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文档简介
附件2
ICS编号
CCS编号
团体标准
T/CTESGSXXX—20XX
长江流域河流生态流量确定技术导则
TechnicalGuidelineforEstablishmentofEcologicalFlowinthe
YangtzeRiverbasin
(征求意见稿)
20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施
长江技术经济学会发布
目次
前言........................................................................................................................................I
1总则.....................................................................................................................................1
2术语和定义.........................................................................................................................2
3基本规定.............................................................................................................................2
4资料收集与调查分析.........................................................................................................3
5河流生态流量目标需求分析与控制断面选取.................................................................4
6河流生态流量计算指标确定.............................................................................................6
7河流控制断面生态基流计算.............................................................................................7
8河流敏感期生态流量计算.................................................................................................8
9河流生态流量成果合理性分析.......................................................................................10
附录A河流控制断面生态基流计算方法...........................................................................11
附录B敏感期生态流量计算方法.....................................................................................13
1总则
1.1为规范和指导长江流域河流生态流量确定工作,统一技术要求,特制定本导则。
1.2本导则适用于长江流域内河流水资源调查评价以及水利综合、专业和专项规划编制中
的生态流量确定,河流水量分配方案制定、水资源调度管理、生态保护治理修复与管理涉及
的生态流量确定,水利水电工程设计规模确定过程中生态流量确定。
1.3生态流量确定应遵循以下原则:
a)生态优先、绿色发展。遵循河流自然规律,按照生态保护优先理念,以保证河流生
态功能为前提,保证基本生态用水需求,并兼顾生态保护对象敏感期生态用水的要求。
b)综合平衡、分区分类。充分考虑流域干、支流气候水文特征、水资源禀赋条件、水
资源开发利用状况和水生态保护要求的时空差异,协调平衡上下游、干支流,分区分类确定
河流生态流量。
c)科学客观、尊重历史。统筹考虑河流水资源开发、径流过程以及生态系统的历史演
变与现状情况,合理使用径流数据和水生生物资源调查成果,使生态流量确定成果更科学、
更符合自然规律和环境条件。
1.4规范性引用文件包括以下规程、规范和导则:
GB/T35580建设项目水资源论证导则
GB/T50095水文基本术语和符号标准
GB/T50138水位观测标准
GB50179河流流量测验规范
SL/T712河湖生态环境需水计算规范
SL/T278水利水电工程水文计算规范
NB/T35091水电工程生态流量计算规范
SL/Z479河湖生态需水评估导则(试行)
SL/Z738水生态文明城市建设评价导则
SL613水资源保护规划编制规程
1.5河流生态流量确定包括以下内容:
——资料收集与调查分析;
——河流生态流量目标需求分析与控制断面选取;
——河流生态流量计算指标确定;
——河流控制断面生态基流确定;
——河流敏感期生态流量确定;
——河流生态流量成果合理性分析。
1.6长江流域内河流生态流量的确定可按照本导则执行,湖泊生态流量(水量、水位)的
确定参照国家现行有关标准执行。
1
2术语和定义
2.1长江流域theYangtzeRiverbasin
长江干流、支流和湖泊形成的集水区域,涉及青海省、四川省、西藏自治区、云南省、
重庆市、湖北省、湖南省、江西省、安徽省、江苏省、上海市,以及甘肃省、陕西省、河南
省、贵州省、广西壮族自治区、广东省、浙江省、福建省的相关县级行政区域。
2.2生态流量ecologicalflow
为了维系河流生态系统正常结构和功能需要保留在河湖内的流量(水量、水位)及其过
程。
2.3生态流量控制断面controlsectionforecologicalflow
为了保障河流生态环境安全,需要制定河流生态流量目标并分析其生态流量满足程度以
满足监督管理要求而设置的断面。
2.4生态基流ecologicalbaseflow
维持河流生态系统基本结构和生态功能需要保证的底线流量(水量、水位)。
2.5敏感期生态流量ecologicalflowofsensitive-period
有生态保护对象的河流在敏感期需要的生态流量,是为维系河流生态系统中水生生物等
组分或功能在特定时段对于流量(水量、水位、水深)及其过程的需求,主要用重要水生生
物类群生活史关键节点(如产卵、育肥、越冬和洄游期等)生态流量、河流湿地生态流量、
“水华”防控流量或河口压咸流量等表征指标。
2.6资料短缺地区areasshortofdata
无水文监测站点或监测资料时间系列长度不满足统计分析要求的区域。
2.7最小下泄流量minimumdischarge
在维持河流生态系统运转所需的基本流量基础上,考虑生态流量控制断面下游工业、生
活、农业和航运等用水要求而需泄放的最小流量。
2.8鱼类生境fishhabitat
鱼类产卵、繁殖、摄食或育成所必须依赖的水域或底质环境。
2.9库容系数storagecoefficient
水库的兴利库容与多年平均径流量的比值。
3基本规定
3.1长江流域河流生态流量确定包括控制断面生态基流和敏感期生态流量的确定。
3.2长江流域河流生态流量确定应通过资料收集与调查分析、河流生态流量需求分析、河
段生态流量确定、河流水系生态流量确定以及成果合理性分析等过程实现,按图1所示程序
进行。
3.3河流生态流量确定应采用天然径流系列。人类活动对径流影响较小的河流,可采用实
2
测径流系列。人类活动对径流影响较大的河流,应按SL/T278的相关规定,对实测径流系
列进行一致性处理。
3.4河流生态流量应在科学计算、统筹协调、综合平衡的基础上综合确定。应根据不同区
域、不同类型生态保护目标、水资源条件、自然节律、开发利用压力等,并结合资料条件,
选择适宜的水文学法、水力学法、生境模拟法、整体分析法等方法进行分析计算;应对计算
结果进行流域上下游与干支流水量平衡、生态基流与最小下泄流量协调、生态保护对象与水
资源条件匹配、生活生产生态用水等协调平衡分析;应对协调平衡结果,进行可达性分析,
综合确定河流生态流量。
河流生态流量确定
资料收集与调查
自然地理和水资源开发水生生物和生
气象水文
河流形态利用态环境敏感区
河流生态流量目标需求分析
河流生态流量控制断面确定
河流生态流量计算指标
控制断面生态基流敏感期生态流量
河流生态流量
成果合理性分析
注:虚线表示当成果合理性不满足要求时,应复核和完善河流生态流量计算成果。
图1长江流域河流生态流量确定程序
4资料收集与调查分析
4.1长江流域河流生态流量确定应收集区域(流域)和河流基本资料,主要包括但不限于
以下内容:
3
a)自然地理资料主要包括水资源分区、区域或流域地形地貌和河流水系特征及相关图
件等。
b)气象水文资料主要包括计算范围内及其周边的气象与水文站名录及分布图,选定设
计依据站的气象水文资料,包括降水量、蒸发量,单站历年逐月(旬、日)实测和天然径流
或水位系列等资料。
c)河流形态资料主要包括河床形态、河道横纵断面特性和比降等。
d)水资源开发利用资料主要包括生产生活取水口位置,供水量、耗水量;各类水利设
施建设与运行情况,以及航运、发电等河道内生产用水情况等。
e)水生生物资料主要包括以鱼类为主的水生动植物数量种类、数量及分布,国家和地
方重点保护物种和珍稀、濒危、特有、重要经济物种的生物学、生态学和行为学监测研究成
果。
f)生态系统资料主要包括国家和地方自然保护地及其他生态敏感区与脆弱区的面积、
范围及功能区划文件和水文、水质、水生生物、水华监测和生态流量管理与检测研究成果。
g)有关规划与科研成果资料,主要包括流域综合规划和各专项规划,包括水资源规划、
水文站网规划、河流水生态环境保护规划、水量分配方案、经济社会发展规划和城市总体规
划等规划及其实施情况,有关流域、区域水资源论证、规划与建设项目环境影响评价、水生
态及生态流量研究成果等。
4.2基本资料缺乏或不能满足需求时,应根据需要开展必要的补充调查。补充调查可通过
实地勘察、典型调查与补充监测等方式进行,调查工作应符合相应规范和标准的要求。
4.3收集的气象水文资料应进行复核评价,确保资料系列的可靠性、一致性和代表性。径
流资料的复核评价和插补延长应按SL/T278的相关规定执行。径流资料短缺的河流,可根
据本流域降水资料,采用本流域或邻近相似流域的降雨径流关系估算径流,也可采用经主管
部门审批的最新水文图集或水文比拟等方法估算径流。
4.4根据水生生物资料和生态系统资料,掌握生态保护目标的类型特征、分布范围和敏感
需水时期及生态水文需求。
4.5根据收集和调查的资料,分析河流生态环境演变趋势,识别河流生态环境状况与水文
过程的相互关系以及人类涉水开发活动对河流生态环境状况的影响。
5河流生态流量需求分析与控制断面选取
5.1河流生态环境保护对象识别
5.1.1生态环境保护对象主要包括河流形态、水环境理化性质、水生生物生境质量与连通性
等基本生态保护对象,以及重要水生生物种群维持、“水华”防控、咸潮上溯控制等特殊生态
保护对象和环境管控要求。
5.1.2应依据法律法规、国际公约、重要规划等要求,以及河流各物种和各类生态系统在全
4
球或区域的独特性、受胁程度、科学价值、生态服务价值等属性,确定河流生态环境保护对
象。
5.1.3在物种层次上,符合以下任一条件的水生物种应作为生态环境保护对象:
a)已列入国家级和地方级重点保护野生动植物名录;
b)中国濒危动物红皮书、中国生物多样性红色名录或自然保护联盟名录中的濒危
(EN)及以上等级;
c)珍稀、特有或作为重要水产种质资源保护的物种;
d)其它具有重要生态、科学、社会价值且有保护需求的物种。
5.1.4在生态系统层次上,符合以下任一条件的河流生态系统应作为生态环境保护对象:
a)国家级和地方级自然保护地的核心保护区,以及存在重点保护物种分布的一般控制
区;
b)存在重点保护物种分布的河流生态系统;
c)“水华”频发区和河口潮汐水域等由法定或政府部门列入重点保护对象名录的河流
生态系统;
d)生物多样性极为丰富或在全国甚至全球范围内具有独特特征的河流生态系统;
e)其它具有重要生态、科学、社会价值且有保护需求的河流生态系统。
5.1.2按江源区、金沙江、长江上游地区、长江中下游地区,长江流域河流生态环境保护对
象分布可按下列要求执行:
a)长江江源区以原生态保护为主,以青藏高原特有鱼类及其他土著水生生物类群及其
自然生境为生态环境保护对象;
b)金沙江以金沙鲈鲤、胭脂鱼、圆口铜鱼、长鳍吻鮈、细鳞裂腹鱼等保护、珍稀、特
有物种及其生境为生态环境保护对象;
c)长江上游地区以长江鲟、川陕哲罗鲑、胭脂鱼、稀有鮈鲫、圆口铜鱼、长鳍吻鮈、
平鳍鳅鮀、金线鲃属所有种、四川白甲鱼、多鳞白甲鱼、细鳞裂腹鱼、重口裂腹鱼、厚唇裸
重唇鱼、岩原鲤、红唇薄鳅、长薄鳅、青石爬鮡等保护、珍稀、特有物种,干支流流水江段
典型产漂流性卵和库区典型产粘性卵的重点经济物种及其生境为生态环境保护对象;
d)长江中下游地区生态环境保护对象包括江豚、中华鲟、鲥、花鳗鲡、鯮等保护、珍
稀、特有物种,干支流典型产漂流性卵和附属湖库典型产粘性卵的重点经济物种,具有洪泛
平原特征的河网和湿地生态系统,以及“水华”频发区域和咸潮上溯影响的河口区域。
5.2河流生态保护对象用水需求分析
5.2.1根据河流生态环境功能,河流生态保护对象用水需求包括以鱼类为主的重要水生生物
完成生活史关键节点需水、维护河流湿地生态系统稳定的水位需求、防控“水华”的流量需求
以及维持河口压咸的流量需求等。
5.2.2根据所在河段水文特征及其季节性变化特点,结合河流保护动植物生活完成史以及
5
“水华”发生和咸潮上溯规律,识别生态环境保护对象对径流变化的响应关系。
5.2.3根据生态环境保护对象生理学特征和生态学特征,结合生态环境敏感区保护要求和
河流存在的水生态环境问题,识别不同生态保护对象在不同时期对流量大小的要求。
5.3控制断面选取
5.3.1控制断面选取应综合考虑水文及生态环境资料详尽程度、流域(区域)水资源管理需
求等因素,优先依托水文监测断面。
5.3.2根据河流生态保护对象,宜选择跨行政区边界,入干流、入尾闾汇口,重要生态环境
敏感区,河道地形突变处,重要水系节点,主要控制性水工程等作为控制断面。
5.3.3用水矛盾突出的河段应设置控制断面。
5.3.4对于同一条河流(河段)水工程断面与下游水文监测断面相距较近的情况,宜选取水
文监测断面作为河流控制断面。
5.3.5控制断面的确定,应考虑干支流均衡,与流域综合规划、水资源综合规划、生态环境
规划、水量分配方案等相关成果中已批复生态流量的断面相协调。
6河流生态流量计算指标确定
6.1河流控制断面生态基流为河流生态流量计算的基本项,按时间段可分为全年值、不同
时段(汛期和非汛期)值。一般河流采用全年值表征,当存在以下情形之一时,河流控制断
面生态基流宜用汛期和非汛期值表征。
a)控制断面以上计算河段枯水期径流以地下水或冰川融雪为主要补给源,丰水期径流
以降水为主要补给源。
b)控制断面90%保证率条件对应的流量与多年平均流量10%的比例小于0.6。
c)控制断面汇水区内汛期降水量与非汛期降水量的比值大于6。
d)控制断面上游存在年调节以上或库容系数大于0.08的水库工程。
6.2具有以鱼类为主的重要水生生物生活史关键节点水量保障、河流湿地生物多样性维护
和基本功能、“水华”防控或河口压咸等要求的河段,应计算河流敏感期生态流量,并可用鱼
类生境生态流量、河流湿地生态流量、“水华”防控流量或河口压咸流量等指标表征。
6.3河流生态流量根据需要可用流量、水量或水位等指标表示,单向流水河段宜用流量或
水量表示,季节性断面河段宜用水量表示,湿地、往复流河段以及河道用水对水位有要求的
河段宜用水位表征。河流控制断面生态基流、鱼类等敏感需水物种及其生境生态流量、“水
华”防控流量和河口压咸流量宜用流量(水量)表示,河流湿地生态流量和平原河网地区生
态流量宜用水位(水量)表示。
6.4河流生态基流确定过程中所采用水文资料的时间尺度一般采用月尺度。河流敏感生态
流量确定宜采用日尺度。
6
7河流控制断面生态基流计算
7.1河流控制断面生态基流确定原则
7.1.1水量分配方案、建设项目批复、取水许可、环评批复等相关成果中已确定的控制断面
生态基流成果,复核分析计算所采用水文数据系列与相同站点近10年水文数据系列一致性
及生态流量保障目标可达性。当存在以下情形之一时,应重新确定生态基流。
a)水文数据系列一致性发生变化。
b)排除极端枯水年条件影响,在上游梯级严格执行调度运行规程的情况下生态流量保
障程度不满足管理要求。
c)已有成果与区域河流水资源禀赋条件或生态环境保护要求不协调。
7.1.2无相关成果的控制断面,采用水文学或水力学等方法开展生态基流计算,考虑上下游
协调以及控制断面生态基流日均满足程度等因素,综合确定各控制断面生态基流,确保生态
基流不大于最小下泄流量管控要求。
7.1.3生态基流计算成果应与河流规模和水资源开发利用程度相协调。不同类型河流控制断
面生态基流占多年平均流量百分比参考阈值可参照表1执行。
a)河流规模划分标准可参照SL/T712。
b)河流按水资源开发利用程度R可划分为三种类型:R>40%为高开发利用程度河流,
20%<R≤40%为中开发利用程度河流,R≤20%为低开发利用程度河流。
7.2河流控制断面生态基流计算方法
7.2.1应根据河湖生态保护对象、水文情势、水资源条件、水资源开发利用程度、生态演变
规律等,采用多种方法计算比较分析,合理确定河流控制断面生态基流。
7.2.2长江流域单向流河流,应根据河流规模、河道断面形态等特征以及水文资料条件选用
合适的方法计算确定控制断面生态基流。
a)对于中、小型河流,宜采用Qp法、近10年最枯月平均流量法等水文学方法或河床
形态分析法、湿周法、R2-Cross法等水力学方法计算。对于大型河流,宜采用Tennant法、
Qp法、频率曲线法、RVA法等水文学法计算。
b)当河道断面为形状稳定的宽浅矩形或抛物线型河流时,宜采用河床形态分析法、湿
周法、R2-Cross法等水力学方法计算,否则宜采用水文学方法计算。
c)当河流兼具以上多种特征时,应采用多种方法综合确定控制断面生态基流。
7.2.3长江流域往复流河段,宜采用水文学方法计算控制断面生态水位。
7.2.4采用水文学方法计算河流控制断面生态基流,当依据的水文站具有30年以上水文资
料系列时,可采用Qp法、Tennant法、频率曲线法和RVA法等方法计算;当依据的水文站
水文资料系列不足30年或系列代表性不足时,可采用近10年最枯月平均流量法、类比法、
原型观测法等方法计算。
7.2.5采用水力学方法计算河流控制断面生态基流,应具有河道断面形态资料和水位-流量
7
关系曲线,否则可暂采用水文学方法,并应在开展有代表性的补充监测工作后采用多种方法
对计算成果进行复核。
表1不同类型河流控制断面生态基流占多年平均流量百分比%
水资源开发利用程度
计算分区河流规模河流分区
高中低
上游≥25≥35≥50
大型河流中游≥20≥30≥40
下游≥20≥25≥35
江源区、金沙上游≥25≥35≥50
江及长江上中型河流中游≥20≥30≥40
游下游≥20≥25≥35
上游≥25≥35≥50
小型河流中游≥20≥30≥40
下游≥20≥25≥35
上游≥30≥30≥30
大型河流中游≥20≥20≥30
下游≥15≥20≥30
上游≥25≥30≥30
长江中游中型河流中游≥20≥20≥30
下游≥15≥20≥30
上游≥25≥30≥25
小型河流中游≥20≥20≥25
下游≥15≥20≥25
上游≥30≥30≥30
大型河流中游≥25≥25≥30
下游≥20≥25≥30
上游≥25≥30≥30
长江下游中型河流中游≥20≥25≥30
下游≥15≥20≥30
上游≥20≥30≥30
小型河流中游≥15≥25≥25
下游≥10≥15≥20
8河流敏感期生态流量计算
8.1根据河流生态环境功能的差异,鱼类生境生态流量计算宜采用生境分析法和生态水力
学法,河流湿地生态流量计算宜采用单位面积用水量法、间接计算法、潜水蒸发法、彭曼公
式和水量平衡法,“水华”防控流量计算宜采用富营养化评价模型,河口压咸流量计算宜采
用统计分析法和数值模拟法,各方法原理和应用见表2和附录B。
8.2鱼类生境生态流量的确定应考虑生态保护对象生物学特点、生态学习性和行为学特征,
以及需要维持目标种群的规模。
8
a)鱼类生境生态流量计算应考虑生态保护对象物种完成生活史过程中的关键节点的
流量时空需求,确定适合的流量和过程。
b)若河流(河段)分布有多种生态保护对象,应筛选旗舰种和伞护种分别计算分析确
定其流量和过程,然后取外包线。
c)生态保护对象物种繁殖期间对水位涨落和人造洪峰有需求时,确定的敏感期生态流
量应参考天然水文过程。
d)在资料条件允许情况下,可依据河流历史天然流量和过程进行同倍比或同频率缩放
方法设计生态流量。
8.3河流湿地生态流量的确定应考虑湿地面积、范围、功能区划和保护对象对流量的需求。
a)综合考虑河流湿地水文特征和生态保护目标需水特征选择合适的计算方法,确定河
流湿地需水。当计算范围内河岸植被、相连湿地保护目标在繁育期对河流水文过程有特殊需
求时,应计算河流湿地繁育期需水量及其过程。
b)涉及生态保护物种的重点水域,生态流量应依据各生态保护物种生态流量计算结果
综合确定。
8.4“水华”防控流量计算可采用水质生态模型、连续生物反应器模型或改进Dillon模型。
a)存在珍稀、特有鱼类或下游存在饮用水源地的河流(河段),“水华”防控流量计
算宜采用水质生态模型。
b)无环境敏感保护目标分布,且具有多次“水华”事件(n>10)发生期间藻类浓度和
水文监测资料的河流(河段),“水华”防控流量计算宜采用连续生物反应器模型。
c)无环境敏感保护目标分布,且“水华”事件监测资料较少的河流(河段),“水华”
防控流量计算宜采用改进Dillon模型。
8.5长江河口区域应按照入海河口生态与环境功能管理目标要求采用Tennant法或Qp法等
水文学法进行河口压咸流量计算,并用河口水质模拟方法对结果进行复核。
8.6当河流(河段)分布有多个敏感保护目标时,应同步分析不同敏感保护对象对流量及
过程的需求,取外包值作为河流敏感期生态流量。
8.7当河流(河段)分布有多个生态保护对象且敏感期各异时,应分析各生态保护对象之
间敏感期流量的相互影响,遵循协同保护的原则合理确定河流敏感期生态流量。
表2河流敏感期生态流量确定推荐方法
河流敏感
保护需求适用条件计算方法
保护对象
生态水力学法、生境
圆口铜鱼、“四大家鱼”等产漂流性卵鱼类
分析法
保障敏感水生生物完成生活
鱼类生境中华鲟、川陕哲罗鲑、裂腹鱼类等产粘、沉性生态水力学法、生境
史关键环节所需的流量及过
保护卵鱼类分析法
程
生态水力学法、生境
胭脂鱼、岩原鲤、鲤、鲫等产粘性卵鱼类
分析法
9
河流敏感
保护需求适用条件计算方法
保护对象
生态水力学法、生境
其他产卵类型鱼类
分析法
不同类型植被的需水定额资料收集完备单位面积用水量法
河岸植被主要依赖地下水生存潜水蒸发法
河流湿地保障与河流有水力联系的重
保护要湿地基本生态功能
区域植被资料和气象资料收集完备彭曼公式
河流相连湿地区域蒸发量、降水量、土壤厚度
水量平衡法
等资料收集完备
保障河流控制断面下游河段
“水华”水华暴发河段的气象条件、水文条件、营养盐
水华发生概率处于可接受程富营养化评价模型
防控条件以及浮游藻类监测资料收集完备
度所需的流量
保障入海河口盐度控制在一代表断面的长系列径流、潮汐等资料收集完备统计分析法
定水平或将咸界控制在一定
河口压咸
范围以维持入海河口生态系计算边界和代表断面的流量、水位、潮位等资
河口数值模拟法
统稳定所需的流量及过程料收集完备
9河流生态流量成果合理性分析
9.1同一条河流应在上下游各控制断面生态基流和敏感期生态流量计算的基础上,协调各
河段水量平衡关系,统筹考虑河段生活、生态、生产用水需求,综合确定河流的生态流量。
9.2同一个水系应在干流和各支流生态流量确定的基础上,按先干流、后支流顺序,根据
干流生态流量的需求,进一步协调各支流的生态流量。
9.3通过近10年径流监测资料统计生态流量满足程度,分析成果合理性。河流控制断面生
态基流、敏感期生态流量满足程度宜采用整编的逐日平均流量进行评价。生态基流满足程度
应不小于90%;敏感期生态流量满足程度应根据敏感对象的功能要求,结合区域水文变化
规律和生态特点确定。
9.4与已有流域综合规划、水资源综合规划和相关规划或方案提出的河流(控制断面、水
工程)生态流量进行比较,结合对已有成果的合理性分析,复核和完善河流生态流量计算成
果。
10
附录A
(资料性附录)
河流控制断面生态基流计算方法
A.1河流控制断面生态基流计算方法有水文学法、水力学法、栖息地模拟法、整体分析法
等类型。水文学法常用的代表方法有Tennant法和Qp法等,水力学法主要有湿周法,栖息
地模拟法中IFIM法较为常用,整体分析法以BBM法为代表。
A.2Qp法。又称不同频率最枯月平均值法,以河流控制断面长系列(n≥30年)天然月平
均流量、月平均水位或径流量(Q)为基础,用每年的最枯月排频,选择不同频率下的最枯
月平均流量、月平均水位或径流量作为河流控制断面的生态基流。
频率P根据流域水资源开发利用程度、规模、来水情况等实际情况确定,宜取90%或
95%。实测水文资料进行还原和修正时,水文计算按SL/T278的规定执行。不同工作对系
列资料的时间步长要求不同,各流域水文特性不同,因此,最枯月也可为最枯旬、最枯日或
瞬时最小流量。
A.3Tennant法。依据观测资料建立的流量和河流生态状况之间的经验关系,采用历史天
然流量资料,确定年内不同时段的生态流量。长江干流及主要支流主要控制断面生态基流占
多年平均流量的15%左右,其余支流一般不低于多年平均流量的10%~20%。
A.4近10年最枯月平均流量(水位)法。缺乏长系列水文资料时,可用近10年最枯月(或
旬)平均流量、月(或旬)平均水位或径流量,即10年中的最小值,作为生态基流。本方
法适合水文资料系列较短时近似采用。
A.5频率曲线法。用长系列水文资料的月平均流量、水位或径流量的历史资料构建各月水
文频率曲线,将一定频率相应的月平均流量、月平均水位或径流量作为对应月份的河流控制
断面生态流量,组成年内不同时段值,用汛期、非汛期各月的平均值复核汛期、非汛期的生
态流量。
计算生态基流,频率宜取90%或95%,计算其他生态流量,频率可根据需要确定。该
方法一般需要30年以上的水文系列数据。
A.6河床形态分析法。维持河床形态的河流造床功能所需水量,可根据对枯水期、平水期、
丰水期,或汛期、非汛期维持河床形态的水量分析,分别求得。维持河流形态功能不丧失的
水量,可用维持枯水河槽的水量估算,通过分析枯水期河道横、纵断面形态和水量—流量的
关系,推求维持枯水河槽对应的需水量。
A.7湿周法。水力学法中最常用的方法,利用湿周作为水生生物栖息地指标,通过收集水
生生物栖息地的河道尺寸及对应的流量数据,分析湿周与流量之间的关系,建立湿周-流量
11
的关系曲线(见图A.1)。基本生态流量可按下列三种方法获取:
方法1:选取湿周—流量过程曲线中的斜率为1曲率最大处的点,该点对应的流量作为
河道的基本生态流量。有多个拐点时,可采用湿周率最接近80%的拐点。
方法2:选取湿周—流量过程曲线的转折点,将该转折点对应的流量作为河道的基本生
态流量。
方法3:选取河流平均流量作为基准点,其对应的湿周为R,将该湿周R的80%对应的
流量作为河道的基本生态流量。
其中,方法3为平均流量的百分比,方法2中转折点很难确定并且误差较大,方法1
的应用性相对较广。
本方法主要适用于河床形状稳定的宽浅矩形和抛物线型河道。
图A.1湿周-流量关系示意图
A.8R2-Cross法。采用河宽、平均水深、平均流速以及湿周率等指标来评估河流栖息地的
保护水平,从而确定河流生态流量。其中湿周率指某一过水断面在某一流量时的湿周占多年
平均流量满湿周的百分比。利用曼宁公式,计算特点浅滩处的河道最小流量代表整个河流的
最小流量。R2-Cross法确定最小流量的标准见表A.1。
表A.1R2-Cross法确定最小流量的标准
河宽/m平均水深/m湿周率/%平均流速/(m/s)
0.3~6.30.06500.3
6.3~12.30.06~0.12500.3
12.3~18.30.12~0.1850~600.3
18.3~30.50.18~0.3≥700.3
A.9RVA法。变化范围法,通过分析河流长系列(通常为20年以上)的日流量资料,计
算反映人类活动影响的水文变化指数(IHA),一般选取一定概率发生的指标值作为上下限
值,得到河流天然生态系统可承受的变化范围,拟定的生态流量过程线应落在允许改变范围
内。
12
附录B
(资料性附录)
敏感期生态流量计算方法
B.1BBM法。建筑堆块法,组成多学科专家小组,根据实地调查结果,通过情景模拟和
水文流量分析,将河道内的流量划分4个部分,即最小流量、栖息地能维持的洪水流量、河
道可维持的洪水流量和生物产卵期洄游需要的流量,分别确定这4部分的月分配流量、生态
状况级别和生态管理类型。BBM法的主要目的是计算上述4部分的年均天然径流量的百分
率。
B.2IFIM法。河道内流量增加法,一般选择鱼类作为指示物种,将大量水文实测数据与特
定水生态生物物种在不同生长阶段的生物学信号相结合,考虑的主要指标有水深、流速、底
质等,通过水力学模型和生物信息模型的结合,定量地反映流量变化对目标物种栖息地的影
响,将目标物种所需的生态流量与栖息地生态状况的关系转换为流量与适宜栖息地面积之间
的关系。
B.3生态水力学法
B.3.1生态水力学法以鱼类对河流水深、流速等水力生境参数以及急流、缓流、浅滩、深
潭等水力形态指标的要求评估河流生境状况。水力生境参数按下列公式计算:
A1122vAv=(B.1)
vv22
HHh+=++1122(B.2)
1222gg
2
式中:A1为上游过水断面面积,m;v1为上游断面平均流速,m/s;A2为下游过水断面面
2
积,m;v2为下游断面平均流速,m/s;H1为上游水位,m;1为上游动能修正系数;H2
2
为下游水位,m;2为下游动能修正系数;g为重力加速度,m/s;h为水头损失,m。
B.3.2水力生境参数的计算结果宜按表B.1的标准进行判别。多年平均流量小于150m3/s的河
流可根据天然情况适当降低评估标准。
表B.1生态水力学法判定水生生态基流的指标标准
标准
生境参数指标
最低标准累计河段长段的百分比
最大水深鱼类体长的2~3倍≥95%
平均水深≥0.3m≥95%
平均速度≥0.3m/s≥95%
水面宽度≥30m≥95%
湿周率≥50%≥95%
13
标准
生境参数指标
最低标准累计河段长段的百分比
过水断面面积≥30m2≥95%
不同流量情况下水面面积大小及占枯水期多
水域水面面积≥70%
年平均流量情况下水面面积的百分比
水温适合鱼类生存、繁殖
水力形态指标概念界定
急流Fr>1各流态的段数无较大变化,急流、较急流段累
缓流Fr<1计河段长度减少<20%
注:Fr——弗劳德数。
B.4生境分析法
B.4.1生境分析法以鱼类繁殖对水深、流速、基质和覆盖物等指标的要求评估鱼类产卵生
境状况,结合产卵场水力计算成果建立流量-加权可利用生境面积(AWUA)曲线,以曲线中的
拐点对应的流量作为适宜流量,结合鱼类繁殖期的天然涨水过程,分析确定鱼类繁殖期所需
的水文过程。
B.4.2可按下式计算
n
AASSSSWUAihvsc=(,,,)
i=1(B.3)
2
式中:Ai为单元面积,m;Sh为水位喜好度,取值范围0~1;Sv为流速喜好度,取值范围0~
1;Ss为基质喜好度,取值范围0~1;Sc为河面覆盖喜好度,取值范围0~1。
B.4.3根据水生生态调查与评价结果,并在征询专家意见的基础上,分析确定目标物种生
存繁殖所需的生境参数适宜范围。
B.5河岸植被需水经验公式法
B.5.1单位面积用水量法。单位面积用水量法可用于计算河岸植被需水量,按下式计算:
n
()
WANhlpipi1=B.4
i=1
32
式中:Whl1为河岸植被生态需水量,m;Api为植被类型i的面积,m;Npi为第i种植被补
32
充水量的定额,m/m。Npi应按下列要求确定:
a)可参考当地植被定额、农作物灌水定额确定,必要时,可依据年降水量、年蒸发量、
植被类型、植被盖度进行修正,无资料地区可参考相似地区确定。
b)若需参考农作物灌水定额,宜参考冬小麦灌水定额。
c)若需计算各月植被生态需水,则应确定各月的Npi。
B.5.2潜水蒸发法。潜水蒸发法基于植被生长与潜水位和水面蒸发量之间的关系,计算干
旱区河岸植被需水量,按下列公式计算:
W=EAk/1000
hl1th(B.5)
14
nℎ푛1
Et=∑t=1(퐸,(1−))(B.6)
0tℎ0
2
式中:Et为Δt时段潜水蒸发量,m;Ah为地下水埋深h时植被面积,m;E0t为第t日水面蒸发
量,m;h为地下水平均埋深,m;ho为潜水停止蒸发时的地下水埋深(极限埋深),m;n1
为与土质和气候有关的指数,一般为1~3;计算参数应按下列要求确定:
a)植被系数k可通过实地试验方法确定,亦可采用类似区域相关研究成果确定的经验
公式计算确定。
b)n1可采用当地经验值或通过实测数据率定确定。
B.5.3彭曼公式法。彭曼公式法依据能量平衡原理,通过计算参考作物腾发量,推算河岸
植被需水量,可用于各类型河流河岸植被需水计算,按下列公式计算:
n
()
WNPAhliteti1,,=−()B.7
i=1
n
()
Nkt10,E=TtB.8
t=1
900
0.408−+−(RGUee)()
nadT+2732
ET0=(B.9)
++(10.34U2)
式中:Ni,t为第i种生态植被生态需水定额,mm;Pe,t为Δt时段有效降水量,mm;Ai为第i
2
种生态植被的面积,m;Nt为Δt时段生态需水定额,扣除有效降水量后为净需水定额,mm;
k1为Δt时段生态需水系数;ET0为参考作物腾发量,mm/d;Δ为Δt时段平均气温时饱和水
22
汽压随温度的变化率,kPa/℃;Rn为净辐射,MJ/m·d;G为土壤热通量,MJ/m·d;γ为湿
度计常数,kPa/℃;U2为地面以上2m高处平均风速,m/s;ea为达到平均气温时的饱和水
汽压,kPa;ed为达到平均气温时的实际水汽压,kPa。
生态需水系数k1应根据植被生长状况、土壤供水条件等因素合理确定。草地生态需水系
数为0.30~1.25,收割后的作物系数最低,有效覆盖后的作物系数最大,可按表B.2取值;乔
木林生态需水系数为0.40~1.35,可按表B.3取值。
表B.2干旱区草地生态需水系数
苜蓿干贮草三叶草和草-豆科植物草场
气候条件
低值峰值低值峰值低值峰值低值峰值
风速<4.7m/s0.401.150.551.100.551.150.501.10
风速>4.7m/s0.301.250.501.150.551.200.501.15
注:1对于首蓿,峰值在两次收获之间时段一半时达到,第一次收割时则在开始生长到第一次收获间时段
一半时间时达到。对于籽用作物,初始期过后即为峰值,直到收获。
2干贮草在收获前7d~10d达到峰值。
3对于过度放牧的草场,基本作物系数的低值可与首稽相近。
15
表B.3干旱区乔木林生态需水系数
有地面覆盖作物
气候条件
3月4月5月6月7月8月9月10月11月
风速小于4.7m/s-0.450.851.151.251.251.200.95-
风速大于4.7m/s0.450.851.201.351.351.251.00
没有地面覆盖作物及杂草
气候条件
3月4月5月6月7月8月9月10月11月
风速小于4.7m/s-0.400.600.851.001.000.950.70-
风速大于4.7m/s0.400.650.901.051.051.000.75
注:对于郁闭度为0.20和0.50的幼林,当有地面覆盖作物时,其生育中期的值分别降低10%~15%和5%~10%:
当没有地面覆盖作物时,其生育中期的值分别降低25%~35%和10%~15%。
B.6相连湿地补给水量经验公式法
B.6.1水量平衡法通过计算分析相连湿地各项输入、输出水量的平衡关系,确定相连湿地
补给需水,适用于与河道有水力联系的河道外湿地和尾闾湿地。相连湿地补给需水量按下列
公式计算:
3
WAEPWhlhlZsl22=−+10()(B.10)
G=HttA(B.11)
32
式中:Whl2为相连湿地补给水量,m;Ahl2为相连湿地水面面积,km;EZ为相连湿地水面
面积水面蒸发需水量,mm;P为相连湿地区多年平均降水量,mm;Ws
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