陳曉璐，林建海，梁華玲

(1.海南省水文水資源勘測(cè)局，海南?？?70203；2.海南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，海南?？?70203； 3.廣東省佛山市氣象局，廣東佛山528000)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，人類(lèi)不斷開(kāi)發(fā)利用水資源，不斷加劇對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾程度，由此引發(fā)了一系列與水相關(guān)的生態(tài)問(wèn)題，生態(tài)保護(hù)與環(huán)境治理已成為國(guó)家發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的關(guān)注重點(diǎn)，也是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

河流生態(tài)需水量的概念最早是在20世紀(jì)40年代被美國(guó)漁業(yè)與野生生物保護(hù)組織提出，他們指出，河流生態(tài)需水量就是避免河流生態(tài)系統(tǒng)退化的河道最小流量[1]。但發(fā)展至今，生態(tài)需水量尚未形成統(tǒng)一、規(guī)范的定義，一般都以計(jì)算生態(tài)流量的方式從整體上滿(mǎn)足河流的生態(tài)需求[2]。為了保證河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)所需的徑流過(guò)程也應(yīng)發(fā)生變化，因此生態(tài)需水量不是一個(gè)固定不變的值，而應(yīng)具有一定的變化范圍[3]。本文認(rèn)為，生態(tài)需水量的最小值是指為維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能，即防止河道斷流，避免河流水生生物群落遭受到無(wú)法恢復(fù)性破壞的河道內(nèi)最小水量[4]。而在此基礎(chǔ)上，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定及保持物種多樣性最為適宜的水量稱(chēng)為適宜生態(tài)需水量[5]，它相較于最小生態(tài)流量更利于河流的生態(tài)健康。

近年來(lái)，對(duì)生態(tài)需水量的研究在中國(guó)各地區(qū)逐漸鋪開(kāi)，如干旱半干旱地區(qū)的新疆瑪納斯河流域[6]、塔里木河流域[7]，濕潤(rùn)半濕潤(rùn)地區(qū)的長(zhǎng)江流域[3]、珠江流域[8]等，而海南省尚未深入開(kāi)展相關(guān)工作。南渡江、昌化江及萬(wàn)泉河是海南省的三大河流，流域面積之和占海南島總面積的46.5%，流域范圍涉及瓊中、海口、昌江、萬(wàn)寧等15個(gè)市縣，占海南省市縣總數(shù)的83.3%，覆蓋全省重要的農(nóng)業(yè)、工業(yè)及經(jīng)濟(jì)中心。對(duì)這3條河流開(kāi)展生態(tài)流量研究，明確三大江生態(tài)需水量的最佳計(jì)算方法，為海南省水利工程建設(shè)及流域水資源規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，響應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)的決定，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與流域生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，是水文工作者重要的任務(wù)之一。

1 研究區(qū)概況

1.1 流域概況

南渡江、昌化江、萬(wàn)泉河分別位于海南省中北部、西南部及中東部，流域面積分別為7 033、5 150、3 693 km2，分別占海南島總面積的20.6%、15.1%及10.8%。南渡江干流發(fā)源于白沙縣南峰山，流經(jīng)白沙、瓊中、儋州、澄邁、屯昌、定安至?？谑腥?lián)村匯入瓊州海峽，支流伸展到臨高、文昌等市縣，干流全長(zhǎng)334 km，平均坡降0.72‰，流域平均寬度21.1 km；昌化江干流發(fā)源于五指山北麓的瓊中縣空禾嶺，流經(jīng)瓊中、通什、樂(lè)東、東方和昌江等市縣，于昌江縣昌化港入北部灣，干流全長(zhǎng)232 km，平均坡降13.9‰，流域平均寬度22.2 km；萬(wàn)泉河有南北兩源，南源稱(chēng)乘坡河或樂(lè)會(huì)水，為干流，北源稱(chēng)大邊河或定安水，為一級(jí)支流，兩源均發(fā)源于五指山風(fēng)門(mén)嶺，南北源匯合于瓊海市合口咀，合流后稱(chēng)萬(wàn)泉河，于博鰲港匯入南海，干流全長(zhǎng)157 km，平均坡降1.12‰，流域平均寬度23.5 km。

三大江流域均屬熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛，臺(tái)風(fēng)頻繁。降雨時(shí)空分配不均，自上游向下游遞減，山區(qū)多于沿海，年內(nèi)有明顯的干、濕季之分。雨季5—10月，降雨量可占全年降雨量的80%～90%，臺(tái)風(fēng)帶來(lái)暴雨，致使中下游兩岸平原地區(qū)洪水泛濫；11月至次年4月為旱季，降雨量?jī)H占全年的10%～20%，常發(fā)生春旱。

1.2 水文測(cè)站分布情況

1954年，南渡江干流上設(shè)立龍?zhí)粒?958年興建松濤水庫(kù)，1959年先后在入庫(kù)的干流上設(shè)立福才水文站及庫(kù)區(qū)南豐水文站，至2015年設(shè)立邁灣水利樞紐工程臨時(shí)水文觀(guān)測(cè)站；昌化江流域內(nèi)最早的水文站是1943年在干流上設(shè)立的寶橋水文站，1956年設(shè)立樂(lè)東水文站，一直沿用至今；萬(wàn)泉河干流上的加積水文站設(shè)立于1947年，1956年起先后設(shè)立加報(bào)、乘坡2處水文站。水文站觀(guān)測(cè)的項(xiàng)目有水位、流量和降水量等。各站點(diǎn)分布情況見(jiàn)圖1、表1。

圖1 三大江流域主要水文站點(diǎn)分布

表1 三大江流域主要水文站點(diǎn)信息

1.3 長(zhǎng)序列資料選用

1.3.1資料確定

本次研究選用三大江流域主要水文站點(diǎn)的徑流長(zhǎng)序列資料?？紤]到南渡江邁灣站為工程臨時(shí)觀(guān)測(cè)站，設(shè)站時(shí)間短，水文序列不足30 a，不具有代表性，不足以支撐研究成果；而松濤水庫(kù)(南豐)站僅有1966、1987及1993年3 a的徑流資料整理成冊(cè)，故本次研究不采用以上2站點(diǎn)數(shù)據(jù)。最終確定，南渡江選用福才、龍?zhí)琳荆徊x用樂(lè)東、寶橋站；萬(wàn)泉河選用乘坡、加報(bào)、加積站共計(jì)7個(gè)站點(diǎn)1979—2018年共40 a的實(shí)測(cè)月平均流量資料。

1.3.2數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

理論上，運(yùn)用水文學(xué)法進(jìn)行生態(tài)需水量分析，應(yīng)當(dāng)選用還原為天然徑流的長(zhǎng)序列資料。但由于缺少三大江流域的用水資料，無(wú)法進(jìn)行徑流還原計(jì)算。當(dāng)前大多數(shù)學(xué)者提出來(lái)的徑流還原計(jì)算，是希望通過(guò)控制河流的生態(tài)徑流過(guò)程，使河流恢復(fù)到原來(lái)沒(méi)有人類(lèi)活動(dòng)影響之前的狀態(tài)[5]。但隨著人類(lèi)活動(dòng)的加劇，世界上幾乎所有的河流都或多或少地受到了人類(lèi)活動(dòng)的影響，恢復(fù)到人類(lèi)活動(dòng)以前的狀態(tài)幾乎是不可能的，所謂的“天然條件”只能認(rèn)為是受人類(lèi)活動(dòng)影響較小的狀態(tài)[9]。

將三大江7個(gè)站點(diǎn)1979—2018年實(shí)測(cè)月平均流量長(zhǎng)序列進(jìn)行整理，得到各站點(diǎn)1979—2018年共計(jì)40 a的年均流量。運(yùn)用Mann-Kendall法[10-13]對(duì)其進(jìn)行趨勢(shì)分析與突變檢驗(yàn)，選顯著性水平，置信區(qū)間為(-1.96,1.96)。以萬(wàn)泉河加積站為例，長(zhǎng)序列年均流量Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。結(jié)果表明在1979—2018年，各站點(diǎn)的年均流量并未出現(xiàn)顯著趨勢(shì)變化。

圖2 加積站多年平均流量Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量曲線(xiàn)

選取1979—1990、1991—2000、2001—2010、2011—2018年共4個(gè)時(shí)間段，計(jì)算各時(shí)間段7個(gè)站點(diǎn)的年均流量，與各站點(diǎn)多年平均流量進(jìn)行比較，得到各站點(diǎn)不同年代距平值。結(jié)果表明各站點(diǎn)不同年代的年均流量與多年平均流量相差不大，距平值均未超過(guò)。以南渡江福才、龍?zhí)?站為例，不同年代年均流量距平值見(jiàn)圖3。

圖3 南渡江各站點(diǎn)不同年代年均流量距平值

綜上，本文認(rèn)為三大江當(dāng)下的水文情勢(shì)受人類(lèi)活動(dòng)影響較小，仍處在自身能夠逐漸恢復(fù)的范圍之內(nèi)，接近于“天然條件”。如果保持現(xiàn)有狀態(tài)不再進(jìn)一步惡化，仍然能夠維持河流的自然生態(tài)功能。加之現(xiàn)有水生生物已適應(yīng)了當(dāng)前河流的生態(tài)環(huán)境，因而直接采用實(shí)測(cè)的徑流資料進(jìn)行水文學(xué)法的生態(tài)流量計(jì)算具有其合理性，所得結(jié)果可視為當(dāng)前下墊面條件下的三大江生態(tài)需水量。

2 研究方法

2.1 研究思路

目前，對(duì)生態(tài)需水量的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開(kāi)展諸多工作。根據(jù)研究方法的不同，生態(tài)需水量在全球的計(jì)算方法可超過(guò)200種[14]，整合來(lái)看，可大致分為4 類(lèi)，即基于歷史流量基礎(chǔ)的水文學(xué)法、基于水力學(xué)基礎(chǔ)的水力定額法、基于生物學(xué)基礎(chǔ)的生境模擬法和基于河流系統(tǒng)整體性理論的整體分析法等。

不同的生態(tài)需水量計(jì)算方法在各自的適用條件及適用范圍內(nèi)各有其優(yōu)缺點(diǎn)[15]。綜合來(lái)看，水力定額法需要投入較長(zhǎng)時(shí)間和較大的人力、物力以獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，應(yīng)用較為困難；中國(guó)缺乏生態(tài)數(shù)據(jù)，無(wú)法使用生境模擬法；整體分析法因其復(fù)雜性和綜合性，難以在中國(guó)廣泛應(yīng)用。只有水文學(xué)法是最簡(jiǎn)單的、使用資料最單一的計(jì)算方法，它僅通過(guò)水文長(zhǎng)序列歷史流量資料便可評(píng)價(jià)或估算生態(tài)需水量，在中國(guó)大部分地區(qū)都可推廣應(yīng)用，海南省的三大江流域也具備使用水文學(xué)法計(jì)算生態(tài)需水量的條件?；诖?，本文選用最小月平均流量法[16]、7Q10法[17]、逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法及逐月頻率計(jì)算法[18]4種方法計(jì)算三大江7個(gè)斷面的生態(tài)流量，通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比與分析，確定三大江各站點(diǎn)的最小生態(tài)流量與適宜生態(tài)流量，確定三大江的最佳生態(tài)流量計(jì)算方法，并用Tennant[19]法進(jìn)行檢驗(yàn)，分析其合理性。

2.2 方法概述及計(jì)算結(jié)果

2.2.1最小月平均流量法

最小月平均流量法也稱(chēng)河流基本環(huán)境需水量法，以河流最小月平均實(shí)測(cè)徑流量的多年平均值作為河流的基本生態(tài)環(huán)境需水量。據(jù)此，將各站點(diǎn)1979—2018年的實(shí)測(cè)長(zhǎng)序列徑流資料分為1—12月份共計(jì)12組，選取每組序列的最小值作為該月的生態(tài)流量，從而得到全年的生態(tài)流量過(guò)程。各站點(diǎn)最小月平均流量法計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各站點(diǎn)逐月最小生態(tài)徑流 單位：m3/s

2.2.27Q10法

7Q10 法通過(guò)求取90%保證率最枯連續(xù)7 d的平均流量作為河流最小流量設(shè)計(jì)值[3]。該法在20世紀(jì)70年代傳入中國(guó)，主要用于估算河流水污染防治用水并在此基礎(chǔ)上對(duì)該方法進(jìn)行改進(jìn)，重點(diǎn)用于計(jì)算污染物允許排放量，在許多大型水利工程建設(shè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)中得到應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)落后、南北方水資源現(xiàn)狀差別較大，所以在制訂GB 3839—83《地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)原則和方法》時(shí)規(guī)定，一般河流采用近10 a最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量。

據(jù)此，在長(zhǎng)序列資料中選取2009—2018年作為近10 a，計(jì)算逐年最枯月的平均流量；并將三大江7個(gè)站點(diǎn)1979—2018年逐年的最枯月流量進(jìn)行排頻，采用目估適線(xiàn)法[20]，選用P-Ⅲ型[20-22]分布適配頻率分布曲線(xiàn)，各站點(diǎn)頻率曲線(xiàn)擬合度范圍在0.91～0.99，擬合程度較好，結(jié)果較為可靠，由此推求得到各站點(diǎn)90%保證率最枯月流量結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2.3逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法

逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法認(rèn)為生態(tài)需水量同河道水流年內(nèi)變化特征一樣, 是連續(xù)變化的，應(yīng)該逐月計(jì)算。在盡可能長(zhǎng)的天然月徑流系列中取最小值作為該月的最小生態(tài)徑流量，從而構(gòu)造全年的最小生態(tài)需水過(guò)程。該方法認(rèn)為，如果在天然情況下水生生物已經(jīng)安全經(jīng)歷過(guò)這樣的最小徑流，并且生態(tài)系統(tǒng)沒(méi)有遭到嚴(yán)重的不可恢復(fù)的破壞，就說(shuō)明在不考慮水質(zhì)的情況下，水生生態(tài)系統(tǒng)能夠適應(yīng)這個(gè)最小徑流量，水生生物的最低生存條件在這個(gè)流量條件下能夠得到保證。據(jù)此，本文結(jié)合前述對(duì)徑流長(zhǎng)序列資料的檢驗(yàn)結(jié)果，以實(shí)測(cè)流量資料替代天然月流量，分別將各站點(diǎn)流量數(shù)據(jù)按照1—12月分為12組，每組選取最小值作為該月的最小生態(tài)需水量，從而形成各站點(diǎn)全年的生態(tài)需水過(guò)程，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2.4逐月頻率計(jì)算法

逐月頻率計(jì)算法將生態(tài)需水量看作一個(gè)有豐有枯的年內(nèi)變化過(guò)程，根據(jù)歷史流量資料，將一年劃分為豐、平、枯或汛期、非汛期等特征時(shí)期，對(duì)各個(gè)時(shí)期擬定不同的保證率，將盡可能長(zhǎng)的月流量序列進(jìn)行頻率計(jì)算，由此得出各個(gè)時(shí)期在不同保證率下的流量，這樣得到的即為該年的適宜生態(tài)徑流過(guò)程。不同的學(xué)者采用的時(shí)期劃分與保證率選取方法不盡相同，主要有陳竹青[3]根據(jù)長(zhǎng)江流域特性，枯水期取90%，平水期取70%，豐水期取50%；李捷等[5]認(rèn)為年內(nèi)各月徑流系列的保證率取50%更為合理；而張強(qiáng)等[6]對(duì)珠江流域的研究中，將1 a劃分為汛期、非汛期，汛期選取多年平均流量、非汛期取80%作為生態(tài)需水量。

本文在充分參考多位學(xué)者的研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合海南省徑流特性，參照《海南省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)海南省防汛防風(fēng)抗旱應(yīng)急預(yù)案的通知》(瓊府辦〔2016〕60號(hào))中對(duì)汛期的劃定，將1 a劃分為汛期(5—11月)與非汛期(12月至次年4月)。汛期選取平均流量、非汛期取80%作為河流生態(tài)需水量。采用目估適線(xiàn)法對(duì)各站點(diǎn)長(zhǎng)序列實(shí)測(cè)月流量資料進(jìn)行適線(xiàn)，選用P-Ⅲ型頻率分布曲線(xiàn)，各站點(diǎn)頻率曲線(xiàn)擬合度均較好，擬合度值均達(dá)到0.95以上。以昌化江樂(lè)東站為例，適線(xiàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。由此推求各站點(diǎn)汛期、非汛期生態(tài)需水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

3 研究成果

3.1 各算法成果分析

從表3中可以看出，各站點(diǎn)最小月平均流量法計(jì)算得到的生態(tài)流量對(duì)相應(yīng)多年平均實(shí)測(cè)流量的占比變化范圍為11.75%～33.20%；在7Q10法計(jì)算的成果中，以近10 a最枯月平均流量計(jì)算得到的各站點(diǎn)生態(tài)流量變化范圍為14.43%～34.57%，以90%保證率最枯月平均流量法計(jì)算得到的各站點(diǎn)生態(tài)流量變化范圍為3.41%～17.45%；以逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法得到的各站點(diǎn)生態(tài)流量變化范圍為14.99%～24.02%；而以逐月頻率計(jì)算法計(jì)算得到的各站點(diǎn)非汛期生態(tài)流量的變化范圍為12.15%～40.21%。

由此可知，在4種生態(tài)流量的計(jì)算方法中，以90%保證率最枯月平均流量計(jì)算得到的生態(tài)流量值最小，計(jì)算結(jié)果中福才、寶橋兩站的生態(tài)流量?jī)H為1.01、4.17 m3/s，遠(yuǎn)不足相應(yīng)多年實(shí)測(cè)平均流量的10%。最小月平均流量法的計(jì)算結(jié)果較近10 a最枯月平均流量稍大，除福才站外，各站點(diǎn)兩者的生態(tài)流量計(jì)算結(jié)果對(duì)相應(yīng)多年實(shí)測(cè)平均流量的占比均為20%～35%。各站點(diǎn)逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法的生態(tài)流量計(jì)算結(jié)果最為集中，對(duì)相應(yīng)多年實(shí)測(cè)平均流量的占比為15%～25%。逐月頻率計(jì)算法的生態(tài)徑流計(jì)算結(jié)果最大。

表3 各站點(diǎn)不同算法生態(tài)需水量計(jì)算結(jié)果對(duì)比

產(chǎn)生上述計(jì)算結(jié)果差異的原因?yàn)椋?Q10法主要是為了防止河流水質(zhì)污染而設(shè)定，在計(jì)算過(guò)程中并沒(méi)有考慮水生生物、河流水量的季節(jié)性變化，故其設(shè)計(jì)值較小。最小月平均流量法計(jì)算的是河流的基本生態(tài)環(huán)境需水量，主要用以維持水生生物的正常生長(zhǎng)，滿(mǎn)足部分排鹽、入滲補(bǔ)給、污染自?xún)舻确矫娴囊?。它?Q10法的基礎(chǔ)上稍有改進(jìn)，但仍然以水質(zhì)對(duì)指示物的影響為主要依據(jù)，側(cè)重于分析水生生物所需要的水質(zhì)，沒(méi)有反映出河流水文的年內(nèi)豐枯變化特征。而逐月最小生態(tài)流量計(jì)算法認(rèn)為生態(tài)流量與河道水流年內(nèi)變化特征一致，是一個(gè)有豐有枯的過(guò)程，根據(jù)每個(gè)月的徑流特性選取河道內(nèi)最小的生態(tài)流量值。逐月頻率計(jì)算法則是在逐月最小生態(tài)流量計(jì)算法的基礎(chǔ)上，按照河道的不同特征時(shí)期，擬定不同保證率作為生態(tài)流量值。

3.2 最佳計(jì)算方法確定

有關(guān)驗(yàn)證認(rèn)為，在多年平均流量的10%情況下，大多數(shù)河流覆蓋底土層達(dá)60%，平均水深達(dá)0.3 m，平均流速達(dá)0.23 m/s，這是一個(gè)維持大多數(shù)水生生物，尤其是魚(yú)類(lèi)短期內(nèi)生存的最低限度[4]。因此最小生態(tài)流量的計(jì)算值，不能低于多年平均流量的10%。由此可知， 90%保證率最枯月平均流量法的計(jì)算結(jié)果過(guò)低，不宜作為最小生態(tài)流量的計(jì)算方法。

大多數(shù)的工程設(shè)計(jì)水文計(jì)算中，常將多年平均流量的10%作為最小生態(tài)流量。然而本文認(rèn)為，雖然多年平均流量的10%是保證棲息地不會(huì)退化或貧瘠的最低條件，但因其為保證河流生態(tài)環(huán)境的臨界值，一旦小于此值，河流的生態(tài)系統(tǒng)將遭到破壞，健康狀況急劇下降，難以恢復(fù)。因此，不能簡(jiǎn)單地僅將多年平均流量的10%作為河流的最小生態(tài)流量，應(yīng)在此基礎(chǔ)適當(dāng)預(yù)留一定的空間。綜合來(lái)看，各站點(diǎn)逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法的計(jì)算結(jié)果最為集中，均稍高于實(shí)測(cè)多年平均流量的10%，因而將其作為三大江最小生態(tài)流量計(jì)算方法是最為合適的。

在4種計(jì)算方法中，逐月頻率計(jì)算法的生態(tài)流量計(jì)算結(jié)果最大，在此狀態(tài)下河道的生態(tài)環(huán)境達(dá)到最佳，故將此方法作為三大江適宜生態(tài)流量計(jì)算方法。

3.3 Tennant法評(píng)價(jià)

選用Tennant法[1-2,4,6]對(duì)上述選定的2種生態(tài)流量計(jì)算方法的成果進(jìn)行檢驗(yàn)與對(duì)比。Tennant法主要根據(jù)水文資料和年平均徑流量百分?jǐn)?shù)來(lái)描述河道內(nèi)流量狀態(tài)，通常在研究?jī)?yōu)先度不高的河段中作為河流流量推薦值使用或作為其他方法的一種檢驗(yàn)[23-24]。Tennant法認(rèn)為，多年平均流量的10%是保持大多數(shù)水生生物短時(shí)間生存所需的最低短時(shí)徑流量；多年平均流量的20%是保護(hù)水生生物棲息地的適當(dāng)流量；多年平均流量的30%～60%是為大多數(shù)水生生物在主要生長(zhǎng)期提供優(yōu)良至極好棲息條件所需的基本徑流量；而多年平均流量的60%～100%是能為水生生物提供令人滿(mǎn)意的生長(zhǎng)環(huán)境的最佳范圍。各方法計(jì)算的生態(tài)流量Tennant評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法與逐月頻率計(jì)算法計(jì)算得到的生態(tài)流量及Tennant評(píng)價(jià)結(jié)果

由表4可知，由逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法計(jì)算得到的各站點(diǎn)最小生態(tài)流量，對(duì)相應(yīng)多年實(shí)測(cè)平均流量的占比均為14%以上，運(yùn)用Tennant法的評(píng)價(jià)結(jié)果基本為較差(乘坡站一般用水期為良好，龍?zhí)?、?lè)東站魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵育幼期分別為很好、良好)，表明此時(shí)河流雖處在生態(tài)環(huán)境所需水量的低值，但不至于界于臨界點(diǎn)，仍有一定的調(diào)節(jié)空間。在如三大江這類(lèi)水質(zhì)和水量條件改變較小的河流里，因生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)歷歷史系列的最小值時(shí)沒(méi)有遭到嚴(yán)重的破壞，故由逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法計(jì)算得到的最小生態(tài)流量是適用的。

而由逐月頻率計(jì)算法計(jì)算得到的各站點(diǎn)生態(tài)流量，在一般用水期(10月至次年3月)的Tennant法評(píng)價(jià)結(jié)果均達(dá)到極好；在魚(yú)類(lèi)用水期(4—9月)，各站點(diǎn)Tennant法評(píng)價(jià)結(jié)果均為最佳。由此表明，逐月頻率計(jì)算法的計(jì)算結(jié)果為三大江的水生生物提供了令人非常滿(mǎn)意的生長(zhǎng)環(huán)境，尤其是在魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期，三大江的水生態(tài)環(huán)境達(dá)到最佳狀態(tài)，更加促進(jìn)魚(yú)類(lèi)的繁殖與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，利于河流周?chē)鷳B(tài)棲息地保護(hù)。因此，該方法適用于三大江適宜生態(tài)流量的計(jì)算。

綜上，計(jì)算得到的三大江7個(gè)斷面年最小生態(tài)需水量與適宜生態(tài)需水量見(jiàn)表5。

4 結(jié)論

本文通過(guò)研究分析，并引入Tennant法進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)論如下。

a) 河流生態(tài)需水量與河道水流年內(nèi)變化特征一致，是一個(gè)有豐有枯的過(guò)程，而不是一個(gè)固定不變的值。據(jù)此，在計(jì)算河流生態(tài)需水量過(guò)程中，需要明確最小生態(tài)需水量，即保持河流生態(tài)狀況不至退化的最小流量；及適宜生態(tài)需水量，即保證河流生態(tài)狀況達(dá)到最佳狀態(tài)的流量。一般來(lái)說(shuō)，在人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用河川徑流過(guò)程中，必須保證豐水年份的河道最小水量不小于適宜生態(tài)需水量，枯水年份的河道最小水量不小于最小生態(tài)需水量[3]。

表5 三大江流域7站點(diǎn)年生態(tài)需水量

b) 有關(guān)驗(yàn)證認(rèn)為，多年平均流量的10%是維持河流生態(tài)系統(tǒng)不受破壞的最小流量，但其為維持河道生態(tài)的臨界值，長(zhǎng)期處于這種生存條件下并不利于水生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展[6]。因此本文認(rèn)為，要在此基礎(chǔ)上適當(dāng)預(yù)留一定空間作為河道最小生態(tài)需水量。而逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算法對(duì)三大江7個(gè)站點(diǎn)的生態(tài)流量計(jì)算成果，占相應(yīng)多年實(shí)測(cè)年均流量的14.99%～24.02%，最符合上述要求，故選取逐月最小生態(tài)徑流計(jì)算方法作為海南省南渡江、萬(wàn)泉河及昌化江的最小生態(tài)需水量計(jì)算方法。

c) 在逐月頻率計(jì)算法中，不同學(xué)者將研究河流分為不同的特征時(shí)期，并針對(duì)各特征時(shí)期擬定不同保證率。本文參照張強(qiáng)等[8]在珠江流域的研究成果，將全年劃分為汛期與非汛期，在汛期選用80%保證率，非汛期選取多年平均值作為生態(tài)流量。計(jì)算結(jié)果在Tennant法評(píng)價(jià)中均處于很好-最佳的結(jié)果，符合適宜生態(tài)需水量的需求。

d) 本文計(jì)算得到的三大江7站點(diǎn)年生態(tài)需水量計(jì)算成果為海南省南渡江、萬(wàn)泉河及昌化江流域水資源在不同時(shí)期的優(yōu)化配置和規(guī)劃調(diào)度提供了科學(xué)依據(jù)。