大通河流域水生態監測研究分析

摘要：大通河發源于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻縣境內托萊南山的日哇阿日南側，流經青海、甘肅兩省，是湟水最大支流，也是黃河流域重要二級支流，大通河流域水生態水環境的研究分析，對我省落實習近平總書記生態文明思想、推進黃河流域高質量發展有著重要意義。本文從水資源開發利用、水生生物、水質、水文要素、生態流量等方面著手，研究分析大通河流域水生態水環境情況，為加流域生態文明建設提供依據。

關鍵詞：大通河流域;水生態水環境;水文要素;生態流量

1、基本情況

大通河是湟水最大支流，發源于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻縣境內托萊南山的日哇阿日南側，向東南流經武松塔拉、青石咀、門源縣（浩門鎮）和甘肅省天祝藏族自治縣天堂鎮、永登縣連城鎮、河橋鎮、紅古區窯街鎮、海石灣鎮，出享堂峽注入湟水，全長574.12km，流域面積15133km2，河源至河口平均比降3.58‰。

大通河流域地處青藏高原東北邊緣，河源海拔4812m，河口海拔1727m，流域以青海門源和甘肅連城為界分為上、中、下游。上游主要支流有唐莫日曲、可可賽河、娘姆作溝、拉巴曲、武松塔拉河、薩拉溝、萊斯圖曲、永安西河;中游主要有老虎溝、討拉溝河、塔里花溝、珠固寺溝、浪士當溝、扎龍溝、金沙峽、水磨溝等;下游河段無較大支流匯入。東接黃土高原，西南為柴達木盆地，南靠湟水谷地，北臨河西走廊，地形受祁連山褶皺帶影響，呈現西北高、東南低，河谷深窄，地勢低平的特征。大通河屬山區性河流，干流兩岸支流呈羽毛狀水系，分布較均勻。

2、水資源開發利用

2.1水利工程

目前大通河流域已建、在建電站31座，總裝機容量671.08MW，年發電量29.24億kW·h，其中中型電站5座，小型電站26座，包括干流主要控制性水利工程為納子峽水電站和石頭峽水電站。大通河流域現狀通水的主要跨流域調水工程有引硫濟金、引大入秦工程，規劃在建的跨流域調水工程為引大濟湟工程。

2.2供用水情況

根據第三次全國水資源調查評價初步成果，2010～2016年大通河流域年均供水量為3.98億m3，其中流域內供水量為1.35億m3，流域外供水量為2.64億m3。流域內供水量中地表水供水量為1.24億m3，地下水供水量為0.11億m3。其中，2016年大通河流域總供水量4.20億m3，水資源開發利用率14%。

2010～2016年大通河流域內各部門評價總用水量1.35億m3，其中農田灌溉用水9544萬m3，占總用水量的70.6%，是第一用水大戶;工業用水1613萬m3，占11.9%;林牧漁畜用水1348萬m3，占9.99%;生活用水687萬m3，占總用水量的5.1%;建筑業和第三產業用水216m3，占總用水量的1.6%;城鎮生態用水45萬m3，占總用水量的0.33%。

2.3社會經濟

大通河流域包括甘肅、青海兩省所轄的10個縣1個區的全部和部分地區。據統計，大通河流域內總人口46.7萬人，其中城鎮人口13.5萬人，主要集中在紅古區，城鎮人口占總人口的28.9%;農牧業人口33.萬人，主要集中在門源縣和永登縣境內，農牧業人口占總人口的71.1%。在總人口中漢族占45%，回族占40%，藏族占10%，其它民族占5%。流域內以農業為主，農牧結合，有耕地6.39萬hm2，有效灌溉面積1.65萬hm2，耕地灌溉率為25.8%。

3、水生生物

3.1歷史狀況

根據2008年4月石頭峽水電站、2008年10月和2009年4月仙米水電站上游80km范圍開展的相關調查情況，大通河石頭峽段水域浮游植物有24屬，個體數量為83.21萬個/L;浮游動物共有4種，個體數量為8.46個/L;魚類有7種，珍稀保護種為花斑裸鯉、擬鯰高原鰍、厚唇裸重唇魚等。仙米水電站上游段水域浮游植物有26屬，個體數量為16.04萬個/L;浮游動物10種，個體數量為5.42個/L;水生維管束植物有4種;魚類有9種，珍稀保護種為花斑裸鯉、擬鯰高原鰍、厚唇裸重唇魚、黃河裸裂尻。

3.2保護區情況

大通河主要保護區有祁連山國家級自然保護區和甘肅連城國家級自然保護區，兩個保護區主要保護對象為天然青杄及其森林生態系統、天然祁連圓柏及其森林生態系統。其中，祁連山國家級自然保護區有哺乳動物5目，鳥類9目，國家重點保護野生動物32中，國家一級保護動物有梅花鹿、斑尾榛雞、金雕、黑鸛、馬麝5種，國家二級保護動物28種;區內魚類及其生境;甘肅連城國家級自然保護區有各類植物109科、444屬、1397種，有哺乳動物有5目、12科、24種，有鳥類9目、21科、64種，有國家重點保護的野生動物32種。

4、水質狀況

天堂寺地表水水質站建立于2013年，是大通河中游青海、甘肅的省界站點，具有代表性。根據天堂寺水質站2013-2019年監測數據，大通河水質雙指標評價維持在Ⅱ～Ⅲ類。氨氮年平均值范圍為0.116～0.63 mg/L，高錳酸鹽指數年平均值范圍為1.64～2.30 mg/L，單因子評價（總氮、糞大腸菌群不參評）水質范圍為Ⅱ～Ⅲ類水水質。

5、水文要素

目前，大通河流域自上而下分別設有尕日得、青石嘴、天堂、連城、享堂五個水文站，主要監測的水文要素有水位、流量、降水、蒸發及冰情，本次選取典型站點天堂水文站數據進行分析。天堂水文站位于甘肅省天?？h天堂鎮，始建于1958年1月1日，集水面積12574km2，距河口（湟水）距離100km。

天堂水文站歷年最高水位 2264.31m，最低水位2260.50m，平均水位2261.73m;歷年最大年徑流量40.04億m3，歷年最小年徑流量 16.40億m3，多年平均實測徑流量25.20億m3;平均年降水量467.3mm，歷年最大645.5 mm，歷年最小311.2 mm;平均年蒸發量1098.5mm，歷年最大1283.9 mm，歷年最小893.9 mm。

對天堂站自建站以來歷年最大洪峰流量進行P-Ⅲ型頻率曲線計算，見圖5-1。得出不同頻率下的洪峰流量，分析推算出天堂站百年一遇洪峰流量為1380m3/s。點繪天堂站歷年降水量過程及差積曲線圖，見圖5-2。從圖中得出該站降水量略有增大，總體趨勢平穩，差積曲線過程完整，變化符合規律。

6、生態流量計算分析

6.1生態流量內涵

按照《河湖生態環境需水計算規范》（SL/Z712-2014）規定，河道內生態需水量包括河道內基本生態需水量和河道內目標生態需水量，其中河道內基本生態需水量指維持河流、給定的生態環境保護目標所對應的生態環境功能不喪失，需要保留在河道內的最小水量，是河道內生態環境需水要求的下限值;河道內目標生態需水量是指河流給定的生態環境保護目標所對應的生態環境功能正常發展，需要保留在河道內的水量，是河道外經濟社會消耗河流水量的控制值。生態流量是滿足水電工程下游河段保護目標生態需水基本要求的流量及過程。水生生態需水是指維系水電工程下游河段水生生態系統基本穩定所需的流量及過程。水生生態基流是指維系水電工程下游河段水生生物棲息地基本質量的最小流量。水環境需水是指維系水電工程下游河段水環境功能及水質目標需求所需的流量。

6.2生態流量計算

生態流量的計算以生態需水量計算為基礎。按照《河湖生態環境需水計算規范》標準，生態需水量計算方法推薦有“Qp法”、“流量歷時曲線法”、“7Q10法”、“近10年最枯月平均流量法”、“Tennant法”、“頻率曲線法”等。本次生態徑流量計算選取典型站點天堂水文站的全國第三次水資源調查評價的1956～2016年天然徑流系列成果，依據生態流量（水量）確定的原則與方法，開展大通河生態基流計算分析。

1. Tennant法

又稱蒙大拿法，是依據觀測資料建立和流量和河流生態環境狀況之間的經驗關系，用歷史流量資料就可以確定年內不同時段的生態需水量的方法。該法使用簡單、方便?？筛鶕Y源特點和開發利用現狀合理取值，選擇合適的生態環境流量百分比。不同河道內生態環境狀況對應的流量百分比見表4.2-1。

2. Qp法

又稱不同頻率最枯月平均值法，以節點長序列（n≥30年）天然月平均流量或徑流量為基礎，用每年的最枯月排頻，選擇不同頻率下的最枯月平均流量或徑流量作為節點基本生態需水量的最小值。Qp法根據河湖水資源開發利用程度、規模、來水情況等實際情況確定，宜取90%或95%。對于季節性河流，可將由于季節性造成的無水期排除在外，只采用天然徑流量的月份排頻得到。

3. 流量歷時曲線法

利用歷史流量資料構建各月流量歷時曲線，應以90%或95%保證率對應流量作為基本生態需水量的最小值。該方法需要至少20年的日均流量資料。

通過Tennant法、Qp法、流量歷時曲線法等方法計算大通河天堂斷面生態基流基本在7.7～13.7m3/s之間，平均值為11.4m3/s。

6.3保證程度分析

統計分析天堂斷面生態基流歷年月保證程度成果見表4.2-7，天堂斷面生態基流歷年月保證程度均能達到100%。依據《水文情報預報規范》（GB/T22482-2008），用距平百分率劃分豐平枯水年，就怕百分率P=（某年年徑流量-多年平均徑流量）/多年平均徑流量。當P>20%時，為特豐水年;當20%≤P<10%時，為偏豐水年;;當10%≤P≤-10%時，為平水年;當-10%

通過天堂水文站近61年資料分析，大通河水量雖有平豐枯水年變化，但總體呈平穩趨勢，天堂斷面生態基流為11.4m3/s時，歷年月來水量保證率大于92%。

7、結語

綜上，大通河流域水資源豐富，生態本底多樣，氣候條件復雜，但是隨著人類社會經濟發展，水資源的大量開發利用，也使大通河流域的生態環境受到了影響，如水電站梯級開發和不合理的運用方式，一是使魚類生境條件發生了較大改變，魚類生境萎縮，生物多樣性有所下降;二是破壞洪峰流量漲落自然規律，汛期洪水暴漲暴落現象頻發，影響水量測量精度。

然而近年來，各級人民政府、相關流域管理機構高度重視大通河流域生態環境問題，對大通河流域進行大力整治，出臺了相關政策，確定了水電站最小下泄生態流量、建立了相關預警機制等，取得了一定成效。建議各相關部門繼續加強協作，建立長效機制，提高水文、水質監測能力，針對大通河密集分布的水電站，加強監控，統一調度，持續加強大通河流域生態環境保護力度，共同推動黃河流域高質量發展。

參考文獻

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作者簡介：

徐文（1988-），女，甘肅臨夏人，工程師，碩士，主要從事水文水資源研究工作