寇利卿
(河北省保定水文勘測研究中心,河北 保定 071000)
拒馬河是海河流域北部大清河水系支流,發(fā)源于河北省淶水縣北部山區(qū)。 流域?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,季節(jié)性差別明顯,流域內(nèi)植被較差,僅局部地區(qū)有小片樹林,水土流失情況比較嚴(yán)重[1]。拒馬河山區(qū)部分有較大支流十余條, 大部分在干流左岸。拒馬河淶源縣石門以上為淶源盆地,石門至紫荊關(guān)之間為開闊谷地,紫荊關(guān)以下流經(jīng)山峽,經(jīng)都衙至張坊出山區(qū)。 本次對拒馬河的生態(tài)健康評價分3個河段進(jìn)行, 分別是紫荊關(guān)段 (紫荊關(guān)以上河長85km)、都衙段(紫荊關(guān)到都衙河長105km)、張坊段(都衙到張坊河長48km)。本次評價選用2018年作為評估年。
近年,由于受氣候變暖、水利工程建設(shè)等原因的影響,拒馬河的年平均徑流量從2000年開始呈逐年下降趨勢, 對拒馬河的水文水資源狀況產(chǎn)生不利影響。 因此,開展拒馬河地區(qū)水文水資源狀況調(diào)查和評估,并提出相應(yīng)的保護(hù)對策,改善水文水資源狀況,對改善拒馬河生態(tài)健康具有重要意義。 當(dāng)前河流健康評價方法主要基于預(yù)測模型法和綜合指標(biāo)法, 其中因綜合指標(biāo)法可全面反映河流情況和可將社會服務(wù)功能納入評價體系之中而被廣泛應(yīng) 用[2-3]。
本次評估水文數(shù)據(jù)源于河北省保定水文勘測研究中心提供的紫荊關(guān)、 都衙、 張坊3個監(jiān)測斷面的2018年監(jiān)測數(shù)據(jù),3個水文站分別位于拒馬河的上、中、下三港。
河流水文水資源評價指標(biāo)體系包括全國基本指標(biāo)和各流域根據(jù)流域特點(diǎn)增加指標(biāo)。 本次評價選用指標(biāo)包括:水資源開發(fā)利用率指標(biāo)、流量過程變異程度指標(biāo)和生態(tài)流量滿足程度指標(biāo)。
河流水文水資源評價采用指標(biāo)評分法, 分別加權(quán),綜合評分。河流水文水資源狀況分為5級:非常健康、健康、亞健康、不健康、病態(tài),河流健康等級、類型、顏色代碼如表1。
表1 河流水文水資源評價分級表
地表水開發(fā)利用率按照式(1)計算:
式中 WURI為地表水資源開發(fā)利用率 (%);WS為河流域地表水供水量(萬m3);WR為河流域地表水資源量(萬m3)。
拒馬河水資源利用的主要用途為跨流域調(diào)水, 水資源利用率相對較高, 拒馬河水資源開發(fā)利用賦分標(biāo)準(zhǔn)和利用情況如表2和表3。
表2 水資源開發(fā)利用率賦分標(biāo)準(zhǔn)
表3 拒馬河水資源利用情況
河流流量過程變異程度計算評估年實(shí)測月徑流量與天然月徑流量的平均偏離程度,按 照 式(2)和 式(3)計算,評估年賦分標(biāo)準(zhǔn)如表4。
表4 流量過程變異程度賦分標(biāo)準(zhǔn)
式中 FDI為流量過程變異程度;qm為評估年第m月實(shí)測月徑流量(m3/s);Qm為評估年第m月天然月徑流量(m3/s);Q為評估年天然月徑流量的平均值(m3/s);m為評估年內(nèi)月份的序號。
拒馬河紫荊關(guān)水文站、都衙水文站和張坊水文站流量過程變異程度指標(biāo)評估如表5、表6和表7。
表5 紫荊關(guān)段流量過程變異指標(biāo)賦分計算
表6 都衙段流量過程變異指標(biāo)賦分計算
表7 張坊段流量過程變異指標(biāo)賦分計算
(1)紫荊關(guān)段由于五一渠全年的跨流域引水,流量過程變異相對較大, 用水總量占天然徑流量的比例超過了70%,尤其是8、9月份,甚至達(dá)到90%,因此導(dǎo)致其徑流變異較大, 該河段流量過程變異指標(biāo)賦分為12.7分。
(2)都衙段流量過程變異程度相對于紫荊關(guān)段變小了,但是也比較大,其中1—5月用水量較多,用水總量占天然徑流量的比例幾乎都超過了50%,因此導(dǎo)致其徑流變異也比較大, 該河段流量過程變異指標(biāo)賦分為27.9分。
(3)張坊段在2018年4—6月有斷流,因此張坊段流量過程變異程度同樣很大, 全年平均用水量均超過了50%,因此導(dǎo)致其流量過程變異程度變大,該河段流量過程變異指標(biāo)賦分為22.1分。
生態(tài)流量滿足程度指標(biāo)要分別計算4—9月及10—3月最小日均流量占相應(yīng)時段多年平均流量的百分比,賦分標(biāo)準(zhǔn)如表8。 每個河段取兩個時期的最低賦分值為該河段生態(tài)流量滿足程度最終賦分。
表8 生態(tài)流量滿足程度賦分標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)拒馬河上3個河段多年(自建站到2018年)水文系列計算得到其多年平均徑流量:
(1)紫荊關(guān)段10—3月多年平均徑流量5.40m3/s,最小日均徑流量2.04m3/s,4—9月多年平均徑流量9.84m3/s,最小日均徑流量1.07m3/s,分別賦分為100分和21分。
(2)都衙段10—3月多年平均徑流量4.12m3/s,最小日均徑流量2.55m3/s,4—9 月多年平均徑流量6.39m3/s,最小日均徑流量2.24m3/s,分別賦分為100分和60分。
(3)張坊段10—3月多年平均徑流量8.44m3/s,最小日均徑流量0.019m3/s,4—9 月多年平均徑流量20.2m3/s,最小日均徑流量為0m3/s,張坊段兩個時間段賦分均為0分。
因此紫荊關(guān)段、 都衙段和張坊段生態(tài)流量保障程度最終賦分別為21,60,0分。
根據(jù)水資源開發(fā)利用率指標(biāo)、 流量過程變異程度指標(biāo)和生態(tài)流量保障程度指標(biāo)的賦分情況, 通過加權(quán)求和計算的方法, 綜合得出紫荊關(guān)段河流水文水資源賦分為31.7分; 都衙段河流水文水資源賦分為48.7分;張坊段河流水文水資源賦分為15.0,具體如表9~表11。
表9 紫荊關(guān)段水文水資源賦分計算
表10 都衙段水文水資源賦分計算
表11 張坊段水文水資源賦分計算
分段河流采用河長作為權(quán)重, 進(jìn)行整條河流的水文水資源賦分計算,如式(4)。
式中 RHS為河流水文水資源賦分;RHSi為第i段評估河段水文水資源賦分;Wi為第i段評估河流長度(km);Rs為評估河段數(shù)量。
本次拒馬河水文水資源評價,將拒馬河分成3個河段, 分別為紫荊關(guān)段, 全長85km; 都衙段, 全長105km;張坊段,全長48km。 由式(4)計算可知,拒馬河水文水資源狀況最終賦分為35.8分, 由表1可知,2018年拒馬河的水文水資源情況為不健康狀態(tài)。
通過本文的計算分析, 可以看出拒馬河紫荊關(guān)段和張坊段水資源開發(fā)利用率相對較低, 拒馬河年內(nèi)流量變異較大, 生態(tài)流量保障度除都衙段外均較低,張坊段4—6月份甚至出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,因此,2018年拒馬河水文水資源狀況整體屬于不健康狀態(tài)。
為了改變拒馬河水文水資源的不健康狀況,應(yīng)采取一系列的措施對策:
(1)合理開發(fā)利用水資源,提高水資源的利用率。 我國已經(jīng)初步建立了一系列關(guān)于水資源保護(hù)的法律法規(guī),嚴(yán)格執(zhí)行法律法規(guī),依法治水,依法管水,是水資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用的根本保證[6]。
(2)嚴(yán)格控制拒馬河沿線調(diào)出水量,保證河道最低生態(tài)流量,改善水文水資源狀況,同時進(jìn)行河道生態(tài)修復(fù)。
(3)大力加強(qiáng)有關(guān)水資源保護(hù)法規(guī)宣傳和行政執(zhí)法監(jiān)督宣傳。 通過宣傳引導(dǎo),強(qiáng)化全民節(jié)水意識,不斷提高當(dāng)?shù)鼐用癍h(huán)境保護(hù)意識,共同努力營造“環(huán)境保護(hù),人人有責(zé)”的氛圍,使社會公眾關(guān)心、認(rèn)同并積極支持水資源保護(hù)工作, 促進(jìn)拒馬河水環(huán)境狀況的持續(xù)向好發(fā)展,保持人與自然的和諧共存,創(chuàng)造良好的水資源保護(hù)社會氛圍[7]。