1. 海河流域概况
海河流域西以山西高原与黄河流域接界，北以蒙古高原与内陆河接壤，南接黄河，东临渤海，包括北京、天津两市全部，河北省绝大部分，山西省东部，河南、山东两省北部，以及内蒙古自治区和辽宁省各一小部分，总面积31．78万平方公里，占全国面积的3．3%。海河流域包括海河、滦河、徒骇马颊河三大水系。
海河流域总的地势是西北高东南低，大致分高原、山地及平原三种地貌类型。流域的西部为山西高原和太行山区，北部为蒙古高原和燕山山区，山地和高原面积为18．94万平方公里，占60%；东部和东南部为广阔平原，面积12．84万平方公里，占40%。燕山、太行山等山脉自东北至西南形成一道高耸的屏障，环抱平原，平原地势自西、北、西南三面向渤海湾倾斜。
海河流域是我国降水量多年变化幅度较大的区域之一，最大为1964年的800毫米，最小为1965年的357毫米。太行山山前平原丰枯变化最为剧烈，滦河上游山区丰枯变化最小。降水量年内分布很不均匀，全年80%降水量集中在汛期（6—9月），11月至次年2月或12月至次年3月降水量仅占全年的3%～10%。
海河流域多年平均水资源总量370亿立方米（1956—2000年系列），其中地表水资源量216亿立方米，多年平均地下水资源量235亿立方米（1980—2000年系列）。
海河流域人均水资源量仅293立方米，不足全国平均水平的1/7、世界平均水平的1/24，远低于国际公认的人均1000立方米的水资源紧缺标准。缺水最严重的海河南系人均水资源量只有244立方米。滦河和冀东沿海人均水资源量相对较高，为596立方米。从总体上说，海河流域属于资源性严重缺水地区，以不足全国1．3%的水资源量，承担着全国11%的耕地面积和10%的人口用水任务，水资源供需矛盾十分突出。截至2000年，流域水资源总开发利用率达98%，远远超过国际公认的40%的合理开发界限。
2.生态环境需水量分析
由于海河流域水生态系统受损程度较深，而流域水资源量奇缺，水环境条件恶劣，完全恢复河流自然生态状况并不现实。因此《海河流域生态环境修复水资源保障规划》中提出将海河流域平原重点河流年生态基流量恢复到20世纪70年代水平的生态修复目标。规划恢复的21条河流中，目前14条河流常年有水或季节性有水，7条河流基本断流或干涸。
海河流域河道生态环境需水包括河道生态基流量、河道蒸发损失量和渗漏损失量。其中，河道生态基流的作用包括：为水生生物提供足够的栖息地，并维持适宜的水温、溶解氧和水化学性质；维持漫滩的地下水位、适于植物生长的土壤湿度；为陆地动物提供饮用水；保持鱼类和两栖类的卵悬浮；使鱼类游动进入捕食和产卵区域；支持生活在饱和泥沙中的潜流有机物。采用国家标准推荐方法，综合考虑水面蒸发、河道渗漏及达到生态修复目标所需生态环境需水量，海河流域平原地区规划恢复的21条河流生态环境需水量见表6-2。计算方法主要为水文设定法，根据每条河流人类干扰前（主要指在控制性水库建成之前）的河流径流量确定生态环境需水量。
表6-2 海河流域21条河流近10年平均径流及生态环境需水量 单位：亿米3/年
规划恢复河流生态环境需水量总和为每年74．99亿立方米，其中水系内的重复计算量为每年19．66亿立方米，扣除重复量后海河流域河道生态环境需水量为每年55．33亿立方米。这说明为保护海河流域河流生态环境，每年需要从有限的水资源总量中或开源或节流，以便预留出一部分河流生态环境需水量。
（二）浙江省楠溪江干流水生态环境需水分析
1.楠溪江流域概况
楠溪江发源于浙江省东南部仙居、永嘉两县交界的大青岗，流经永嘉县的溪口、岩头、沙头、上塘，至温州对岸的瓯北镇汇入瓯江，是瓯江下游左岸的最大支流，流域面积2436平方公里主流河长142公里，平均比降6．0‰。河源至溪口为上游段，称大源溪，该段主流河长61公里，平均比降10．5‰，流经高山峡谷，河道蜿蜒曲折，水流湍急；溪口至沙头为中游段，河道曲折，两岸有零星小台地和滩地，该段主流河长48公里，平均比降1．1‰；沙头至河口33公里为下游段，是受潮汐影响的感潮河段，平均比降0．1‰。江面宽200～400米，受洪潮双重作用，弯曲多滩，两岸分布有上塘镇及经济重镇瓯北镇，是永嘉县的人口集聚区和政治、经济、文化中心。
楠溪江流域属亚热带季风气候区，主要特点是温暖湿润、降水充沛、四季分明、阳光充足。多年平均气温18．2℃，年平均最高气温22．6℃，年平均最低气温14．9℃。流域多年平均降雨1810毫米，降雨量空间分布差异显著，一般流域降水量由北而南递减，总的趋势是山区大于河谷平原。流域内的降水量年际变化较大，年内分配不均，其中4—9月的雨量占全年降雨量的70%以上（4—6月以梅雨为主，7—9月以台风雨为主）。
2.规范推荐方法的生态需水量
依据相关规范，采用水文设定法中的Tennant法、历时曲线法及水力参数法中的湿周法，计算得到楠溪江干流起始断面溪口断面和石柱水文站断面河道内生态需水量见表6-3。
表6-3 楠溪江干流溪口、石柱断面河道内生态环境需水 单位：米3/秒
3.河道生态保护目标(www.xing528.com)
楠溪江水系水量丰富，溪流地貌多变，水质优良，水域饵料丰富，比较适合鱼、虾、贝、蟹等水生生物的栖息。其中香鱼已被列入中国濒危动物红皮书，分布在楠溪江干流溪口及以下河段。香鱼生息在与海相通的溪流之中，为溯河性洄游鱼类，以粘附在岩石上的底栖藻类为食，其不同生命史阶段对栖息环境的要求不同。深秋时节，香鱼纷纷集结在沙头闸附近的砂砾浅滩处排卵。产卵后，体质虚弱，大多死亡。香鱼生命只有一年时间，故又有“年鱼”之称。
图6-3 楠溪江干流香鱼产卵场、育肥场分布及洄游路线
每年3—5月，当河水水温逐渐上升到10～15℃时，在海里越冬的楠溪江香鱼幼鱼（体长2～3厘米）进入河口上溯，5—6月在离沙头镇庙活村约35公里的溪口乡河段常见香鱼出现，古妙口、三角岩、狮子岩一带也有分布，此时大的个体长达20厘米。香鱼的上溯是间断性的，当溪水清晰，流量少时香鱼群栖息于深潭中，当降雨溪水浑浊时，香鱼群才快速上溯。上溯时一天可达20公里以上的旅程，并能超越过较大的障碍。9—10月，香鱼从楠溪江上游向下游做产卵洄游，寒露前后鱼群陆续回到产卵场。楠溪江的香鱼产卵场自渠口塘湾（双溪口）至沙头响山“白岩近”，上下约有9公里。其主要产卵场位于沙头下浮林至庙活一带，约3公里江段，距离河口感潮区2～5公里。楠溪江干流香鱼三场分布及鱼类洄游情况如图6-3所示。
4.基于生态保护目标的河道生态需水分析
《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》中推荐了生境模拟法枯水期指标体系及指标标准。生态水力学法确定大型河流最小流量的水力生境参数标准可参见表6-4。
表6-4 生态水力学法确定大型河流最小流量的水力生境参数标准
根据楠溪江香鱼调查资料，香鱼最大个体可长到30厘米。最大水深按体长的3倍计算，河道水深需要近1米。楠溪江中游石柱水文站多年平均流量45．8米3/秒时，溪口至石柱河段水深超过1米的断面不足90%，无法达到上述标准要求。因此生境模拟法的指标要求需要根据具体河段特征进行合理修正。
本书选择3米3/秒、5米3/秒、7米3/秒、11米3/秒、18米3/秒五个流量级模拟计算楠溪江干流生境参数见表6-5。
表6-5 楠溪江干流流量对应生境参数
2001年3月，永嘉县农业局组织向楠溪江放流香鱼18万尾，鱼苗全长4．5～6．0厘米，平均体长4．7厘米，放流地点为石柱上下游河段。2001年5月上旬，溪口河段发现体长约7厘米的香鱼，6月上旬在溪口附近河段捕到的香鱼全长达到23厘米。3—5月上溯洄游期香鱼体长在4～20厘米，9—10月降河洄游期身长20～30厘米左右。从保持鱼类洄游通道畅通的角度分析，洄游河段水深至少在鱼类体长2倍左右。因此，3—5月洄游期楠溪江干流流量5～7米3/秒时，河段沿程水深最小的断面其最大水深也有香鱼体长2倍左右，较为有利于香鱼向上游洄游。因此，3—5月选择溪口断面作为流量控制断面，保持溪口断面流量大于5米3/秒。9—10月香鱼体长增加，干流18米3/秒以上流量时，沿程最小水深的断面其最大水深接近达到鱼类体长1～2倍，或该时段有2～3次较为明显的涨落水过程，这种情况下能够保证洄游河道的连通。9—10月香鱼向产卵场聚集，该时段选择石柱断面作为控制断面，9月份石柱断面控制流量18米3/秒左右。11—12月仔鱼经下游潮汐影响河段，洄游至河口附近海域自然条件下仔鱼降河期有1～2次十几个流量的涨水过程。结合前文水文设定法、水力参数法计算结果，从香鱼洄游的角度考虑得出楠溪江干流河道生态需水量，见表6-6。其中，“低流量”表示河道水生态状况“一般”条件下的需水量，“高流量”表示河道水生态状况“很好”条件下的需水量。
表6-6 楠溪江干流坝址断面生态需水量 单位：米3／秒
结合表中数据，分析可得以下主要结论：
（1）3—5月以溪口断面为控制断面，断面流量大于5米3/秒，楠溪江干流河段水深最小的断面能够达到香鱼洄游的水深要求。同时依据其他方法，这一流量能够维持较为良好的河道内水生态环境。
（2）9—10月香鱼将洄游至产卵场产卵，产卵场位于石柱水文站以下。9月石柱断面历时曲线法90%频率时流量为16米3/秒。干流18米3/秒时，洄游通道条件较为适宜。10月石柱断面历时曲线法90%频率时流量不足6米3/秒，说明自然来流条件，河道水流较低，洄游通道主要依靠几次涨水过程实现畅通。
（3）11—12月为仔鱼通过楠溪江供水工程鱼道向下游河口洄游的时段。这一时段多数香鱼成鱼死亡，仔鱼个体较小，且自石柱站以下产卵场向下游洄游。历时曲线法90%频率时，石柱断面11—12月流量2～3米3/秒，相应溪口断面流量小于2米3/秒，满足枯水期河道水生态一般需水要求。
（4）6—8月香鱼主要栖息于楠溪江中游，生态流量下泄尊重河流自然规律，同时考虑其他鱼类产卵的需要。
（5）1—2月香鱼洄游至海洋，楠溪江干流其他鱼类多进入深水河段越冬。参照Tennant法，保持楠溪江干流较为良好的生态状况即可。
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