摘要：針對(duì)廣東省咸潮上溯、水污染嚴(yán)重及水庫、水電站建設(shè)對(duì)下游河道生態(tài)環(huán)境的影響等問題，以滿足河流最基本的稀釋自凈功能、維持河道穩(wěn)定及生物多樣性為目的，綜合國內(nèi)外現(xiàn)有多種生態(tài)流量計(jì)算方法，對(duì)廣東省典型河道斷面的生態(tài)基流進(jìn)行了計(jì)算分析。通過分析不同的方法（Tennant法、月保證率法、7Q10法、最小月平均實(shí)測徑流量法）的優(yōu)劣與適用性條件以及不同保證率下的計(jì)算結(jié)果，提出可以75%保證率下河道生態(tài)基流為標(biāo)準(zhǔn)，建議廣東省河道生態(tài)基流量控制在諸斷面多年平均徑流總量的10%~21%。 關(guān)鍵詞：河道生態(tài)流量；水文統(tǒng)計(jì)；空間變異性

水資源是人類生存和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也是生態(tài)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵。由于在一段時(shí)期內(nèi)，人們只注重生產(chǎn)和生活用水，忽視生態(tài)環(huán)境需水，沒有考慮人與河流的和諧發(fā)展，造成生態(tài)用水緊張和局部生態(tài)系統(tǒng)失衡。生態(tài)需水研究是合理配置水資源、實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)，尤其在既能滿足水資源合理開發(fā)利用和保護(hù)的要求，又能夠發(fā)揮最佳效益的新的水資源管理模式下，生態(tài)與環(huán)境問題越來越受到重視［1］。 迄今為止，廣東省已開展了大量的河流開發(fā)利用建設(shè)。在防洪減災(zāi)、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等方面做出了巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)也面臨了一些新問題：河流水系上大量水庫及水閘不合理調(diào)控，導(dǎo)致下游河道流量減少、泥沙淤積、咸潮上溯、河道萎縮與水生生物退化等，導(dǎo)致了河流生態(tài)過程與功能的破壞；經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、人口的快速增長、城市化進(jìn)程的加快，使得區(qū)域內(nèi)用水急劇上升；魚類的過度捕撈、水污染的增加使得魚類的減少，以及水利工程建設(shè)導(dǎo)致水文條件的變化從而對(duì)魚類繁殖期的影響都對(duì)物種多樣性造成了一定程度破壞。因此以維持河道生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)平衡、保持流域整體性、連續(xù)性等特征為目的，研究廣東省河道生態(tài)基流是非常必要和緊迫的。 本文將在水文學(xué)方法的基礎(chǔ)上，以廣東省典型河道為例，進(jìn)行河流基本生態(tài)需水的概算，對(duì)廣東省水資源綜合開發(fā)與管理、豐富和完善河道生態(tài)需水理論與應(yīng)用，具有參考意義。 1 研究區(qū)概況 廣東省河流眾多，全省集水面積在100 km2以上的干支流河道共有542條，其中省際河流52條，珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)有重要水道26條。眾多河流中，主要河流有珠江水系的東江、北江、西江和非珠江水系的韓江、榕江、漠陽江、鑒江等，流域面積在30 000 km2以上的有東江、北江、西江和韓江，是廣東省的4大主要河流。珠江流域面積為45.4萬km2，在廣東境內(nèi)11.1萬km2 ，僅占全流域的24.5%，卻占廣東全省陸地面積的62.5%。 廣東省水資源量與國內(nèi)其他省區(qū)相比較為豐富，多年平均降水量1 774 mm，為全國均值的2.7倍；地表水資源量4 380億m3（含來自珠江、韓江等上游注入本省的客水）。廣東省河流分布狀況，可概分為3類4區(qū)：珠江流域內(nèi)4大水系諸河，基本上由西、北、東三面向珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)匯流，然后由三角洲網(wǎng)河區(qū)分8個(gè)口門入海；而在粵東沿海和粵西沿海兩區(qū)，除雷州半島上的河流外，基本上是平行從北向南流，注入南海。 對(duì)部分站點(diǎn)多年天然徑流資料進(jìn)行分析，可分別得出最大、最小、平均年徑流量及最大、最小值占多年平均年徑流量百分比見圖1。圖2表示各站點(diǎn)多年年徑流量的分布情況。 2 計(jì)算方法 目前提出和形成的河流生態(tài)需水計(jì)算方法已達(dá)200余種，分類方法也較多。我國從20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行生態(tài)需水的研究，形成了較為完備的生態(tài)需水理論體系和方法［2-8］。就我國河流系統(tǒng)生態(tài)需水的研究而言，已有成果主要是借鑒國外的相關(guān)研究理論和方法［6］。在我國現(xiàn)階段要進(jìn)行深入的河流生態(tài)需水研究還存在各種困難，主要限制于各種生物資料的獲取，但可以從水文水力學(xué)的角度展開研究。一方面，各流域的水文資料豐富翔實(shí)，較為可靠；同時(shí)，這些簡化的研究也是進(jìn)行河流生物完整性研究的前提和基礎(chǔ)［9］。較為常用的研究方法可以分為三類:一是標(biāo)準(zhǔn)流量法，如7Q10法［10］、Tennant法［11］、最小月平均實(shí)測徑流量法［12］等；二是基于水力學(xué)基礎(chǔ)的水力學(xué)法，如R2CROSS法［13］、濕周法［14］等；三是基于生物學(xué)基礎(chǔ)的棲息地法，如IFIM (河道內(nèi)流量增加法) ［15］、CASIMIR法［16］等。

本文重點(diǎn)運(yùn)用了水文學(xué)方法，將幾種常用方法計(jì)算所得結(jié)果進(jìn)行分析比較，得出適用于廣東省各流域的生態(tài)基流閾值。Tennant法是以歷史流量為基礎(chǔ)確定河道的生態(tài)需水量的水文學(xué)方法，它采用年平均天然徑流量的百分比作為推薦流量，在不同月份采用不同百分比來估算河道生態(tài)需水量。7Q10法，即90%保證率連續(xù)7天最枯平均流量。由于該標(biāo)準(zhǔn)要求比較高，鑒于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平比較落后，南北方水資源情況差別大，我國在《制定地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)原則和方法》（GB 3839-83）中規(guī)定：一般河流采用近10年最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量［17］。最小月平均實(shí)測徑流量法采用河流最小月平均實(shí)測徑流量的多年平均值作為河流的基本需水量。月(年)保證率設(shè)定法，根據(jù)系列水文統(tǒng)計(jì)資料，在不同的月(年)保證率前提下，以不同的天然平均年徑流量百分比作為河道環(huán)境需水量的等級(jí)，分別計(jì)算不同保證率、不同等級(jí)下的月(年)河道基本環(huán)境需水量，并以計(jì)算出的河道基本環(huán)境需水量作為約束條件，可以計(jì)算相應(yīng)于不同水質(zhì)目標(biāo)的污染物排放量及廢水排放量，以滿足河流的稀釋自凈功能［18］。 3 廣東省典型河道生態(tài)基流量的概算 依據(jù)廣東省水文統(tǒng)計(jì)資料，本文選取了廣東省受地下水開發(fā)影響較少的21個(gè)徑流代表站的1956年-2000年的天然徑流資料，運(yùn)用所敘述的方法對(duì)不同保證率下的河道生態(tài)基流量分別進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果列入表1，此處僅列出75% 75%保證率下的河道生態(tài)基流量。考慮到生態(tài)需水很難達(dá)到較高的目標(biāo)這一實(shí)際情況，將75%保證率下的計(jì)算結(jié)果作為推薦值。 從表1選取幾個(gè)站點(diǎn)對(duì)不同方法計(jì)算出的生態(tài)基流量進(jìn)行比較，見圖3。 將Tennant法、月保證率設(shè)定法、7Q10、最小月法的計(jì)算結(jié)果的平均值作為各河道生態(tài)基流的最終結(jié)果，結(jié)果見表2。圖4是在不同保證率下各站點(diǎn)生態(tài)基流量占多年平均天然徑流量百分比。 4 計(jì)算結(jié)果分析 由最小月平均實(shí)測徑流量法計(jì)算得出的生態(tài)基流量為454.28億m3，占多年平均徑流量的6.8%。采用7Q10法計(jì)算所得的各河道生態(tài)基流量為1 439.2億m3，占多年平均徑流量的21.69%。采用Tennant法計(jì)算得到的生態(tài)基流量，在75%保證率下，介于581～3 483億m3之間，分別占多年平均徑流量的8.75%～52.48%。采用月保證率法計(jì)算所得的各流域生態(tài)基流量，在75%保證率下，介于572.48～3 940億m3之間，分別占多年平均徑流量的8.63%～59.37%。由圖3可看出，最小月平均實(shí)測徑流量法計(jì)算結(jié)果最小，Tennant法和月保證率法計(jì)算得出的生態(tài)基流范圍較為接近。生態(tài)基流量在年際變化中表現(xiàn)出一定的周期性變化，豐水年所需要的生態(tài)基流較多，枯水年則較少。表2是在不同保證率下廣東省典型河道主要站點(diǎn)的生態(tài)基流情況。多年平均情況下河道生態(tài)基流為850.9億m3，平水年（50%）河道生態(tài)基流為843.6億m3，枯水年（75%）河道生態(tài)基流為823.3億m3，特枯年（95%）河道生態(tài)基流為774.6億m3。以Tennant法的最小推薦值不小于徑流量的10%為原則［19］，將75%保證率下的計(jì)算結(jié)果作為推薦值，則廣東省典型河道諸斷面的最小生態(tài)基流量須保證在多年徑流的10%~21%。 生態(tài)基流量在空間分布上表現(xiàn)出一定的規(guī)律，西江所需要的生態(tài)基流量最多，而秋香江最少；從粵西至粵東生態(tài)基流量逐漸減少；東江從上游至下游所需生態(tài)基流量逐漸增加。 5 結(jié)論 本文運(yùn)用水文學(xué)方法在不同保證率下分別對(duì)廣東省典型河道各站點(diǎn)的生態(tài)基流量進(jìn)行計(jì)算，把75%保證率下的計(jì)算結(jié)果作為推薦值。彌補(bǔ)了單獨(dú)應(yīng)用Tennant等方法時(shí)的不足。從估算的結(jié)果看出，采用Tennant法、月保證率方法和7Q10法計(jì)算出的結(jié)果相對(duì)可靠，更適用于廣東省河流。 由于研究目標(biāo)的不同，計(jì)算河流生態(tài)需水量的方法很多。本文提到的4種計(jì)算河流生態(tài)需水量的方法是根據(jù)河流水文學(xué)的原理，以河流多年實(shí)測徑流為基礎(chǔ)，因此所計(jì)算的結(jié)果是建立在地區(qū)河流水文特征基礎(chǔ)之上的。在估算河道生態(tài)需水量時(shí)，由于資料的缺乏沒有對(duì)各河道進(jìn)行分區(qū)計(jì)算，存在重復(fù)計(jì)算的問題需要進(jìn)一步解決。 參考文獻(xiàn): ［1］ 張麗，李麗娟，梁麗喬，等.流域生態(tài)需水理論及計(jì)算研究進(jìn)展［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(7):307-312.(ZHANG Li，LI Li-juan，LIANG Li-qiao，et al.Progress on the Research of Theory and Calculation Method of Ecological Water Requirement［J］.Transactions of the CSAE，2008，24(7):307-312.(in Chinese)) ［2］ 王西琴，楊志峰，劉昌明.河道最小環(huán)境需水量確定方法及其應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21(5):548-552.(WANG Xi-qin，YANG Zhi-feng，LIU Chang-ming.Method of Resolving Lowest Environmental Water Demands in River Course［J］.Acta Scientiae Circumstantiae，2001，21(5):548-552.(in Chinese)) ［3］ 王西琴，劉昌明，楊志峰.生態(tài)及環(huán)境需水量研究進(jìn)展與前瞻［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2002，13(4):507-514.(WANG Xi-qin，LIU Chang-ming，YANG Zhi-feng.Research Advance in Ecological Water Demand and Environmental Water Demand［J］.Advances in Water Science，2002，13(4):507-514.(in Chinese)) ［4］ 楊愛民，唐克旺，王浩，等.生態(tài)用水的基本理論與計(jì)算方法［J］.水利學(xué)報(bào)，2004，(12): 39-45.(YANG Ai-min，TANG Ke-wang，WANG Hao，et al.Theory and Calculation Method of Ecological Water Use［J］.Journal of Hydraulic Engineering，2004，(12): 39-45.(in Chinese)) ［5］ 占車生，夏軍，豐華麗，等.河流生態(tài)系統(tǒng)合理生態(tài)用水比例的確定［J］.中山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，44(2):121-124.(ZHAN Che-sheng，XIA Jun，F(xiàn)ENG Hua-li，et al.Determination of the Reasonable Proportion of Ecological Water Used of River Ecological System［J］.Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni，2005，44(2):121-124.(in Chinese))