大凌河干流生态需水量确定及保障措施探析.pdf

大凌河干流生态需水量确定及保障措施探析赵冬(辽宁省锦州水文局辽宁锦州)中图分类号:文献标志码:./.摘要:为解决大凌河干流水环境承载力偏低、生态水量不足等问题应用消耗性和非消耗性生态水量公式确定大凌河干流生态蓄水量占年均天然流量的 通过加快推进工农业节水、强化生态流量调度管理、非常规水源利用和水系连通工程建设等措施修复流域水生态环境为河道生态需水提供可靠保障可为修复和保护流域生态环境提供一定支持关键词:生态需水天然流量保障措施大凌河干流 生态补水工程中补水规模的确定以生态需水量计算为根本依据目前主要有单位面积用水法、输沙需水计算法、生物空间法、河床形态分析法、水量平衡法、生物需求法、湿周法、法、近 最枯月平均流量法和不同频率最枯月平均值法(法)等生态环境需水量计算方法涉及生态学、水力学和水文学等学科 新时期河湖生态水量评价必须坚持经济社会、生态环境与水资源协调性以及河流水系整体性等要求以新思维统筹考虑生态环境保护要求、水资源开发利用现状和禀赋条件等将可能与需要相结合确定生态水量目标 鉴于此本文以大凌河干流为例结合河流实际情况及其存在的问题合理确定生态目标在保障城市段河流生态、河岸带湿地植被用水及河道常年不断流的生态目标下通过选择典型断面节点和适宜的方法确定生态需水量 流域概况采用资料收集和现场调查的方式系统分析大凌河干流水质和生态监测能力、现有水利工程分布、社会经济、水生态、水环境、水资源等情况可以收集河长制管理、水功能区划、“一河一策”、三线一单成果、生态红线范围、主体和生态功能区划资料对资料缺乏地区使用无人机、卫星遥感等信息技术实施大均方根误差越小模型优度越高 经计算染色面积比决定系数为.均方根误差为.拟合程度较高说明该土壤水分运移模型能够较好地模拟水分在开裂土壤中的运移过程 结论本文根据初始条件和边界条件的变化规律对灌溉水(降雨)在开裂土壤中的运移过程分段然后依据土壤表面入渗、裂缝边壁层流通量及水平吸渗同降雨强度间的平衡原理构建了单裂缝土壤水分运移模型并进行了仿真模拟和大田试验验证 结果表明该模型能够有效预测水分在土壤裂缝中的分布特征及运移过程参考文献 齐学斌.加强农业水资源配置与利用研究为粮食安全及水安全提供坚强支撑.灌溉排水学报():.白培勋余建.干湿交替对土壤结构、土壤抗蚀性的影响机理述评.水土保持应用技术():.():.():.朱磊马荣范东峻等.考虑相关长度的土壤开裂模型改进及其参数对裂隙形态的影响.农业工程学报():.收稿日期:作者简介:陈于()女硕士研究生主要从事农村水利规划、管理及技术研究工作:.(责任编辑 郑娟 责任校对 赵旭珍)水土保持应用技术 年第 期现场监测与调查 根据资料收集和现场调查结果全面掌握大凌河干流情况与天然状态下的河流对比确定现存生态问题及原因具体如下()生态水量缺乏局部河段断流 大凌河干流地处辽西低山丘陵流域内建有能源产业集群和大型灌区人类活动干扰强烈水资源开发程度高生态用水被挤占严重致使部分河段生态水量缺乏甚至全年断流()河流水质污染地下水质安全受到威胁根据大凌河干流市控、省控断面监测数据部分监测断面存在氨氮、超标情况不符合水功能区类水要求在一定程度上威胁着区域用水安全()河道断流破坏河岸湿地资源和河流生物多样性 大凌河国家湿地公园地处辽西生态脆弱带由于河道断流河内鱼类数量和种类减少河流生态功能退化河岸湿地面积萎缩破坏了水生生物的生长繁衍空间环境 研究方法.确定计算节点与生态目标根据大凌河干流存在的环境问题和生态环境状态结合河道用水现状、开发利用程度、禀赋条件、所处区域和河流类型等因素明确生态目标并选择水力条件和河道特征有显著变化的河段、重要生态环境敏感目标河段、重要支流汇入断面、重要水力控制断面、水文监测断面、水功能区和水质控制断面等作为生态环境需水量计算的节点初步确定适宜和最低 个层次作为大凌河干流生态需水目标其中适宜生态目标是以来水量的作为生态水量通过增加对地下水的回补和保持适宜的景观使水面恢复原有生态功能和生物多样性最低生态目标是以来水量的 为基流通过维持枯水河槽的水量要求和水功能区纳污能力及沿岸湿地植物用水保护自然河段生态系统形态、实现水域使用水质及城市河段生态用水目标 通过调查分析大凌河干流主要流经建昌县、朝阳市区、北票市、义县和凌海市在各市县区出入境处均布设有市控、省控断面 考虑到辽西地区水资源匮乏以及大凌河流域水资源开发利用率较高的情况本研究按照最低生态目标选择计算节点包括大凌河干流岔口断面、朝阳 北票分界断面和入渤海口断面.生态需水量计算方法一般地消耗性()和非消耗性 水量共同组成了河流生态需水量()具体计算方法如下:()考虑生态目标和现场调查结果明确大凌河干流生态需水量包括滨河带植被需水量、生态水面循环更新水量、维持水体自净稀释水量和生态基流在时间、空间上不同计算节点河段的需求不同所计算的生态环境需水量通常存在明显差异 因此必须计算各节点城区河段生态水面循环更新水量、河道自净蓄水量和基本生态需水量并计算沿河植被需水消耗性水量确定所有节点需水数据.基本生态环境需水量()目前多用近 最枯月平均流量法、不同频率最枯月平均值法和 法分析基本生态环境需水量 对于水文资料系列较短的情况一般选用近 最枯月平均流量法 采用不同频率最枯月平均值法必须修正和还原实测水文资料节点基本生态环境蓄水量取保证率和条件下的最枯月平均流量 对生态环境需水量利用 法确定时各流量比例的河道生境状况如表 表 不同情景下的流量百分比 不同流量百分比对应生境状况最大最优极好非常好好中差极差年内较枯时段占天然流量比例/年内较丰时段占天然流量比例/通过对比分析用近 最枯月平均流量法与其它方法计算的生态环境需水量存在显著差异故本次大凌河干流各控制断面基本生态需水量最终选择 年均流量.水体自净需水量()为保证河流各功能区段水质达标必须考虑大凌河沿岸排污量和排污口出水水质选择 和氨氮因子计算河流自净需水量 在不考虑纵向弥散效应下选用的一维稳态水质模型表达式为:(/)()式中:、为排放口或污染源下游 处的水质浓度和初始浓度/、为反应速度(/)和沿河流向距离 经计算大凌河干流各断面需要./的水量才能维系水体自净功能 年第 期 赵冬:大凌河干流生态需水量确定及保障措施探析.城区河段生态水面需水量河湖生态需水量利用水量平衡法进行计算由于城区河段计算范围内的拦水坝进行了防渗故不考虑渗漏损失仅计算维持生态水面循环更新水量和大凌河全年蒸发损失量()经计算两者分别为 .万 和.万.维持沿河湿地需水量 湿地生态需水量()主要包括水域、地下水补给、栖息地、土壤与植被需水量大凌河沿岸分布有植被与湿地等可以利用原始气象资料确定植被生态需水经计算大凌河流域为./生态需水量确定及保障措施.计算公式推导依据上述分析结果消耗性水量包括城区河段生态水面的蒸发水量()和沿河湿地需水()非消耗性水量包括城区河段生态水面的循环更新水量()、河道自净需水量()和基本生态需水量()各计算节点生态需水量()涉及非消耗和消耗性水量大凌河干流各河段生态需水量如表 其计算公式为:()()表 大凌河干流生态需水量河段岔口段朝阳 北票分界段 入渤海口段.生态用水保障措施()加快推进工、农业节水 根据农业发展现状和水资源短缺情况对大凌河流域内各灌区积极推广微灌、喷灌等节水灌溉方式逐步提升灌溉用水效率 充分发挥工业节水潜力推动化工、煤炭等产业节水增效对高耗水产业实施严格的限制加快工业园区分质用水、一水多用、串联循环用水及水资源优化梯级利用采用补贴、限价等方式推进企业工业节水注重节水新技术新工艺的发展通过减少万元工业增加用水量切实提升工业重复用水率()强化生态流量的调度管理 加强对大凌河中上游调蓄性工程的调度管理切实保障下游生态流量通过健全生态流量下泄监管与管理体系、修正完善水库调度方案和安装生态流量在线监测系统等提升保障水平()加强非常规水源利用和水系连通工程建设 对于水资源开发潜力小、水资源短缺的地区在实现地下水、地表水资源合理开发利用的基础上加强矿井水、雨水集蓄和再生水等多元化非常规水源利用进一步提升用水效率 通过建设水系连通工程提升水资源净化、调蓄能力及水体流动性对各支流之间进行丰枯调节从周边的水量充沛河道向生态用水量匮乏的河流相机补水实现水生态环境改善和支流不断流 结论本文从植被、蒸发、水体自净等角度计算了大凌河干流生态需水量主要结论如下:()对于辽西地区的大凌河城区段水面蒸发和河道外湿地植被需水等消耗性水量是影响生态流量的主要因素()生态需水量计算的依据是确定生态目标生态水量随生态目标的提高而增大 针对大凌河局部河段断流和开发程度偏高的问题以天然流量的 作为生态基流只能保证最低生态目标经计算生态水量外包消耗性水量时应取天然流量的 ()为了更好地保障和确定河流生态流量及水量应在大凌河干流代表性断面建立流量监测系统加快完善监管制度从临近渠道或河流修建输水通道的生态补水工程一般存在输水线路长、供水水源多样、补水成本高等特点为了解决经费来源的问题亟须建立生态用水补偿机制参考文献郭巧玲杨云松陈志辉等.额济纳绿洲植被生态需水及其估算.水资源与水工程学报():.肖晶函.大凌河河流水系演变特征及其响应机制研究.水土保持应用技术():.赵海波.大凌河流域中上游地区生态环境脆弱性评价.水土保持应用技术():.收稿日期:作者简介:赵冬()辽宁锦州人满族男本科高级工程师 研究方向:水文水资源勘测设备维护、管理、设备自动化研究、水生态环境等(责任编辑 赵旭珍 责任校对 郑娟)水土保持应用技术 年第 期