河道内生态环境需水计算方法解析

（一）维持河道基本功能的需水量

维持河道一定功能的需水包括生态基流、输沙需水量和水生生物需水量等，可采用Tennant法或分项计算。各地根据河流水系实际情况，选择不同方法计算，经比较选取合理结果。

1.Tennant法

Tennant法将全年分为两个计算时段，根据多年平均流量百分比和河道内生态环境状况的对应关系，直接计算维持河道一定功能的生态环境需水量。其中河道内不同流量百分比和与之相对应的生态环境状况，见表6-1。

根据Tennant法，维持河道一定功能需水量计算式如下：

表6-1 Tennant法中不同流量百分比对应的河道内生态环境状况①

① 流量、径流量，如没有特别说明，均指天然流量或天然径流量；以下同。

式中：W R为多年平均条件下维持河道一定功能的需水量，m3；M i为第i月天数，d；Qi为i月多年平均流量，m3/s；Pi为第i月生态环境需水百分比，%。

Tennant法将一年分为两个计算时段，4～9月为多水期，10月至次年3月为少水期，不同时期流量百分比有所不同。各流域计算时年内时段可按如下方法划分：将天然情况下多年平均月径流量从小到大排序，前6个月为少水期，后6个月为多水期。

用Tennant法计算维持河道一定功能的生态环境需水量关键在于选取合理的流量百分比。不同的河流水系其河道内生态环境功能不同，同一河流的不同河段也有差异，因此要根据实际情况选取合理的河流生态环境目标来确定流量百分比。一些研究中，少水期通常选取多年平均流量的10%～20%作为河道生态环境需水量、多水期选取多年平均流量的30%～40%，但具体要根据各河流水系的实际情况而定。

特殊河流（河段），如泥沙含量较高或有国家级保护物种的河流（河段），维持河道一定功能的需水应分单项计算，并对成果进行合理性分析检查。

2.分项计算方法

（1）生态基流。生态基流指为维持河床基本形态、防止河道断流、保持水体天然自净能力和避免河流水体生物群落遭到无法恢复的破坏而保留在河道中的最小水（流）量。下面给出三种计算方法，供计算时参考。

方法一：10年最小月平均流量法

计算式为

式中：W Eb为河道生态基流，m3；Qmi为最近10年中第i年最小月平均流量，m3/s。

方法二：典型年最小月流量法

指选择满足河道一定功能、未断流，又未出现较大生态环境问题的某一年作为典型年，将典型年最小月平均流量或月径流量，作为满足年生态环境需水的平均流量或月平均径流量。典型年最小月流量法计算公式为

式中：Qsm为典型年最小月平均流量，m3/s。

方法三：Q95法(www.xing528.com)

指将95%频率下的最小月平均径流量作为河道内生态基流。

不同河流水系，用以上三种方法计算得到不同的结果，本细则推荐分别采用上述三种方法计算，用计算结果中的最小值作为河道内生态基流。

（2）输沙需水量。河道输沙需水量指保持河道水流泥沙冲淤平衡所需水量，主要与河道上游来水来沙条件、泥沙颗粒组成、河流类型及河道形态等有关。对多沙河流而言，河道泥沙输送主要集中在汛期，汛期水流含沙量高，通常处于饱和输沙状态，因此可根据汛期输送单位泥沙所需的水量来计算输沙需水量。汛期输送单位泥沙所需的水量可近似用汛期多年平均含沙量的倒数来代替。输沙需水量可用式（6-4）计算：

式中：W s为年输沙需水量，m3；Sl为多年平均输沙量，kg；Scw为多年平均汛期含沙量，kg/m3。

基岩河床的河流或河床比降较大的山区河流，一般情况下水流处于非饱和输沙状态，可用多年最大月平均含沙量代表水流对泥沙的输送能力，输沙需水量计算式为

式中：Sl为多年平均输沙量，kg；SC max为多年最大月平均含沙量，kg/m3。

有资料的河段，可根据模型计算水流挟沙力，由水流挟沙力和输沙量计算河道输沙需水量，计算模型可参见河流泥沙有关论著。

（3）水生生物需水量。水生生物需水量指维持河道内水生生物群落的稳定性和保护生物多样性所需要的水量。为保证河流系统水生生物及其栖息地处于良好状态，河道内需要保持一定的水量；对有国家级保护生物的河段，应充分保证其生长栖息地良好的水生态环境。水生生物需水量可按式（6-6）计算：

式中：W C为水生生物年需水量，m3；W Cij为第i月第j种生物需水量，m3，W Cij根据具体生物物种生活（生长）习性确定。资料缺乏地区，可按多年平均流量的百分比估算河道内水生生物的需水量，一般河流少水期可取多年平均径流量的10%～20%，多水期可取多年平均径流量的20%～30%，有国家级保护生物的河流（河段）可适当提高百分比。

（4）河道内生态基流、输沙需水量和水生生物保护需水量分月取最大值（外包），得到维持河道一定功能的年需水量。

（二）河口生态环境需水量

河口生态环境需水量指防止咸潮上溯、维持河口生态系统平衡所需的水量，主要包括河口冲沙需水量，防潮压咸需水量，河口生物需水量。各需水量之间有一定重复，各计算单项需水量的最大值为河口生态环境需水量。

1.河口冲沙需水量

河口冲沙需水量指为了保持河口泥沙冲淤平衡所需要水量。冲沙需水量计算需分析历年入海水量的变化特点及河口生态环境、泥沙冲淤平衡状况，丰水年和平水年可利用汛期的排水及灌溉回归水冲淤，枯水年份需要保持一定的入海水量，满足河口冲沙的需要。河口泥沙受到河道水流与潮流的相互作用，水动力条件复杂，可用河口多年入海水量、含沙量、泥沙淤积量等进行估算。

2.防潮压咸水量

防潮压咸需水量是为了避免咸潮上溯对河口地区生态环境和生活生产用水带来不利影响所需要的水量。感潮河流为防止潮水上溯，保持河口地区不受咸潮影响，必须保持河道一定的防潮压咸水量。有资料地区可根据河口流量与咸水位关系计算相应的入海压咸水量。无资料地区可以河口处多年平均月最大潮水位和设计潮水位来计算防潮压咸所需水量。

3.河口生物需水量

河口生物需水指为了保持河口良好的水生生物及其栖息地所需要的水量。河口生物栖息地受河道水流和海洋潮流的共同影响，情况比较复杂。河口生物栖息地保护主要是维持河口入海水量与咸潮及泥沙的动态平衡，一般通过典型年入海水量的分析，确定其需水量。

（三）河道内生态环境需水量

河道内生态环境需水量应在河流水系主要控制节点（包括河口）计算成果的基础上，综合分析河流水系不同河段河道内生态环境保护、修复或建设目标，提出合理成果。