月(年)保证率设定法是根据研究区实际情况及现有的水文资料,并参考Tennant法提出的一种计算河道基本环境需水量的方法。
(1)月(年)保证率设定法的考虑依据。
1)季节性。我国北方地区河流具有明显的季节变化,汛期的径流量约占全年径流量60%~70%,所以,应该充分利用汛期水量,作为河道外引水,有利于提高水资源的利用效率,特别是对于水资源短缺的地区。
2)“零”流量。我国北方地区河流出现了干河、断流的现象,为了缓解这种趋势的进一步发展,应在枯水季节优先保证河道留有一定的水量,以满足河流最基本的生态功能。
3)不同水文年。河道生态(环境)需水量与径流量密切相关,其来源于径流量,限制于径流量。而径流量受气候变化、下垫面等因素的影响表现为周期性变化,在不同保证率下具有不同的径流量。因此,在计算河道生态(环境)需水时,也应考虑保证率因素。
4)天然径流。河道生态(环境)需水的计算基值应以天然径流量为基准。因为实测径流是一个动态的、不确定的因素,其直接受生产、生活用水等经济用水的影响,而经济用水的大小随时间不断地发生变化。河道生态(环境)需水是为满足自然河流系统生态环境功能而在河道内流动的水,具有自然属性,天然径流反映的就是在没有河道外引水情况下河流本身所固有的流量。因此,应以天然径流量为基准。
5)水文资料。水文资料的选择应是能反映周期变化的系列资料,并且是对应于水环境状况较为良好年份的水文资料。
(2)月(年)保证率设定法的步骤。
月(年)保证率设定法根据系列水文统计资料,在不同的月(年)保证率前提下,以不同的天然年径流量百分比作为河道环境需水量的等级,分别计算不同保证率、不同等级下的月(年)河道基本环境需水量。下面以月保证率设定法为例,说明其具体步骤。
1)根据系列水文资料,首先对各月天然径流量按照从小到达的顺序进行排列。(www.daowen.com)
2)计算月不同保证率(50%、75%、95%)下所对应的水文年及多年平均情况下的各月天然流量、多年平均值。
3)选择上述不同保证率、多年平均所对应的各月天然径流量作为原始数据,进行各月河道环境需水量的计算,具体计算方法是分5 个推荐流量等级:极好、非常好、好、中、最小。其分别对应于以下5 种假定条件。
①假设年天然径流总量的100%都作为河道内用水,则将年天然径流总量的平均值作为河道环境需水的最高上限,认为只有高于年天然平均流量的月份可以作为河道外引水。这时河道环境需水的计算分两种情况进行:一是高于年均值的月份,选取年均值计算,二是低于年均值的月份,选取该月的天然径流量计算。这样就可以保证全年每月的河道环境需水量都能满足设定要求。
②假设年天然径流量的60%作为河道内用水,则将60%的天然径流量平均值作为河道环境需水的上限,高于此值的月份按照此值计算,低于此值的月份按照该月流量计算,同样可以满足在假设条件下的全年河道环境需水的要求。采用同样的计算方法,可以计算以下③、④、⑤3 种情况的河道环境需水量。
③假设年天然径流量的40%作为河道内用水。
④假设年天然径流量的30%作为河道内用水。
⑤假设年径流量的10%作为河道内用水。
在上述③、④、⑤假设情况下,可能会出现月河道环境需水量占月天然径流量的百分比小于10%的情况,如果出现这种情况,则按照上一种假设(如40%假设出现就按照60%假设计算)下的月河道环境需水上限计算,如果按照上一种假设下的上限计算出的月环境需水量占其月流量的百分比远大于10%,则按照10%计算,即遵循月河道环境需水量与月天然径流量的百分比不能低于10%的基本原则。国外研究表明,10%的河道流量是最低下限,如果河道流量低于10%,则河流生态系统健康得不到保障,河流的生态环境就会遭到破坏。
该方法在黄河973 项目:“黄河流域水资源演化规律及可再生维持机理研究”以及水利部重点科技项目:“北方地区河流生态环境需水”中得到应用。
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