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沁河生态需水研究 [复制链接]

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7.1沁河流域概况

7.1.1自然概况

7.1.1.1地理位置

沁河流域位于东经o~o30、北纬35o~37o,是*河三门峡至花园口区间两大支流之一,发源于山西省沁源县霍山南麓的二郎神沟。流经山西省安泽、沁水、阳城、晋城等县(市),至河南省济源市五龙口出太行山峡谷进入平原,下行90km,经济源、沁阳、博爱、温县,于武陟县南贾村汇入*河。河道全长km,落差m,平均坡降2.16‰。流域面积km2,呈南北向狭长形,约占*河三花间流域面积km2的32.5%,占*河流域总面积的1.8%。

7.1.1.2地形地貌

沁河流域位于太行山脉西侧,大部分为山区,海拔一般在m左右,最高在~m。源头地区海拔~m,中游河道高程一般m左右,下游平原地区高程在m以下。山西境内安泽以上流域为丘陵一河谷平川区,山体浑圆,山峰相对高度一般~m,山区间有大面积平川;郑庄镇(沁水河汇入口)以上流域为山岭重丘区,山峰相对高度~m;润城一郑庄镇区间是低山丘陵区,山体相对高度大多不足m,坡度较缓,河谷宽阔,区间有较大范围平川,土地利用充分;润城一河南济源区间是高山峡谷区,河谷深切,山峰高耸,悬崖峭壁(高达数百米至上千米),山峰相对高度一般~m。沁河在济源五龙口出山后进入沁*冲积平原,地势开阔平坦,两岸有堤防束缚洪水。润城一五龙口山区河段平均比降4.5‰左右,五龙口一入*河口河段平均比降0.8‰左右。

7.1.1.3河流水系

沁河一级支流长度在25km以上的共计有30条,长达km;长度在2~5km的支毛沟条,全长km。较大支流有紫红河、赤石桥河、泗河、蔺河、兰河、沁水河、端氏河、芦苇河、菏泽河、长河、西治河和丹河等。

支流以丹河为最大,该河发源于山西省高平县丹朱岭,流经晋城、陵川,至河南省博爱九府坟进入下游平原,于沁阳北金村汇入沁河。河道全长km,平均比降5.27‰。,流域面积km2。流域位于晋城东南山字形背斜间,在寒武系及奥陶系石灰岩中,溶洞发育,泉水出露较多,如沁河马山泉、黑水泉,丹河的三姑泉、郭壁泉,三姑泉最大流量达5~6m3/s。

7.1.1.4气候特征

沁河流域地处副热带季风区,大陆性季风显著,四季分明。冬季在蒙古高压的控制下盛行西北风,气候干燥,天气寒冷,雨雪稀少;春季受西南季风的影响较弱,雨量增加有限。夏季西太平洋副热带高压增强,暖湿气团从西南、东南侵入本流域,同时又处于西风环流的影响下,冷暖空气交换频繁,故雨量特别集中。

截至年资料统计,沁河流域历年蒸发量和气温基本维持稳定,流域多年平均气温为10.4℃,多年平均蒸发量为1mm(E蒸发皿)。

近十几年来,沁河流域降水持续偏少。根据流域内34个雨量站年7月至年6月同步降水实测系列统计,流域多年平均降水量为mm;将系列延长到年,流域多年平均降水量减少到mm,其中年7月至年6月年平均降水量仅为mm,比年7月至年6月平均降水量减少14%。降水的空间分布在东西向和南北向上并无明显的差异。流域降水的高值区为润城一五龙口区间,多年平均降水量为mm,该区间以南、以北的降水量相对有所减少,一般在~mm。降水量年内分配主要集中在6~9月,占全年降水总量的70%左右。

7.1.1.5水资源

沁河流域现有水文站7处,其中5处位于沁河干流,从上至下依次为孔家坡、飞岭、润城、五龙口和小董(武陟)。支流丹河上设有山路平水文站,沁水河上设有油房水文站。由于沁河流域跨山西、河南两省,且又属*河流域,因此各水文站归属也有所不同。上游的孔家坡、飞岭、油房、张峰、任庄等站属山西省水文局管理,中下游的润城、五龙口、山路平、武陟等站属*委水文局管理。除几个专用站系列较短外,其他测站截至年有40~50年系列(水文年)。

沁河流域多年平均水资源总量17.45亿m3,其中地表水资源量14.20亿m3,地下水资源量11.05亿m3,重复量7.80亿m3。

7.1.1.6暴雨洪水

沁河洪水由暴雨形成,年最大洪峰多发生在7、8月。据五龙口水文站~年46年资料统计,7、8月洪水占78.3%,9月占13.0%。其中8月出现洪峰的次数最多,占50.0%。洪峰出现时间最早为7月上旬,最迟到9月下旬。一次洪水历时均在5日之内,洪峰陡涨陡落,呈单峰型或双峰型,洪量集中。

沁河是*河洪水的重要来源之一,沁河防洪与*河防洪息息相关,远在金代就有*沁都巡河官居怀州兼沁水事,自明清以来,历代均将沁河防洪与*河防洪统一管理。沁河下游河道高于背河地面以上2~7m,一旦左岸提防决溢失事,洪水将一泄千里,淹没华北3.3万km2的*治、经济发达区域,影响范围之广、损失之大不堪设想,京广、津浦、新菏等重要铁路干线和等国道及新乡市等重要城市安全将受到威胁,中原油田等重要能源生产基地将严重受损,多年建立起来的灌溉排水系统及河道治理工程将毁于一旦。

年前,沁河灾害频繁。自三国魏景初元年(公元年)有记载以来,到年,共发生灾害次,决溢次。年堵复大樊决口,确定以防御小董站20年一遇流量m2/s洪水为目标,保证堤防不决口,遇超标准洪水,一是在沁北自然滞洪区自然滞洪,二是在南岸五车口分洪,以确保丹河口以上南岸堤防及丹河口以下北岸提防安全。目前,丹河口以下59km左岸堤防属于一级建设标准,被国家明确为确保堤段。沁河武陟站曾发生年m3/s和年m3/s的大洪水,年最大流量0m3/s以上洪水发生过17次。年沁河武陟最大流量1m3/s,相应水位高于年m3/s相应水位0.91m。若遇超标准洪水,沁河下游防洪安全、超河道下泄能力之外的部分洪水处置,仍是急需研究解决的重大难题。

7.1.1.7水土流失

沁河流域植被条件相对较好,水土流失较少。年内泥沙主要集中于汛期,汛期输沙量占到全年的90%以上,且年际变化较大。

沁河流域的水土流失区主要分布在流域中部的泽州盆地及其附近,流域水土流失面积约为km2,占流域总面积的54%,侵蚀强度在~0t/(km2·a)。现状治理面积为2km2,治理度达37%。由于沁河流域水土流失强度较小,水土保持的治理规模也相当有限。

7.1.2社会概况

7.1.2.1人口

据5年资料统计,沁河流域总人口.6万人,其中农业人口.1万人,城镇人口.5万人,城市化率39.0%。其中山西省沁河流域总人口为.6万人,农村人口.8万人,城镇人口.6万人,城市化率41.5%;河南省沁河流域总人口.0万人,农村人口67.21万人,城镇人口32.8万人,城市化率为39.0%。沁河流域平均人口密度为人/km2,在地区分布上一般是山区小于平川,上游小于中下游。

7.1.2.2土地利用

沁河流域总面积km2,耕地面积.1万亩,占流域面积的20.8%,其中有效灌溉面积.8万亩(不包括流域外引沁灌溉面积57.65万亩),占耕地面积的41.3%,流域内现有耕地和有效灌溉面积主要分布在沁河干流的中下游和丹河流域的泽州盆地。耕地面积中山西省为.9万亩,占76.3%;河南省为.2万亩,占23.7%。

流域内人均耕地1.2亩,农业人均2.0亩,人均有效灌溉面积0.5亩。

7.1.2.3工农业生产

沁河流域5年工农业增加值.5亿元,其中农业增加值44.3亿元,工业增加值.2亿元。山西省沁河流域工农业增加值.5亿元,其中工业增加值.2亿元,农业增加值24.3亿元;河南省沁河流域工农业增加值.0亿元,其中工业增加值.0亿元,农业增加值20.0亿元。年沁河流域国内生产总值(GDP).6亿元,其中山西省.2亿元,河南省63.4亿元。

沁河流域粮食作物以小麦、玉米、谷子为主,并有少部分的水稻;经济作物主要有棉花、油料、药材等。流域粮食播种面积.6万亩,粮食总产.8万t,人均占有粮食kg,其中山西省粮食总产91.9万t,人均占有粮食kg;河南省粮食总产57.9万t,人均占有粮食kg。近十几年来,流域的农业生产已有长足的发展,粮食生产基本可以满足本流域的消耗需要。今后农业生产的发展方向主要是通过种植结构调整,逐步发展高效农业,提高农业生产效益。

5年流域牲畜总数.9万头(只),其中大牲畜28.9万头,小牲畜.0万只。

7.2沁河水污染现状及污染成因分析

7.2.2.4评价时段

收集9年逐月常规水质断面监测资料,分汛期(7~10月)、非汛期(1~6月、11~12月)、全年三个时段进行评价。

7.2.2.5评价方法

单因子指数法:将每个断面各评价因子不同评价时段的算术平均值与评价标准比较,确定各因子的水质类别,其中的最高类别即为该断面不同时段的综合水质类别。

7.2.2.6评价结果

1.水功能区水质达标评价

对沁河干流各水功能区进行水质达标评价,沁河干流的4个一级区沁河沁源源头保护区、沁河沁源安泽保留区、沁河阳城缓冲区和沁河晋豫保护区全部达标,8个二级区中有5个达标、3个超标,水功能区达标率为75%。超标功能区位于距沁河入*口50km河段内,即沁河末端50km河长水质超标。

2.河长评价

沁河干流全长.1km,汛期Ⅱ类水质河长.1km,Ⅲ类水质河长76.6km,IV类水质河长.5km,V类水质河长13.9km;非汛期Ⅱ类水质河长.6km,Ⅲ类水质河长76.6km,劣V类水质河长58.9km。所以,9年沁河全年均值的水质情况是:Ⅱ类水质河长占72.1%,Ⅲ类水质河长占15.8%,劣V类水质河长占12.1%。汛期水质稍好于非汛期。

7.2.3水质沿程变化趋势分析

选取9年水质监测资料,对沁河干流孔家坡、飞岭、润城、五龙口、武陟、蟒沁河渠首6个断面进行水质沿程变化趋势分析,结果表明:

沁河水质在源头至五龙口处较好,能够达到水质目标;进入武陟断面,由于五龙口一武陟区间加入了逍遥河支流,以及北洋纸业、华丰纸业等污染严重的排污口,水质开始急剧恶化,达到劣V类,CODCx。超标0.55~0.63倍,CODMn超标0.93~1.0倍;到达蟒沁河渠首断面,由于武涉一蟒沁河渠首区间又加入了遭受严重污染的老蟒河,沁河水质变得更差,COD超标倍数高达2.3倍。

7.2.4纳污现状

年前后,沁河沿岸接纳了大量制浆造纸废水,尤其是五龙口以下的河南段,规模以下的小型造纸厂林立,加上沿岸生活污水的汇入,非汛期基本无天然径流,致使沁河水质污染严重。据*河流域水资源综合规划资料,年沁河流域共调查到28个排污企业,其中仅造纸制浆业就有23个,可见当时沁河工业废水主要来自造纸业。

6年以后,随着国家环保治污力度的加大,很多小型造纸厂被关停取缔,沁河流域水污染得到了有效控制。

为详细准确地了解沁河纳污现状,项目组先后对沁河流域入河排污口及污染严重的支流口开展了四次调查监测,时间是~年的汛期和非汛期,具体调查监测时间与沁河干流常规水质监测同步。监测因子包括水温、pH、废污水入河量(流量)、化学需氧量(COD)、氨氮、总磷、总氮,以及排污口特征污染物等。其中,总磷、总氮主要针对生活污水排污口。

根据调查结果,沁河干流共有13个入河排污口,其中河南省5个,山西省8个;共有8个污染严重的支流口,其中河南省4个,山西省4个。干流13个入河排污口中,只有山西省安泽县综合污水口略有超标;8个支流口中,有4个水质为劣V类,其中河南境内的道遥河和老蟒河水质最差,COD浓度高达60mg/L。

通过以上调查到的入河排污口和污染严重的支流口,沁河干流共接纳废污水量2.07亿m3/a,COD量1.18万Va,氨氨量t/a。沁河的排污特点是:纳污量80%以上集中在河南境内,主要是来自沁阳市和武涉县排污,且大部分以混合污水的形式进入沁河干流。

7.3沁河水生态系统特征及生态保护目标

7.3.1水生态系统特征

7.3.1.1河道连通性

据对~年47年实测逐日流量资料统计,沁河下游断流(以武涉站为例,下同)始于年,47年中有45年发生断流,断流几乎年年发生,其中断流天数最多的年份为年,共断流天,连续断流时间最长达天(年10月至年7月),从断流的年际变化看,50年代年均断流26d,60年代为68d,70年代为d,80年代为d,90年代(~年)为d,可见断流有加剧的趋势。此外沁河最大支流丹河的断流问题也相当严重,目前,丹河除汛期有少量几场洪水进入河南外,其他时段均已无出境水量,丹河山路平以下更是处于常年断流的状态。沁河频繁断流破坏了自然河流水流连续性和河流廊道的连通性,完全阻隔了河流纵向、横向及河流与海洋之间物质流、能量流、信息流的连续性,改变了物种生境条件,对鱼类润游与其他物种的迁移形成障碍,严重影响了河流自然生态功能的发挥。

7.3.1.2水生生物及其生境

1.鱼类种类

据最新调查,沁河共有鱼类36种,分属3目6科,其中鲤科29种,占81.7%,占有绝对优势。

2.鱼类生境状况

润城河段以上鱼类有22种,润城以下河段鱼类有32种,张峰水库以上河段属于未开发河段,处于相对自然状态,保留了鱼类生存较好的栖息生境。润城至上游大坡段,属于典型山区河道,河水湍急、落差大,底质以石砾为主,无水草,不适合鱼类繁殖索饵;润城至五龙口段,河道弯曲,水深可达3m,是鱼类较理想的繁殖、索饵和越冬场所;五龙口至丹河口河段,河道宽浅,浅滩多,是鱼类产卵和索饵场,自沁阳河段开始,河水受到污染,鱼类生存环境受到影响;丹河口至小董河段和小董至入*口河段,河水污染严重,已无鱼类生存条件。

7.3.1.3湿地

沁河流域湿地面积不大,类型简单,主要有河流与沼泽湿地两种类型。据6年遥感解译,沁河流域湿地总面积约为hm2,主要为河流湿地。与20世纪80年代相比,沁河流域湿地面积呈下降趋势,沼泽湿地减少幅度较大。

7.3.2主要水生态问题

1.沁河下游河道长期断流,河流生态呈恶化趋势

沁河下游断流(以武陟站为例,下同)几乎年年发生,其中断流天数最多的年份为年,共断流d,连续断流时间最长达d(此外沁河最大支流——丹河的断流问题也相当严重,目前丹河除汛期有少量几场洪水进入河南外,其他时段均已无出境水量,丹河山路平以下更是处于常年断流的状态)。沁河频繁断流改变了物种生境条件,对鱼类泡游与其他物种的迁移形成障碍,严重影响了河流正常生态过程,河流生态呈恶化趋势。

2.沁河下游河段污染比较严重,水生生境已遭破坏

沁河由于局部地区煤矿矿坑排水以及煤化工企业污水排放,导致部分河段自净能力下降(主要是阳城以下河段),环境容量减小。沁河下游流域内的沁阳、温县和武陟等县的小型企业废污水未经任何处理,直接排入沁河支流老辨河,加之干流来水较少,稀释水量不足,致使武陟以下水质不断恶化。水质污染造成下游水生生境恶化,水生生物多样性程度明显降低(主要是阳城以下河段)。

3.河流生态用水被挤占,水生态安全受到威胁

根据沁河流域润城、五龙口、武陟三个水文站历年实测径流资料统计,~年与~年相比,~年与~年相比,润城断面平均年径流量分别减少5.36亿m3、2.83亿m3;五龙口断面平均年径流量分别减少了7.09亿m3、3.16亿m3;武陟断面平均年径流量分别减少了8.11亿m3、2.44亿m3。整体看来,三个断面的径流量大幅度递减,水资源量减少,同时,沁河流域水资源开发利用过度,生态用水被挤占,致使生态需水严重不足,进而严重影响到傍河的水源补给、河流生物的生长繁殖,水生态安全受到威胁。

7.3.3水生态保护目标

7.3.3.1代表性鱼类及栖息地

沁河河道狭窄,上游落差大,不具备大型润游性鱼类繁殖的条件,河流中皆为北方淡水河道中常见鱼类,分为流水性鱼类和静水及缓流性水鱼类,未发现国家级保护及濒危鱼类,也无河南省重点保护鱼类。常见鱼类有鲤鱼、鲫鱼、*额鱼、餐条鱼、油餐条、站鱼、泥鳅、麦穗鱼、皱鱼、马口鱼、蛇绚等。其栖息、繁殖等生态习性比如鲤鱼:黏性卵,产卵期为4~6月,栖息于静水或流速较慢的水体,杂食性鱼类。

7.3.3.2自然保护区

沁河流域自然保护区主要有山西历山国家级自然保护区、山西阳城鳞河称猴国家级自然保护区、太行山猕猴国家级自然保护区等,是沁河流域重要水源涵养地及流域重要水生态保护目标。以太行山猕猴国家级自然保护区为例,主要保护对象是太行猕猴及其生态环境多样性,主体生态功能是生物多样性保护、水土保持等,与沁河水力联系是沁河河段位于自然保护区之内,与沁河位置关系是位于五龙口至入*口河段。

太行山猕猴国家级自然保护区:河南太行山猕猴国家级自然保护区(以下简称猕猴自然保护区)位于河南省北部,地理坐标为北纬34o54~35o16、东经o02~o52。保护区位于太行山南端南坡,东起沁阳县白松岭,西至济源市*背角斗顶,南临*河,北至山西省界,与山西省阳城市、晋城市接壤,面积56hm2。在行*区划上,属济源市和沁阳市北部山区。保护区为野生动物类型自然保护区,主要保护对象是以猕猴、金钱豹等为主的野生动物及其栖息地,同时保护森林生态系统及其他各种野生动植物资源。

河南太行山猕猴国家级自然保护区最初由国营济源蟒河林场、国营济源愚公林场、国营济源*棘树林场、沁阳市国营双台林场、辉县国营林场、博爱林场、焦作林场、修武林场和部分群营林场组成。年经河南省*府批准成立太行山猕猴省级自然保护区,年经国务院批准晋升为国家级自然保护区。自然保护区下辖3个管理局10个管理分局,分别为:济源管理局,下辖*楝树、邵源、愚公、蟒河、五龙口5个管理分局;焦作管理局,下辖沁阳、修武、博爱、焦作4个管理分局;新乡管理局,下辖辉县1个管理分局,分别管理保护区内的不同片区。行*主管部门是河南省林业厅和济源、焦作、新乡市林业局。

保护区位于五龙口与入*口之间。其中沁河河段位于自然保护区之内。

7.3.3.4重要森林资源及保护区义

为保护森林资源,合理利用森林及湿地景观资源,国家相关部门在沁河流域内相继建立了安泽森林公园、沁源北海国家湿地公园、沁阳市沁河国家湿地公园和安泽县府成河湿地公园等,沁河上游森林资源丰富,水源涵养功能较高,中下游湿地对于维护流域生物多样性和水土保持具有重要意义。比如五龙口以下河段沁阳市沁河国家湿地公园,主要保护湿地资源的水土保持和生物多样性保护。

7.4沁河功能性不断流生态需水组成分析

河流基本生态需水组成中主要包括生态基流、鱼类需水、湿地需水、河岸带植被需水、自净需水、输沙需水等。依据各河段重要保护对象及存在主要问题的分析,分析沁河不同河段的生态需水组成。

沁河功能需水包括自然功能需水和社会功能需水,自然功能需水包括鱼类需水、自净需水等,社会功能主要考虑景观需水。

源头至省界:源头至张峰水库坝址处是沁河的上游,属于山区峡谷型,坡陡流急,水多沙少,植被较好,主账行水巡通养功能、生物多样性保护功能;张峰水库坝址处至省界是沁河中游,为土石丘陵区,是沁河流域人类活动影响较为严重的地区,相对其他河段,该河段植被较差,水土流失严重。中上游具有水源涵养、生物多样性保护等功能

省界至入*口:沁河下游,冲积平原,水流变缓。此河段所在区域土地肥沃,地势平坦,水利条件较好,农业生产发达,是农作物高产区,近河口为冲积平原,两岸靠堤防束水。主要具有生物多样性保护、景观多样性维护及自净等功能。

7.5生态需水量研究

7.5.1主要保护目标生态需水分析

7.5.1.1需水要求

(1)鲤鱼:生活于湖泊,江河。杂食性,幼小鲤鱼食浮游动物(当生长至20mm时改食底栖无脊椎动物,与成鱼同)、水生维管束植物和丝状藻类。每年5~6月产卵。2冬龄成熟,4龄鱼体长约mm,重1.75kg的雌鱼怀卵量约25万多粒。卵*色,具黏性,分批产出,附着于浅水区水草上发育。水温25℃时,3~4d即可孵化。

(2)鲫鱼:鲫鱼属鲤形目、鲤科、鲫属,是一种主要以植物为食的杂食性鱼,喜群集而行,择食而居。一般体长15~20mm,呈流线形(也叫梭形),体侧扁而高,体较厚,腹部圆,头短小,吻钝,无须,鳃耙长,鳃丝细长。下咽齿一行,扁片形。鳞片大,侧线微弯,背鳍长,外缘较平直。背鳍、臀鳍第3根硬刺较强,后缘有锯齿。胸鳍末端可达腹鳍起点,尾鳍深又形。一般体背面灰黑色,腹面银灰色,各鳍条灰白色。因生长水域不同,体色深浅有差异。

鲫鱼分布很广,除西部高原地区外,广泛分布于全国各地。鲫鱼适应性非常强,在深水或浅水、流水或静水、高温水(32℃)或低温水(0℃)均能生存。

7.5.1.2生态保护关键期

沁河生态需水主要包括维持河流连通性的基本生态需水(生态基流)、重要水生生物的生态需水及河岸带植被的生态需水(敏感生态需水)等。

沁河鱼类产卵期为每年的4~6月,河岸两侧植被萌芽期为每年的4~5月,生长期是6~9月。根据生态需水对象的需水规律,确定沁河生态需水关键期为4~6月。考虑河流年内径流变化规律,将每年划分为4~6月、7~10月、11月至塑年3月三个水期进行生态需水分析,其中4~6月重点保证敏感生态需水。

沁河不同河段生态保护目标需水规律分析:

源头至省界需水组成有鱼类需水、植被需水、生态基流,重要断面为润城,4~6月:流速0.3~0.5m/s,有淹没岸边植被的流量过程,满足鱼类产卵生态水量需求;其他时段:维护河道连通性与自然生态的水量过程,维持河流水量自然下泄状态。

省界至五龙口需水组成有自净需水、生态基流、鱼类需水,重要断面为五龙口,4~6月:流速0.3~0.5m/s,有淹没岸边的流量过程,满足鱼类产卵生态水量需求;7~10月:维护河流一定量级洪水下泄,满足河流自然生态的洪水需求;11月至翌年3月:保证生态基流,维护河流生境连通性。

五龙口至入*口需水组成有自净需水、生态基流、景观需水,重要断面为武陟,4~6月:流速0.3~0.5m/s,有淹没岸边的流量过程;7~10:维护河流一定量级洪水下泄,满足河流自然生态的洪水需求;11月至型年3月:保证生态基流,维护河流生境连通性。

7.5.2主要断面生态需水计算

7.5.2.1计算方法

选择流域尚未大规模开发的~年的天然流量作为基准,以Tennant法为基础,分4~6月、7~10月、11月至翌年3月三个时段,根据沁河各河段不同保护对象对径流条件的需水要求,分别取~年同时段流量的不同百分比作为生态需水的初值,在此基础上,分析流量与流速、水深、水面宽等之间关系,以鱼类对流速、水深的要求对生态水量进行校核,选择满足保护目标生境需求的流量,考虑水资源配置实现的可能性,结合自净需水,综合确定重要控制断面的最小生态流量与适宜生态流量。

7.5.2.2生态需水量计算

根据沁河水资源开发利用及河流生态保护目标情况,4~6月主要保证鱼类等水生生物敏感生态需水,7~10月在保证防洪安全的前提下,满足河流自然生态基本需求的一定量级洪水过程,11月至翌年3月主要是保证河流生态基流。采用上述计算方法,对沁河主要控制断面生态水量进行计算,计算结果为:

源头至省界需水组成有鱼类需水、植被需水、生态基流,重要断面为润城,生态需水最小生态流量为4~6月流量5m3/s,7~10月流量23.6m3/s,11月至型年3月流量3.2m3/s,全年生态需水量3.32亿m3;适宜生态水量的生态流量为4~6月流量8.3m3/s,7~10月流量35.3m3/s,11月至型年3月流量6.4m3/s,全年生态需水量5.23亿m3。

省界至五龙口需水组成有自净需水、生态基流、鱼类需水,重要断面为五龙口,生态需水最小生态流量为4~6月流量7.4m3/s,7~10月流量31.4m3/s,11月至型年3月流量5m3/s,全年生态需水量4.57亿m3;适宜生态水量的生态流量为4~6月流量12.3m3/s,7~10月流量47.1m3/s,11月至型年3月流量9.9m3/s,全年生态需水量7.26亿m3。

五龙口至入*口需水组成有自净需水、生态基流、景观需水,重要断面为武陟,生态需水最小生态流量为4~6月流量8.7m3/s,7~10月流量34.5m3/s,11月至型年3月流量4m3/s,全年生态需水量4.87亿m3;适宜生态水量的生态流量为4~6月流量14.6m3/s,7~10月流量43.1m3/s,11月至型年3月流量12.2m3/s,全年生态需水量7.32亿m3。

7.5.2.%保证率与近10年最枯月流量法

本研究利用~年长序列实测流量,计算90%保证率下最枯水流量,同时采用1~年最枯月流量法进行计算,计算结果与前面方法所计算的最小生态水量进行比较,以确定生态水量计算的合理性与实现的可行性。

90%保证率与近10年最枯月流量法计算结果为:

润城断面:90%保证率流量为1.0m3/s,近10年最枯月流量法流量为0.9m3/s。

五龙口断面:90%保证率流量为1.0m3/s,近10年最枯月流量法流量为0.91.0m3/s。

武陟断面:武防断面断流,不适合该方法。

7.6自净需水研究7.6.1计算因子

由于沁河污染最严重的因子主要是COD和氨氮、故选择COD和氨氮作为本次自净水量计算的污染控制因子。

7.6.2计算时段

考虑到沁河干、支流全年水资源条件的不均衡性,自净水量计算分汛期和非汛期两个计算时段,合计全年需水量。由于排污口全年排污量比较恒定,故同一排污口汛期和非汛期计算方案中的浓度及水量值相同。

另外,设置现状排污水平和目标控制水平两种情况进行计算。现状排污水平是指在现状排污条件下计算自净水量,目标控制水平是指在各排污口和支流口达标的条件下计算自净水量。

7.6.5.2自净水量计算结果

根据有关部门测算,武涉县王顺以上各计算单元自净水量只需90%保证率最枯月平均流量即可满足,但武陟县王顺至入*口单元需要19.2~36.6m3/s。自净水量在现状排污水平下略大,目标控制水平下较小。

沁河武陟县王顺断面以上水质较好,自净水量只需90%保证率最枯月平均流量即可满足,因此自净水量推荐结果只给出两个重要断面——省界可控断面河口村水库坝址及沁河入*口把口站武陟断面的自净水量,其他断面采用90%保证率最枯月平均流量。

自净水量推荐结果以武陟县王顺断面目标控制水平下的计算结果为基础,根据王顺断面与武陟断面间的径流过程关系推求武陟断面的自净水量,再根据武陟断面与河口村水库坝址间的径流过程推求河口村水库坝址的自净水量。

河口村水库坝址断面自净水汛期推荐流量为35m3/s,非汛期推荐流量为19m3/s。

武陟断面自净水汛期推荐流量为37m3/s,非汛期推荐流量为21m3/s。

7.7景观需水

在沁河流域分布有湿地、森林公园、风景名胜区和城市景观等多种类型的涉水景观,在前面的生态需水里面已经考虑了湿地需水、森林公园需水,本节重点考虑风景名胜区和城市景观需水。沁河干流分布的涉水景观位于五龙口与武陟之间的河段,其中沁河一段位于景区内,定位休闲娱乐的国家级别五龙口风景区。

7.8生态需水耦合研究

河流功能性需水主要包括自然功能需水和社会功能需水,自然功能需水主要包括生态基流、鱼类需水、湿地需水、河岸带植被需水、自净需水、输沙需水等。这些功能性需水之间存在着交叉和重复,各种功能所需水量可以兼顾,因此需要对满足多种功能需求的不同量级的水量进行耦合。

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