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沃托格赛尔河生态基流目标确定及保障措施分析

2025-02-26 16 上传者：管理员

摘要：为了确保沃托格赛尔河不断流,基于沃托格赛尔河概况,在分析沃托格赛尔河水资源开发利用现状、河流生态现状以及存在问题的基础上,采用Qp法、Tennant法和近10年最小月平均流量法,对沃托格赛尔河生态基流控制断面鄂托克赛尔水库坝址、末级引水渠首（乌北五渠）断面生态基流及调控措施进行探讨,提出末级渠首（乌北五渠）枯水期生态基流为0.14 m3/s,丰水期生态基流为0.456 m3/s,并对8条渠首采取引水调控措施,以确保实现下泄基流目标,可为河道生态基流及调控研究提供借鉴。

关键词：
Qp法
Tennant法
水量调控
沃托格赛尔河
生态基流
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1、概况

位于温泉县境内的沃托格赛尔河,发源于新疆别珍套山,源头有71条冰川,冰川总面积60.34km2,流域面积1201km2,全长101km,为博河的最大支流｡沃托格赛尔河出山口上游河流基本无人为扰动,出山口有阿合奇水文站,建有1座中型水库和8个灌溉引水渠(见图1),河道水量被引至灌溉,一般无地表水可以进入博尔塔拉河｡为了确保沃托格赛尔河不断流,控制农业灌溉引水,需对沃托格赛尔河生态流量进行分析｡

2、现状及存在问题

2.1水资源开发利用现状

据监测,沃托格赛尔河水质现状为Ⅰ~Ⅱ类水质标准,水环境良好｡经调查,沃托格赛尔河乌南干渠､乌南一渠､乌南二渠和乌北一渠､乌北二渠､乌北三渠､乌北四渠､乌北五渠8个灌溉引水渠,批复的取水水量多达15546万m3/a,该河流多年平均径流量仅为14545万m3/a｡近10年实际取水量平均为11440万m3｡2021年地表水资源开发利用率高达76.0%｡

2.2河流生态状况和问题分析

(1)生态基流得不到保障｡鄂托克赛尔水库通过泄水涵洞放水,有生态流量调度方案,受人工控制常有水｡水库以下河道乌北五渠,无生态流量调度方案,由于农业灌溉引水､蒸发､下渗等多因素影响,渠首以下河道常有断流现象｡

(2)没有确定生态基流,更没有调度和调控措施｡由于沃托格赛尔河水资源匮乏,加之不合理的水资源开发利用等,使得河道生态呈恶性循环趋势发展｡

(3)生态基流考核问责和监管执法力度需要加强｡目前,河流生态水量考核机制尚未建立,因为监管主体不明确､责任不落实不到位､管理体制机制不健全及监测监管薄弱等,使得河道断流时常发生,没有保障措施｡

3、生态水量确定

3.1河段划分

鄂托格赛尔水库以上为山区性常年流水河段,水库以下河道由于农业灌溉引水､蒸发､下渗等多因素影响,河道常有断流现象,近河口河段有时因泉水出露补给水源,水量稍有增加｡据此,可将其划分为山区常流水河段(源头-水库坝,长78km,河岸保护范围岸坎或堤防外坡脚外延100m)､灌区季节性河段河段(水库坝址-河口,长23km,河岸保护范围岸坎或堤防外坡脚外延150m)2段｡水库以上河段基本无人为取水干扰,河道流量及水量呈自然状态,因此,本次生态基流评估范围为出山口以下河段,生态保护目标为每年保证一定的最小水量下泄｡

3.2控制断面选择

沃托格赛尔河径流以冰雪消融和降水补给为主,主要集中在春夏汛期,属典型的山溪性河流｡河流出山口进入平原区后,水量大部被引入灌区,余水在冲积洪积扇中上部即渗入地下,形成潜流,唯有洪水期间河水可注入博河｡本次选择山区性河段控制工程节点鄂托克赛尔水库坝址断面作为上游常有水河段生态基流控制断面;选择灌区季节性河段和天然尾闾段的交界点的末级引水渠首(乌北五渠)断面作为尾闾季节性河段生态水量控制断面｡均为考核断面,需由上级部门和流域机构印发保障目标､考核管理｡

图1沃托格赛尔河水利工程及生态基流控制断面位置示意图

3.3目标指标

沃托格赛尔河现状主要的生态问题是枯水期水库蓄水,坝址断面不下泄生态基流;丰水期灌溉大量引水,挤占河道基本生态需水量｡根据新疆季节性河流特点,天然状态下不发生断流的上游山区河段水库坝址控制断面应保障基流月平均生态水量(基流条件下最小月生态水量)目标要求,维持河道基本形态和基本生态功能｡对于渠首以下灌区季节性河段,可不要求常年基流月平均生态水量目标,应控制农业灌溉引水,每年保证一定的基本生态水量下泄,确定年基本生态水量目标指标｡

3.4径流分析

1956年设立的阿合奇水文站是沃托格赛尔河出山口水量控制站,本次选用阿合奇水文站作为沃托格赛尔河水文及径流特征的基本站｡阿合奇水文站的多年平均径流量为1.4545亿m3,研究时段为1956年~2020年｡年际变化平稳｡其中,70年代径流量最少,为1.34亿m3;而后径流量有所增加,在2010年~2020年径流量较大,达1.573亿m3｡总体来看,阿合奇水文站来水量多年来总体变化不大｡年径流量的极值比分别为1.8,年径流量相对比较稳定｡从阿合奇水文站1956年至2020年的统计资料来看,5月~9月多年平均径流量占全年的81.8%,其余月份平均径流量总和占全年的18.2%｡年内丰枯变化较大｡不同保证率设计年径流量成果见表1｡

表1阿合奇水文站径流量统计

3.5生态基流(水量)目标值确定

3.5.1鄂托克赛尔水库坝址断面生态基流(水量)计算

根据阿合奇水文站多年平均天然月径流量排序,确定1月~4月,10月~12月平均径流量较小,为水量较枯时段;5月~9月为水量较丰时段｡现采用3种方法和批复水量进行对比分析｡

(1)Qp法

按照Qp法,采取长系列(1956年~2020年)阿合奇站水文数据中每年丰水期(6月~8月)､枯水期(1月~5月,9月~12月)内最小月平均流量组成丰水期､枯水期最小月平均流量水文系列,再按照频率分析,确定相应保证率下的月平均流量作为丰水期､枯水期生态基流,以此推算该时段最小月生态水量,确定丰水期､枯水期基流月平均生态水量目标[1]｡本次采用90%保证率,结果显示水库坝址控制断面90%保证丰水期(5月~9月)最小月平均流量为1.76m3/s,基流月平均生态水量目标值为472万m3,对应的该时段基本生态水量为2360万m3;枯水期(1月~4月,10月~12月)最小月平均流量为0.79m3/s,基流月平均生态水量目标值为190万m3,见表2,对应的该时段基本生态水量为1330万m3｡全年下泄最小生态水量为3690万m3,该生态水量占水库坝址控制断面多年平均径流量14545万m3的25.4%｡

(2)Tennant法

《水资源供需预测分析技术规范》中提出:北方一般采用控制节点多年平均年径流量的10%~20%[2]｡《水利水电建设项目水资源论证导则》(2011年)规定:原则上按多年平均径流量的10%~20%计算[3]｡根据沃托格赛尔河水资源特点和开发利用现状,丰水期(5月~9月)生态基流确定为河流多年对应月平均径流20%的标准;枯水期(1月~4月,10月~12月)生态基流确定为河流多年对应月平均径流10%的标准｡则丰水期(5月~9月)平均生态基流为1.79m3/s,基流月平均生态水量目标值为476万m3;枯水期(1月~4月,10月~12月)平均生态基流为0.14m3/s,基流月平均生态水量目标值为38万m3｡全年下泄最小｡生态水量为859万m3,计算过程见表4｡

(3)已批复的生态基流

《鄂托克赛尔水库调度运用方案》规定:在冬季蓄水期间,水库向下游河道排水一般大于等于0.2m3/s｡

(4)基流月平均生态水量目标值比较分析

枯水期Tennant法计算结果与Qp法计算结果相差大于80%,所以采用近十年最小月平均流量法进行复核[4]｡同时考虑到已批复的枯水期生态基流成果,本次推荐鄂托克赛尔水库坝址断面枯水期(1月~4月,9月~12月)最小月生态水量目标值为48.4万m3(0.2m3/s)｡丰水期(5月~9月)最小月生态水量目标值为442万m3(1.65m3/s))｡鄂托克赛尔水库坝址断面生态基流(水量)目标值比较分析见表2｡

表2鄂托克赛尔水库坝址断面生态基流(水量)目标值比较分析表

3.5.2末级渠首(乌北五渠渠首)控制断面年基本生态水量计算

《河湖生态环境需水计算规范》(SL/Z712-2014)提出:开发利用程度高的北方中小河流基本生态环境需水量占地表水资源量的比例为5%~10%｡根据沃托格赛尔河水资源特点和开发利用现状,丰水期(5月~9月)也是灌溉需用水高峰期,为保障基本农田灌溉用水,生态基流确定为河流多年对应月平均径流5%的标准;枯水期(1月~4月,10月~12月)生态基流确定为河流多年对应月平均径流10%的标准｡则丰水期(5月~9月)平均生态基流为0.45m3/s,基流月平均生态水量目标值为119万m3,对应的该时段基本生态水量为595万m3｡枯水期(1月~4月,10月~12月)平均生态基流为0.14m3/s,基流月平均生态水量目标值为38万m3,对应的该时段基本生态水量为264万m3,年基本生态水量目标值计算过程见表3｡

表3断面生态基流计算表

4、生态水量影响与保障措施分析

4.1生态水量影响分析

根据博尔塔拉蒙古自治州分县市､第五师用水总量控制方案(含外调水),2030年沃托格赛尔河用水总量为212651.34亿m3(丰水期),折算平水年(50%)时沃托格赛尔河用水总量为11340亿m3,占多年平均径流量的78%｡75%､90%保证率来水量分别为12852万m3､11471万m3｡末级渠首断面水量平衡见表4｡可以看出,保障生态水量的前提下,75%､90%保证率灌区社会经济缺水率分别为0.1%和11.5%｡则视基本生态水量(流量)对灌区社会经济用水无明显影响,生态基流(水量)保证率为90%｡

表4沃托格赛尔河末级渠首断面水量平衡分析表

4.2生态基流调控措施

为保障生态基流(水量)目标,应进一步优化鄂托克赛尔水库运行调度方案和用水调控方案｡90%保证率条件下,鄂托克赛尔水库下泄水量和渠首引水灌溉水量分月调控方案见表5｡

表5鄂托克赛尔水库下泄水量和渠首引水灌溉水量分月调控方案

5、结语

因为鄂托克赛尔水库拦蓄和8条灌溉引水渠过量引水,使得沃托格赛尔河下游经常出现断流和生态水量不达标情况,经过分析探讨,确定鄂托克赛尔水库坝址断面枯水期生态基流为0.20m3/s,丰水期生态基流为1.76m3/s;乌北五渠(末级渠首)枯水期生态基流为0.14m3/s,丰水期生态基流为0.456m3/s｡末级渠首断面生态水量为859万m3,不会对区域水资源使用产生影响｡为了确保两个基本断面基流达标,对鄂托克赛尔水库下泄水量和渠首引水灌溉水量按月进行调控,为沃托格赛尔河水量调度提供了科学依据｡

参考文献:

[1]张萌,黄维东,张金霞,等.大夏河流域生态流量目标确定及保障措施分析[J].水利规划与设计,2022(10):83-87+135.

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[3]庹世华.地下水超采区水源工程设计规模论证研究[J].水利规划与设计,2020(12):34-38.

[4]张嫄,张盼红,王雪真.石川河干流生态需水量确定及保障措施初探[J].水利技术监督,2022(8):104-108

文章来源:王淑娟.沃托格赛尔河生态基流目标确定及保障措施分析[J].陕西水利,2025,(02):42-45.