河宽、流速、水深　在不同流量变化下的变化规律。当流量小于年平均流　量１０％时，河宽、流速、水深增加幅度较大，而当流量　大于年平均流量１０％时，对应的水利参数增长幅度　沈北新区段渗漏需水量，计算结果见表４。　３．３植被生态需水量　根据《辽宁省地方标准——行业用水定额》　ＤＢ２１／Ｔ１２３７—２００３。研究区域绿化用水定额取４Ｌ／　（ｍ　·ｄ），单位换算为０．００４　ｍ３／ｍ　·ｄ）。实际调研结果　显示。该研究区域浇水时间为每年４月至１Ｏ月中下　旬，浇水频率约为１５３次／ａ。根据各段河道外绿化带　面积计算植被生态需水量，计算结果见表５。　有所下降。划分流量等级标准见表２。　表２流量等级标准设定　Ｔａｂｌｅ　２　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｆ　ｆｌｏｗ　ｇｒａｄｅ　／％　３．４生态基流需水量·　蒲河流域沈北新区段控制流域面积４８５．７万ｍ，．　流　ｕ　多年平均径流深１３４．０　ｍｍ。通过相关河段控制面积　可推求研究区域平均径流量，计算结果见表６。　根据Ｔｅｎｎａｎｔ法计算各分区段基本生态需水量　推荐值，计算结果见表７。　３．５河段自净需水量　通过调查计算研究区各河段自净需水量，结果见　表８。　３．６河流生态需水量汇总　河流最小生态需水量的计算公式为：　Ｗｉｎ＝ｍａｘ（Ｗ自净，Ｗ基流）＋　＋　河渗＋　绿　（６）　２．５河流自净需水量　根据河流生态需水量各组成部分的计算结果，用　公式（６）计算河流最小生态需水量。根据Ｔｅｎｎａｎｔ法　将河流基本生态流量划分为不同等级。为便于实际管　理和操作，在枯水期（１０月一翌年３月）选取平均流　量１０％作为最小生态需水量，选取平均流量的３０％　作为适宜生态需水量，６０％～１００％作为最佳生态需水　量；在丰水期（４—９月），选取平均流量的３０％作为最　小生态需水量，５０％作为适宜生态需水量。６０％～１００％　作为最佳生态需水量。　河流自净需水量是指保持河流对污染物质自净　作用所需要的水量。在北方地区，为保持河流一定的　生态功能．河道在枯水季节保证一定水量是非常必要　的。在以往的运用和实践过程中发现，７Ｑ１０法计算出　来的污染物允许排放量值偏高。故本次采用在７Ｑ１ｏ　法基础上改进而成的最枯月流量法计算河流自净需　水量。对于一般河流，通常采用近ｌＯ　ａ最枯月平均流　量或９０％保证率最枯月平均流量作为河流自净需水　表５　研究区河道外绿化带生态需水量　Ｔａｂｌｅ　５　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｇｒｅｅｎ　ｂｅｌｔ　ｏｆｆ　ｓｔｒｅａｍ　ｗａｔｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｒｅａ　表６研究区河流平均径流量　Ｔａｂｌｅ　６　Ｒｉｖｅｒ　ａｖｅｒａｇｅ　ｒｕｎｏｆｆ　ｖｏｌｕｍｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｒｅａ　由于研究区域各河段自净需水量均小于生态基　流量的最小值，因此取Ｔｅｎｎａｎｔ法得出的生态基流推　荐值为最终生态基流。结合研究区基本生态需水量及　基本生态流量汇总求得研究区域河流的生态需水量　及生态基流量推荐值。耦合蒸发需水量、渗漏需水量、　植被需水量与生态基流量，求得研究区生态需水量，　表７研究区域分区段基本生态需水量推荐值　Ｔａｂｌｅ　７　Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｂａｓｉｃ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｎ　ｉｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｒｅａ／１０４　ｍ３　注：枯水期（１０月一翌年３月）；丰水期（　９月）。　结果见表９。　需水量、河流渗漏需水量、植被生态需水量、河道基流　生态需水量及河流自净需水量５方面，计算研究区域　生态需水量，为蒲河流域生态需求提供参考数据。在　４结论　以蒲河流域沈北新区段为研究对象，从河流蒸发　农业科技与装备　表８研究区各河段自净需水量计算成果　Ｔａｂｌｅ８　Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒ　ｓｅｌｆ　ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｖｅｒｙ　ｒｅａｃｈ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｒｅ８　２０１６年５月　人类经济活动、水质自净能力等方面的影响，还有待　进一步研究。　表９研究区生态需水量汇总　Ｔａｂｌｅ　９　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｓｕｍｍａｒｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｒｅａ　／ｌｉＰ　ｍ３　参考文献　［１］特来提·艾尼瓦．基于生态恢复的塔里木河干流生态需水量预测［Ｊ］．工程技术，２０１５，５３（９）：００１７０．　［２］孙栋元，胡想全，金彦兆，等．疏勒河中游绿洲天然植被生态需水量估算与预测研究［Ｊ］．干旱区地理，２０１６（１）：１５４一ｌ６１　［３］楚勤方田兴顺．基于生态需水的水资源分析——以贵州省盐津河流域为例［Ｊ］．水土保持通报，２０１６（１）：２５９—２６４．　Ｓｈｅｎｂｅｉ　Ｎｅｗ　Ａｒｅａ　Ｓｅｇｍｅｎｔ　Ｐｕ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ＺＨＡ０　ＪｉｎＴｉｎｇ　（Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１０１２２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｅａｓｏｎ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｄｒｙ　ｓｅａｓｏｎ　ａｎｄ　ｗｅｔ　ｓｅａｓｏｎ．Ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｅｍｅｎｔ，ｓｒｕｉｔａｂｌｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｐｅｒｉｏｄｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ。Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ：ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｅｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｓｈｅｎｂｅｉ　ｎｅｗ　ａｒｅａ　ｓｅｇｍｅｎｔ　Ｐｕ　Ｒｉｖｅｒ　ｂａｓｉｎ　ｉｓ　３９０５．０３－６５０８．３８　ｔｅｎ　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｍ　，ｔｈｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｉｓ　１９５２．５２　ｔｅｎ　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｉｎ　，ｔｈｅ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｉｓ　６５０．８４　ｔｅｎ　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｍ。．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｕ　Ｒｉｖｅｒ　ｂａｓｉｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ；Ｔｅｎｎａｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ