河道内最小生态需水量计算

河道内生态需水量计算水利水电规划设计总院周奕梅河道内生态需水量•一、背景•二、河道内生态环境需水的内涵•三、河道内最小生态需水计算•四、生态需水量研究及应用成果介绍•水的生态属性：水是构成生物体的基本成份，是生态系统结构与能力的组成部分。•水与人类：人类社会经济发展依赖于良好的自然环境•由河流过度开发引发的水生态问题：河道断流、湖泊湿地萎缩、生物多样性急剧降低等背景：水与生态环境背景：生态需水与水资源开发•生态需水是协调人类经济用水与自然生态用水矛盾，反映保护与开发的重要技术指标。•资源的可利用量：水资源配置“三生”用水•工程可供水量：生态需水成为影响工程规模的重要因素•河道内生态需水矛盾突出的水利工程：•跨流域调水工程•河道外供水工程•发电工程背景：生态需水现状•（1）管理要求：•水利：取水许可、•环境：环境影响评价•（2）研究热点：基础理论、计算方法•（3）实际应用处于起步阶段•（4）资料条件、相关规范不健全•（5）生态需水确定随意性较大二、河道内生态需水的内涵•（一）内涵界定•（二）河道生态需水内容•（三）本次介绍内容（一）内涵•《中国可持续发展水资源战略研究综合报告》中提出：生态环境用水从广义概念是指维持生物地理生态系统水分平衡所需要的水量，它包括水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡的需水量等。•通俗的定义：生态环境需水是指为维护或改善生态与环境质量（对象），在特定生态与环境保护目标（需求）下，生态环境系统所需要的水量（指标）。（二）河道生态需水内容•按生态目标与河道水力联系分•1、河道外生态需水•2、河道内生态需水（二）河道生态需水内容•1、河道外生态需水：•河道外生态需水主要指维护陆地生态系统功能所需水量，由降水直接补给和水利工程提供。•2、河道内生态需水：•指维持河流基本功能（生态、水环境、冲沙等）所需水量。主要包括河道（包括河口）生态基流、河流水生生物需水、维持河流一定稀释净化能力、保持河道水流泥沙冲淤平衡和湖泊湿地生态所需的水量等。2、河道内生态需水内容根据对象、需求（功能）：•（1）生态基流：保持河道不断流，具有维持水生生态最低生存的水流条件。•（2）水生生物需水：包括水生生物（河谷林、鱼类等）自身生长和维持栖息地环境所需水流条件。•（3）维持水体一定稀释自净能力所必须维持的最小基流（水）量，维护水功能。2、河道内生态需水内容•（4）防止河道泥沙淤积所需水量：维持河道基本形态•（5）河口生态需水:维持河口地区生态系统完整和功能•（6）湖泊湿地生态需水：维持湖泊湿地一定规模和基本功能本次介绍内容•本次从应用角度，针对现状生态需水量计算中存在的问题，介绍现阶段应用较广的河道内生态需水量计算的内容、方法和取值原则。•侧重河道内生态基流计算，包括水量和最小生态流量的选取。•特定保护生态目标需水缺乏实际资料仅作个例介绍。•冲沙需水、水环境用水另有专门计算规范，本次仅对与最小生态流量的关系作定性说明。三、河道内最小生态需水计算•（一）现阶段规范中关于生态需水量的有关规定（已颁）•（二）河道内最小生态需水量常用指标•（三）河道内生态需水计算及评价中有关问题（一）现阶段规范中关于生态需水量的有关规定•1、水利行业规范性文件•《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL／Z322－2005）•《江河流域规划环境影响评价规范》（SL45－2006）•2、环保行业•《水电水利建设项目河道生态用水、低温水和过鱼设施环境影响评价技术指南（试行）》（环评函［2006］4号）《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL／Z322－2005）•《导则》第7.4.4条规定：“建设项目取水应保证河流生态水量的基本要求，生态脆弱地区的建设项目取水不得进一步加剧生态系统的恶化趋势。”•《导则》没有规定计算方法，对取值标准在条文说明中提出：•“北方河流生态基流指标原则上不应小于多年平均流量的10%，枯水时段不应低于同期流量均值的20%“•“对生态需水量的确定，原则上按多年平均流量的10%－20%确定”•“季节性河流或干旱地区应在保护现状生态用水量的基础上适当增加用水量《江河流域规划环境影响评价规范》（SL45－2006）•附录C河道内生态需水量计算•规范规定了生态需水的计算内容、计算原则和目前较成熟的计算方法。附录C河道内生态需水量计算•1、计算内容：•河道内生态需水量主要包括河道生态基流、河流水生生物需水量和保持河道水流泥沙冲淤平衡所需输沙水量等。•（河道内生态需水包括河道与河口生态需水，不包括与河道无水力联系的湖泊补水量）附录C计算原则和取值•河道内生态需水量计算，应合理选择河流控制断面作为基本计算节点。分别确定年生态需水量及年内时程分配。•采用分项计算生态需水量时，应在各分项需水量计算成果基础上，选取可满足各项生态功能的综合需水量。（外包）附录C计算方法•综合法（黑箱子）水文学法•（1）Tennant法：将全年分为多水期和少水期两个时段，按河道内生境状况，取占多年平均流量不同比例计算生态需水量。•方法适用条件：无敏感保护目标、有长系列水文资料，常用于确定生态基流（年最小水量）附录C：常用计算方法•分项法计算（针对河流不同生态功能）•（1）河道生态基流：可采用水文学方法最枯月平均流量法、湿周法或其它方法。•（2）水生生物需水量：可采用水文－生物分析法、生境模拟法、生态水力学法等方法计算。通过建立水生生物生长繁殖与水流条件关系，选取计算指标，综合确定生态需水量。（现状）附录C：常用计算方法•（3）输沙需水量（对多沙河流）：可在专题研究或根据相关成果基础上确定输沙需水量。•（4）河口生态需水量：可通过典型年入海水量分析确定（也是一种水文学方法），有条件时可采用分项计算方法。《水电水利建设项目河道生态用水、低温水和过鱼设施环境影响评价技术指南（试行）》•国家环保总局环境影响评价管理司环评函[2006]4号•提出维持水生生态系统稳定所需水量计算方法，及各类计算方法的适用条件和基本要求。•《指南》推荐的计算方法：目前审查中要求•水文学法：Tennant法、最小月平均径流法；•水力学法：湿周法、R2－Cross法；•组合法；生境模拟法；BBM法；生态水力学法等。（二）河道内最小生态需水量常用指标•1、控制断面最小生态流量（月或日、极端流量）•2、特定生态保护对象（河谷林、鱼类产卵场等）生态需水（水量、流量及过程）•3、控制断面最小生态需水量（年水量）及需水（月流量）过程（三）生态需水计算及评价中的有关问题•1、生态需水与最小生态需水•2、常用计算方法中需注意的问题•3、生态需水评价生态需水与最小生态需水•1、目前国家管理：尚处于初级阶段、主要控制最小生态需水•2、生态需水计算成果：生态基流，最低要求•3、水库下泄水量与生态需水常用方法使用中的一些的问题•（1）水文学方法：Tennant法、Texa法•引用水文资料的合理性：理论上用还原值，实际运用中多用实测值，应采用能反映河流健康状况的水文系列资料。对现开发利用程度较高的河流，实测值可评价现状，但不能作为规划设计值。•计算基数的选取：规范规定T法采用多年平均值。实际应用中也有采用分水期统计多年平均值；Texa法采取各月流量中值。•百分数的选取：应根据本河流特性，目前10%普遍作为下限。对水量较丰沛河流，在充分论证的基础上可适当降低。常用方法使用中的需注意的问题•（2）最枯月平均流量法•所选资料的代表性：系列足够长，能反映来水（丰、平、枯）特性；生态系统健康。对河道外用水较多、河道断流频繁的河流不宜采用。•（3）生境法•主要是生境断面的选取常用方法使用中的需注意的问题•4、湖泊湿地生态需水量：对与河道存在直接天然水力联系的湖泊，其水位与河道水位相同，按河道断面选取的生态基流应同时满足湖泊的要求；•5、对单个控制断面工程最小下泄流量主要是本河段不同功能（生态、水环境、冲沙）需水的整合。对建设项目环评，控制断面的生态需水需由规划统筹考虑。生态需水评价•1、工程泄放生态基流设施评价•2、水库生态用水调度方式评价•3、对生态需水满足程度评价四、河道内生态需水量研究及应用成果介绍•（一）专题研究成果介绍•（二）项目环评中河道内最小生态需水量应用实例专题研究中河道内最小生态需水量成果介绍•水资源综合规划专题研究（北京师范大学）•黄河干流生态需水量研究（黄河水资源保护科研所）水资源综合规划专题研究•计算思路：针对不同分区的河流，生态需水最小、适宜、理想三级指标•计算方法：水文学法采用90%保证率最枯月平均流量法。•统计分析典型河段多年天然最枯月平均流量，提出全国各分区河道最小、适宜和理想生态环境需水量。黄河干流生态需水量研究•计算时段划分：春季鱼类产卵期、丰水期、枯水期；•计算方法：采用Tennant法和最枯月流量法两种方法•取值：整合并提出干流各控制断面生态需水量建议黄河干流生态需水量研究•Tennant法：•代表水文系列选择：河流水生态较健康的50年代实测资料作为多年平均流量的基准值计算。•生态需水量百分数的选取：根据各河段的生态功能，确定比值。重要生态功能区40－60%；一般20－40%。最小不低于10%。黄河干流生态需水量研究•最枯月流量法•选择河流代表性较好的长系列水文实测资料排频计算，选取90%保证率最枯月流量作为河道内生态需水量。（四）项目环评最小生态需水量应用实例•1、长江某供水工程环评（长江所）•2、内蒙某供水工程环评（中科院）•3、新疆某调水工程环评（新疆院）实例1长江某供水工程•1、工程任务：向城乡及灌区供水•2、工程规模：水库总库容1.5亿，为不完全多年调节水库；•3、生态保护目标：无重要保护目标•4、水资源配置：实例1河道内最小生态需水计算：•（1）生态基流：•（2）最小月流量：•（3）取值：实例1河道内生态需水评价：•最小生态需水的下泄方式：设施、运用原则•水资源开发利用程度评价•结论：生态需水可满足目前国家有关规定，工程泄放措施可保证生态需水下泄。实例2内蒙某调水工程•1、工程任务：城镇工业供水•2、工程规模：水源水库库容9400万方，为多年调节水库•3、生态保护目标：水生生物、下游湿地湖泊•2、水资源配置：实例2内蒙某调水工程•4、河道内生态需水计算：•（1）最小下泄流量：实例2内蒙某调水工程•（2）满足水环境用水：实例2内蒙某调水工程•（4）最小流量取值：•（5）评价实例3新疆某调水工程•1、工程任务：跨流域向城市、工业、生态供水•2、工程规模：水源水库库容为2100万方调节性能为不完全年调节。•3、生态保护目标：下游天然河谷林、保护区、保护鱼类、重要生境产卵场、河口湿地等。•4、水资源配置：实例3新疆某调水工程•5、河道内生态需水量计算•（1）计算断面：调水断面、下游控制断面•（2）计算指标：最小下泄流量、最小下泄水量、调出河流水资源开发利用程度上限。•（3）计算方法：T法、90%最枯月法、生境调查法实例3新疆某调水工程•1、生态基流计算•（1）最小流量•T法：•90%最枯月流量•（2）最小水量实例3新疆某调水工程•2、下游河谷林需水•计算时段：生长繁殖期5－6月•计算指标：生长繁殖期所需漫溢水量、制造人工洪峰•计算方法：•水文学法：采用二年一遇洪量•断面法：根据实测断面资料，给最小淹没水位，计算洪峰流量。实例3新疆某调水工程•3、河道内最小生态需水取值•调水断面：•下游用水断面：•4、评价：•调水后调水断面下泄流量可满足生态需水要求；下游控制断面不能满足生态需水要求。调水量偏大，需进行调整。小结•河道内最小生态需水内涵•常用计算方法•取值的不确定性•希望共同探讨谢谢！