黄河干流宁夏段生态流量计算及保障措施分析

高洪香 贾 帅 焦炳忠

（1.宁夏水文水资源监测预警中心,宁夏 银川 750004；2.宁夏职业技术学院〔宁夏开放大学〕,宁夏 银川 750021；3.宁夏水利科学研究院,宁夏 银川 750021）

生态流量是指为了维系河流、湖泊等水生态系统结构和功能，需要保留在河湖内符合水质要求的流量（水量、水位）及其过程。生态流量是水资源开发利用过程中留给生态系统的环境需水量，是水资源开发利用中的重要约束性指标，保障河流湖泊的生态流量是实现水资源可持续利用的前提和基础[1-2]。

黄河干流宁夏段自宁夏中卫市南长滩翠柳沟入境，至石嘴山市惠农区头道坎麻黄沟出境（右岸平罗县陶乐镇都思兔河），穿越中卫、吴忠、银川、石嘴山4个地级市的11个市县（区），全长397 km，占黄河总长的1/14，流域面积5万km2，属黄河上游下段[3]。为探索推进生态脆弱地区河流保护工作，协调区域与流域经济社会发展和生态环境保护的关系，本文以黄河干流宁夏段为生态流量研究河段，提出生态流量指标及其保障措施，为宁夏生态流量确定与保障工作积累经验和认识，探索适宜宁夏水资源实际条件的河湖生态保护途径。

1 黄河干流宁夏段径流量及变化特征

1.1 径流量

本研究选择黄河干流宁夏段下河沿入境断面及石嘴山出境断面，分析评价黄河干流宁夏段径流变化情况及其主要特征。

根据实测水文资料分析，黄河干流宁夏段下河沿2020年实测径流量为300.4亿m3，石嘴山实测径流量为268.8亿m3。黄河干流宁夏段不同时段径流量如表1所示。

表1 黄河干流宁夏段不同时段径流量（单位：亿m3）

1.2 径流年际变化

采用变差系数Cv值来分析黄河干流宁夏段径流量年际变化情况，具体计算公式如下：

式中：n为观测年数；Ki为第i年的年径流变率，即第i年平均径流量与多年平均径流量的比值。Ki＞1时，表明该年水量比正常情况多，Ki＜1则相反。年径流量的Cv值反映年径流量的总体系列离散程度，Cv值越大，年径流量的年际变化越剧烈。

根据黄河干流宁夏段下河沿、石嘴山水文站1956—2016年实测年径流量资料，分析年际变化特征；下河沿、石嘴山实测径流量、径流变差系数Cv如表2所示。

表2 黄河干流宁夏段实测径流量年际变化特征值

通过表1黄河干流宁夏段不同时段径流量统计数据分析，实测年径流量整体上呈略微下降趋势，2000年之前年际间径流量变化较大；2000年之后，年际间径流量变化相对较小。

1.3 径流年内变化

对比分析年内不同月份郭家桥断面径流量年内分配情况来看下河沿、石嘴山断面，结果表明：下河沿、石嘴山断面内径流量主要集中在汛期达到最大值，即7—10月，下河沿断面在7月径流量达到最大值，石嘴山断面在9月径流量达到最大值。具体结果如表3所示。究其原因，受灌区宁夏区域长达数百公里的灌溉渠系影响，黄河水经不同干渠进入灌区，灌区退水再通过各毛沟、支沟、干沟，最后进入黄河，对黄河干流宁夏段沿程的水文水资源产生较大影响。

表3 下河沿、石嘴山断面年内实测径流量月份分配情况（单位：万m3）

2 生态流量综合核算

2.1 生态流量特征

立足于黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略、水污染防治行动计划、全面推行河湖长制和努力建设黄河流域生态保护和高质量发展先行区[4]的新形势新要求，根据黄河干流宁夏段水资源条件、现状及开发利用程度，充分考虑国家、流域及区域对黄河干流宁夏段的功能定位及保护要求，经分析，生态流量具有有限目标性、可实现性、动态性、协调性等特征。

2.2 功能需水分析

黄河干流宁夏段位于宁夏北部引黄灌区，根据全国主体功能区规划等相关区划规划，属于宁夏沿黄经济区和河套灌区农产品主产区等国家和区域相关规划确定的重要生态功能区、农产品主产区和重点开发区，沿黄分布有青铜峡自然保护区、吴忠国家湿地公园、黄河卫宁段兰州鲶国家级水产种质资源保护区、黄河青石段大鼻吻鮈国家级水产种质资源保护区。生态流量保护要求是维持河流的径流连续性，维持河流基本生态功能和重要生态敏感保护对象，生态功能性需水组成是河流基本生态功能维持需水和重要生态敏感保护对象需水。

2.3 生态流量指标确定

根据国家及区域相关区划和规划确定的功能定位，黄河干流宁夏段生态流量主要包括河流基本功能维持需水和敏感对象需水。按照《河湖生态环境需水计算规范》（SL/T 712 -2021）等规范关于生态流量的规定，充分考虑黄河干流宁夏段水资源条件和生态环境特征，黄河干流宁夏段生态流量指标由生态基流和不同时段基本生态流量两部分构成，如表4。

表4 黄河干流宁夏段生态流量指标

2.4 生态流量指标确定原则

根据国家及流域相关功能定位及黄河干流宁夏段保护要求，按照《河湖生态环境需水计算规范》（SL/T 712 -2021）等相关规范的技术规定，科学选择生态流量计算方法，合理确定黄河干流宁夏段生态流量指标。

2.5 控制断面选择

根据黄河干流宁夏段水资源及水生态特点，选择入境断面下河沿、出境断面石嘴山作为生态流量控制断面。

2.6 生态流量综合核算

2.6.1 水文系列选取

本次采用下河沿、石嘴山1980—2016年天然月均径流数据进行生态基流和基本生态流量计算。

2.6.2 水期划分

根据黄河干流宁夏段实际情况及黄河流域水资源保护规划要求，将水期划分为汛期、非汛期，汛期为每年7—10月，非汛期为每年11月至次年6月。

2.6.3 生态流量确定

根据生态保护目标需水要求，考虑黄河干流宁夏段的水资源条件、开发利用程度以及生态保护要求等因素，经综合分析确定黄河干流宁夏段生态基流和基本生态流量，选择合适的生态流量计算方法进行分析计算。由于黄河水沙关系的复杂性以及汛期洪水的不确定性，对于黄河干流主要断面的基本生态流量只提非汛期，且非汛期也是河流生态的关键期。

（1）生态基流

结合下河沿、石嘴山断面地表水资源开发利用程度，采用Tennant法进行计算[5]，得到下河沿断面生态基流为306.8～409.1 m3/s（30%～40%），石嘴山断面生态基流为308.5～411.4 m3/s（30%～40%）。下河沿、石嘴山断面生态基流已有规划成果分别为340 m3/s、330 m3/s，两个断面计算结果与已有成果基本接近。

根据下河沿、石嘴山断面已有成果保证程度分析（如表5），确定两个断面生态基流采用已有成果，分别为下河沿断面340 m3/s，石嘴山断面330 m3/s。同时根据规划成果，提出黄河干流宁夏段敏感生态需水及生态流量过程等要求，详见表6。

表5 黄河干流宁夏段控制断面已有成果生态基流满足程度分析

表6 黄河干流宁夏段控制断面生态基流已有成果

（2）非汛期基本生态流量

黄河干流宁夏段下河沿、石嘴山断面生态基流占多年平均流量的比例均达30%，其中下河沿生态基流占多年平均流量的34%，石嘴山断面的占比为33%，详见表7。

考虑到下河沿、石嘴山断面生态基流占比较高，基本可以维持河流廊道连通，有一定的自净能力以及一定的栖息地环境等基本生态功能，非汛期基本生态流量按生态基流进行计算，详见表8。此外，对于下河沿和石嘴山断面年度非汛期基本生态流量根据当年来水情况按丰增枯减的原则确定。

表8 黄河干流宁夏段控制断面基本生态流量分析成果

3 生态流量保障措施

3.1 管控目标

统筹生活、生态、生产用水，按照生态优先、人水和谐要求，基本处理好生活、生态、生产用水的平衡关系，要求生态流量能够维系河湖基本形态、基本生态廊道、基本生物栖息地、基本自净能力等功能；同时结合已有研究成果，确定本次生态流量管控目标，详见表9。

表9 黄河干流宁夏段生态流量管控目标

3.2 主要措施

3.2.1 压实责任主体，认真落实河长制

地方各级人民政府及水行政主管部门要把保障河湖生态流量作为推进生态文明建设的重要举措，切实加强领导，落实责任。以河长制为抓手，由相关市、县、区负责辖区内重点控制断面的生态流量保障工作，逐步建立健全黄河干流宁夏段生态流量保障长效机制。

3.2.2 按照“丰增枯减”原则，合理确定年度生态流量指标

黄河干流宁夏段年际来水变化较大，来水最大与最小年份差别3倍以上。因此，应根据年度来水情况，按照“丰增枯减”原则，合理确定年度生态流量指标。

3.2.3 加强监督检查，建立预警机制

结合下河沿、石嘴山两个控制断面的生态流量指标，建立预警机制，加强现场检查，密切跟踪断面的流量，接近或达到生态基流时，采取压减引水、增大水库下泄等方法提高断面流量，保障生态基流。

3.2.4 节水优先，加强水资源优化配置，推进黑山峡水利枢纽开发建设

将节水作为保障黄河干流宁夏段生态流量的根本途径，全面推进沿黄经济区工业、农业和城市节水；建设黑山峡水库，与已建的骨干水库联合运用，增强水资源的调节和配置能力，通过水资源的合理配置和优化调度，提高供水保证率，协调好生活、生产和生态用水，保障黄河干流宁夏段生态需水量。

4 结论

根据黄河生态流量控制目标，除特枯水年外，下河沿、石嘴山断面实测年径流量不低于70亿m3，月均实测流量不低于300 m3/s。从生态流量满足程度、保障措施等方面充分论证了生态流量确定方案，探索适宜宁夏水资源实际条件的河湖生态保护途径。