生态流量是河流生态系统发挥不同生态功能所需的流量。生态流量存在临界点, 一旦流量超出临界点, 不论过高或过低, 都会对生态平衡造成影响^[1]。河流生态流量的确定, 有助于保护水生生物的生境, 维持物种多样性, 使流域生态环境不走向退化^[2]。在水库生态调度中, 生态用水的约束条件常使用生态流量, 在不破坏生态环境的基础上, 保证水利工程防洪发电等要求^[3]。因此, 生态流量的计算对于水资源可持续健康发展具有重要的现实意义。

大渡河是长江上游的一级支流, 流经四川省境内于乐山市汇入岷江, 兼具生态价值、经济价值、能源开发价值。河流周边城市较多, 人类活动较为频繁, 水能资源丰富, 梯级水电站建设在逐步开展。同时鱼类种群分布丰富, 其中不乏本地特有物种和濒危物种, 包括胭脂鱼、青石爬鮡、重口裂腹鱼、岩原鲤、川陕哲罗鲑等国家级保护鱼类^[4]。大渡河流域内的鱼类, 洄游产卵鱼类较多^[5], 生境喜流水较多, 生态流量制定过小的情况下不利于鱼类生存^[6]。因此, 亟需制定可以满足鱼类生存繁衍的大渡河生态流量, 有利于防止生态系统退化, 并维持水源涵养、水电开发、生态环境保护之间的平衡^[7]。

生态流量的主要计算方法主要包括：水文学方法、水力学方法、生境模拟法、整体法^[8]。水文学方法利用多年流量数据计算得到生态流量, 考虑水文情势变化, 但不能反映流域内生物生境。常用计算方法包括Tennant法、最小月平均实测径流法、Q90法、7Q10法、IHA-RVA法等^[9—10]。林诗隽等^[11]使用多种水文学方法计算漓江的生态流量, 并分析了各方法在需水程度、水文节律、满足程度的适用性, 通过对比选择了该流域最适宜的生态流量；王鸿翔^[12]等使用IHA-RVA法, 即水文变化指标体系(IHA)与变化范围评价法(RVA), 对水文情势变化程度进行评价, 并基于评价结果计算了湘江的生态流量；门宝辉等^[13]使用改进Tennant法计算南水北调西线一期工程调水区的生态流量, 将计算时段重新划分为鱼类繁殖期和非鱼类繁殖期, 并且计算了最小生态流量和最佳生态流量, 使生态流量取值可在在一定阈值范围内变动, 实用性较传统Tennant法更强。水力学法使用地形数据、流量数据和水力参数的模型来评价生物生存环境, 从而计算生态流量^[14], 包括湿周法、R2-Cross法等。江雪等^[15]结合遥感技术利用湿周法计算得到了四川省南河流域的生态流量；吴朱昊等^[16]基于R2-Cross法讨论和验证了其在南方中小河道生态流量计算中的适用性和优化。生境模拟法利用流域水生生物生境需求、流量数据和河道水力参数共同建模来计算流域生态流量, 主要有IFIM法^[17]、栖息地模拟法^[18]等。侯昕玥等^[19]将生境模拟法应用到小清河水系济南段, 引入优势种和相对重要性指数的概念确定了目标鱼种, 分别得到了小清河济南段优势种以及春、夏、秋季生态流量推荐值。整体法将生物系统和非生物系统组合起来, 通过收集大量地质、水文、生物数据, 建立整体模型计算生态流量, 在任何流域均适用, 但需要多学科的庞大数据, 成本高耗时长, 很难在实际流域应用^[20]。近年来有团队提出ELOHA框架, 首先建立水文情势变化程度-生态响应定量关系, 再由专家决策, 该方法已在美国等国家有应用^[21]。综上, 水文学法计算简单, 基于水文序列稳态性, 但当前极端天气频发, 将会对该方法的可靠性产生极大的影响。水力学法考虑河道形态与生态系统状况的联系, 侧重于满足区域水生生物的生存需求, 需要详细地形数据支撑, 且无法体现年内差异。生境模拟法研究生态系统与栖息地环境的关系, 考虑了流域主要代表物种的需水, 但是计算过程复杂, 难以进行大面积流域的计算^[22]。目前, 缺乏一种考虑河道年内差异以及不同方法特性, 同时计算简单的生态流量计算方法。

当前针对长江上游地区的生态流量的计算, 大多数集中于岷江以下河段, 对大渡河流域的生态需水计算比较少。金纯等^[7]使用了4种不同的水文水力学方法对大渡河上游支流足木足进行生态需水研究, 通过文献调研和计算得到大渡河特有物种川陕哲罗鲑的繁殖期适宜流量, 与生态流量计算结果比较, 得到了可以满足流域鱼类生境需求的生态流量；吉小盼等^[23]使用湿周法, 对岷江流域和大渡河流域进行生态需水研究, 计算了岷江及大渡河流域上、中下游共计8个水文站点的生态流量。综上所述, 大渡河拥有多种国家级四川省重点保护、珍惜濒危及长江上游特有鱼类, 同时流域内水电开发力度大, 大坝建设会影响生态流量下泄, 导致生态系统失衡。目前对于大渡河中下游的生态流量计算研究不足, 方法单一, 无法满足大渡河指示物种产卵期的生境要求。因此, 开展满足大渡河流域鱼类生境要求的生态流量研究, 对大渡河及相似流域的水生生态保护具有重要意义。

本文综合考虑水文学法、水力学法、生物栖息地模型在不同场景下的应用, 提出了结合法, 结合法区别于传统水文水力学方法, 考虑了重点鱼类繁殖期流量需求。水文学法和水力学法计算简便快捷, 但不能完全满足鱼类繁殖期适宜流量要求, 对大渡河鱼类繁衍会造成一定影响；生境模拟法和总体法考虑了鱼类生境, 但计算繁琐, 需要水文模拟软件建模, 对数据的需要较高, 只能应用于较短河段。结合法结合了以上方法的优点, 计算简便的同时, 可以使计算的生态流量值满足鱼类繁殖期需求。本文采用大渡河干流中下游的泸定站、石棉站、沙湾站的实测水文数据, 计算了大渡河流域月尺度的生态流量, 并与大渡河生态流量保障目标进行对比, 结果可为大渡河流域生态文明建设、相近河流的生态流量计算提供科学依据。

1 研究区域与方法 1.1 研究区域与数据

大渡河是长江流域岷江水系的最大支流, 主要流经青海省和四川省境内, 流域面积达7.77万km², 年均径流量60.3 m³/s, 年降水量在800 mm左右, 年内降水主要集中在5—10月^[24]。大渡河流域水能资源丰富, 水电开发前景很大, 大渡河水电基地在国家规划的十三大水电基地中排名第五位。大渡河干流和一级支流已建、在建和规划中型以上电站共计89座, 其中, 规划28座梯级水电站, 装机容量2170万kW^[25]。大渡河流域内有丰富的冷水鱼类资源, 中下游的鱼类分布较多。以大渡河一级支流足木足河为起点, 泸定为终点的上游河段鱼类组成较简单, 鱼类种类为18种^[5], 以泸定为起点, 铜街子为终点的中游河段共有51种鱼类分布^[4], 下游铜街子至乐山段的鱼类种群分布最为广泛, 乐山段共有57种^[26], 鲤形目占比最大, 达38种, 优势种有鲤、山鳅、棒花鱼等。本文研究区域为鱼类分布较多的大渡河中下游。

本文数据来源于大渡河中下游三个水文站点, 依次为泸定站、石棉站和沙湾站。包括日流量数据、流速数据、水位数据、大断面实测数据, 其中, 石棉站与泸定站的数据范围为2008—2017年, 沙湾站的数据范围是2010—2017年。现行生态流量保障目标选取距离泸定站较近的硬粱包水电站(相距26km)、距离石棉站较近的瀑布沟水电站(相距76km)和沙湾水文站, 数据来自水利部印发的《第四批重点河湖生态流量保障目标》。流域内站点分布如图 1所示。

1.2 研究方法

(1) 水文学法-Tennant法

水文学法是生态流量计算中使用率最高的方法之一^[9]。水文学法使用范围广泛, 一般仅需稳态的水文序列, 无需每次进行实地测量, 计算及使用简便, 常在生态流量计算研究中作为标准计算结果, 与其他方法进行对比分析。水文学法中广泛使用的Tennant法是Tennant在1976年提出的生态流量计算方法。Tennant法无需现场实测, 利用多年平均流量, 选取多年平均流量的固定百分比作为生态流量。

Tennant法将一个水文年划分为两个时期, 关键需水期为汛期(4—9月), 一般需水期为非汛期(10—次年3月)。根据长序列流量资料可得到多年平均流量, Tennant法在不同的栖息地定性描述中, 取得不同的推荐生态基流百分比。在本文及一般的生态流量计算中, 栖息地定性描述取为“中”, 对应非汛期(10—次年3月)的生态基流百分比取10%, 对应汛期(4—9月)的生态基流百分比取30%^[27], 多年平均流量与推荐生态基流百分比相乘得到推荐生态流量值。生态流量计算公式如下：

(1)

式中, Q_Eb为河流生态流量, m³/s；Q为多年平均流量, m³/s；P为推荐基流百分比, %。

(2) 水文学法—改进的Tennant法

门宝辉等^[13]研究南水北调西线工程河道生态需水, 提出了改进的Tennant法, 改进内容主要有三点。一, 将Tennant法使用的多年平均流量改进为多年月平均流量。二, 将Tennant法的关键需水期由汛期修正至鱼类洄游繁殖期(7—8月)。三, 考虑生态流量应在一个区间内变化, 将生态基流推荐百分比由确定值修改为上下阈值, 9月至次年6月取多年月平均流量的10%—20%, 7—8月取多年月平均流量的30%—40%作为最小生态流量。本文使用该方法, 将鱼类洄游繁殖期指定为本区域指示鱼种的繁殖期2—4月、8—9月。

(3) 水力学法-湿周法

湿周法假设河道湿润的河床区域是水生动植物的主要栖息地, 从而将湿周作为生态系统栖息地指标^[28—29]。在稳定的水位流量关系下, 断面湿周一般与流量成正比, 即湿周随流量的增加而增加, 当流量越过某个临界点时, 湿周的变化开始变得微小。为保持河流生境稳定, 流量应至少保持在临界点处, 使湿周保持稳定^[30]。利用湿周法计算生态流量, 首先依据河道大断面数据, 绘制无量纲的湿周流量关系P/P_max-Q/Q_max。其次, 对湿周流量关系进行拟合, 梯形断面及矩形断面一般拟合为对数函数, 三角形或抛物线型断面拟合为幂函数^[23], 得到湿周-流量曲线。最后, 选取湿周-流量曲线中的临界点, 其对应的流量为生态流量。临界点的选取有两种^[31], 斜率法是选取曲线斜率为1的点作为临界点, 曲率法选取曲线曲率最大的点作为临界点。两种方法都是从数学角度寻找湿周-流量曲线最大的转折点：斜率法的转折点前, 曲线斜率大于1, 曲线变化率大, 转折点后曲线变化率明显变小；曲率法的转折点代表了曲线弯曲程度最大的点, 因对数函数特性, 转折点两端有完全不同的趋势。本文采用斜率法, 即取湿周流量图斜率为1处的流量为生态流量。斜率法示意图如图 2所示。

(4) 结合法

考虑水文法、水力学法的适应场景以及鱼类生存需要, 本文提出了结合法。结合法将一个水文年划分为鱼类繁殖期、非繁殖期, 非繁殖期又分为汛期及非汛期。在鱼类繁殖期, 基于流域内优势鱼类的产卵特性, 获取生境适宜度曲线, 将生境适宜最小流量作为生态流量；非繁殖期根据汛期与非汛期分别选取水文学法中的Tennant法、改进的Tennant法和水力学法中的湿周法计算生态流量, 并取最小值作为生态流量。因此, 结合法既能在繁殖期最大程度上满足鱼类生境要求, 又能弥补非繁殖期单一方法对生态流量估算的片面。

鱼类繁殖期生态流量的计算需确定流域内指示鱼种, 指示鱼种的确定使用A.Shokoohi^[32]的研究方法, 按国际保护程度、国内保护程度、基因学重要性、生态重要性、经济重要性的评价指标对主要鱼种进行加权赋值评分, 对总分进行排序, 选择最高得分的鱼种作为流域内的典型鱼种。鱼类价值评价指标如表 1所示, 每种鱼类在每个评分指标下根据有或无分别记为1或0, 按照指标的重要性进行加权, 即可得到鱼类在该评价中的总分。

总分计算公式如下：

(2)

式中, IndexNo.为总分, v₁为国际保护价值(0或1), v₂为国内保护价值(0或1), v₃为基因资源价值(0或1), v₄为生态学价值(0或1), v₅为经济价值(0或1), v₆为渔业、观赏价值(0或1)。

确定指示鱼种后, 进行鱼类生境调查, 绘制鱼类繁殖期的流速生境适宜性曲线。确定目标鱼类的生境适宜性标准, 首先要详细调查目标鱼种的生境水动力特征, 然后将生境适宜性指数与目标鱼种生境的影响因子关联, 用0—1之间的数值表示生境影响因子对鱼种的影响程度, 适宜鱼种生存的条件赋值为1, 限制生存的条件赋值为0, 根据此标准绘制该鱼种的生境适宜性曲线。

根据水文站多年实测水位和流速, 采用最小二乘法拟合水位-流速关系, 将鱼类流速生境适宜度曲线的最小适宜流速转化为对应的适宜水位, 利用绘制的大断面图计算该水位下的河道过水面积, 利用公式取得鱼类适宜水位对应的适宜流量, 即鱼类繁殖期的生态流量。

(3)

式中, Q_Eb为生态流量, A为河道过水面积, v_Eb为鱼类适宜流速。

生态需水量计算公式如下。

(4)

式中, W_Eb为河流的年生态需水量(m³)；N_i为第i月天数；Q_i为第i月生态流量(m³/s)；P_i为对应月份的推荐基流百分比(%)(二月取28d)。

2 结果与分析 2.1 大渡河指示鱼种及生境适宜度曲线

根据张志明等^[5]和邓旭艳等^[26]对大渡河鱼类的研究, 大渡河中下游主要鱼类有齐口裂腹鱼、云斑鮰、重口裂腹鱼、斯氏高原鳅、白缘䱀、大渡裸裂尻鱼、泥鳅、鲫、岩原鲤、斑点叉尾鮰、钝吻棒花鱼、鲫鱼、胭脂鱼。根据1.2中的鱼类评价方法对鱼类的国际保护价值、国内保护价值、基因资源价值、生态价值、经济价值、观赏价值进行赋分, 评分表如表 2所示。

由表 2可知, 大渡河鱼类评分最高分为15分, 包括三种鱼, 分别为重口裂腹鱼, 胭脂鱼, 岩原鲤, 此三种鱼均作为大渡河的指示鱼种。

根据指示鱼种可以确定大渡河指示鱼类繁殖期, 重口裂腹鱼繁殖期为8—9月, 胭脂鱼繁殖期为3—4月, 岩原鲤繁殖期为2—4月, 因此大渡河指示鱼类繁殖期2—4月和8—9月。根据文献调研, 获取指示鱼种的生活习性、适宜流速范围及最佳流速范围。重口裂腹鱼繁殖期为8—9月, 一般生活在缓流区, 繁殖期时会在水流较急的河床产卵。根据何清燕等^[33]计算冷水鱼类产卵季生态需水量研究, 取最小适宜流速为0.3m/s, 根据宋旭燕等^[34]基于生境模拟法对重口裂腹鱼的生境需水量研究, 得到重口裂腹鱼在繁殖期的最佳流速范围为1.5m/s—2.5m/s, 最大适宜流速是3.5m/s；胭脂鱼繁殖期为3—4月, 生境主要集中在水体中下层, 幼鱼和成鱼差别较大, 幼鱼生活在水体上层, 一旦成鱼便会主要生活在水体中下层。根据任杰等^[35]关于长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的鱼类水动力特征的研究, 得到繁殖期最佳流速范围是0.9—1.6m/s, 根据张文娟^[36]所做的金沙江下游胭脂鱼繁殖期生态流量研究, 得到胭脂鱼的适宜流速范围是0.2—2.5m/s；岩原鲤繁殖期为2—4月, 属于底栖鱼类, 产卵习性为产粘性卵, 在流速过大的流域, 鱼卵的粘着力会下降。根据任杰等^[35]关于长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的鱼类调查, 得到岩原鲤成鱼在繁殖期的适宜流速为0m/s—1.6m/s, 根据王宏涛等^[37]对岩原鲤所做的生境调查, 得到最佳流速范围1.0—1.2m/s, 同时, 因岩原鲤在静水区也可以生存, 最小适宜流速取0m/s时, 适宜度指数取0.1。最终得到大渡河指示鱼类生境适宜度曲线如图 3所示。

2.2 生态流量过程线

本文根据水文学法(Tennant法、改进Tennant法)和水力学法(湿周法)计算的生态流量过程线如图 4所示。由图可知：Tennant法一年中有两个生态流量取值, 分别为汛期(4—9月)和非汛期(10—次年3月), 汛期生态流量大于非汛期生态流量；改进的Tennant法在Tennant法的基础之上, 使用多年月平均流量进行计算, 季节变化与传统Tennant法相比更符合自然规律, 并且关键期由汛期改至流域指示鱼类繁殖期, 考虑了鱼类生境要求；湿周法全年仅有一个数。6—9月期间改进的Tennant法计算的生态流量高于另外两种方法, 10月至次年5月期间, 三种方法计算的生态流量结果相近。从全年生态需水量来看, 改进的Tennant法计算的生态需水量最大, 湿周法计算的生态需水量最小。本文指示鱼种的繁殖期为2—4月及8—9月, 在非鱼类繁殖期, 仅需保证栖息地不会退化, 以上三种方法均能保障生态系统不退化, 为了减轻用水压力, 非鱼类繁殖期可采用三种方法的最小值作为最小生态流量。

大渡河流域鱼类繁殖期(2—4月, 8—9月)的生态流量还需考虑鱼类繁殖期的适宜流量。本文2月选择岩原鲤适宜流量下限作为生态流量；3月和4月为岩原鲤和胭脂鱼的共同繁殖期, 选择岩原鲤的适宜流量范围下限作为生态流量, 可同时满足岩原鲤和胭脂鱼的繁殖需求；8—9月取重口裂腹鱼适宜流量范围的下限作为生态流量。图 5为大渡河指示鱼类适宜流量范围与水文水力学法取值范围、多年实测流量序列分布情况对比。由图 5可知, 大渡河流域鱼类适宜流量范围大于水文、水力学法取值范围, 说明基于传统水文、水力学方法计算的生态流量不能满足鱼类繁殖需求。与多年实测流量相比, 2—3月份为非汛期, 泸定站指示鱼类适宜流量范围更大, 说明天然流量无法满足生态需求, 需要进行生态补水为鱼类繁殖提供保障；石棉站鱼类最小适宜流量更小, 天然来水可以满足鱼类繁殖需求；沙湾站计算结果位于最小值与下四分位数之间, 只需在少部分来水量较少的年份进行生态补水。4月份为汛期, 泸定站鱼类最小适宜流量位于多年实测流量中位数与上四分位数之间, 天然来水满足生态流量的年数应占25%—50%, 满足程度较低, 但石棉站与沙湾站天然流量可以满足鱼类繁殖要求。8—9月处于汛期, 天然流量大, 泸定、石棉、沙湾三站的鱼类适宜流量均小于实测流量, 天然来水可以大概率满足生态需求。

综上所述, 鱼类繁殖期内, 泸定站2—4月、沙湾站2月需要一定生态补水, 其他月份天然来水可以大概率满足生态需水, 可以很大程度上保障适宜的鱼类繁殖生境。水文、水力学法在鱼类繁殖期无法充分满足流域鱼类的生态需求。

结合法为最大化合理利用分配水资源, 在非鱼类繁殖期的汛期与非汛期, 生态流量取值选取水文学法和水力学法的最小值, 鱼类繁殖期为满足鱼类生境需求, 生态流量选取鱼类适宜流量范围的最小值。本文利用结合法绘制泸定站、石棉站、沙湾站的推荐生态流量过程线, 如图 6所示, 图中虚线为水利部印发的第四批重点河湖生态流量保障目标, 泸定站下游约26km处的硬粱包水电站的生态流量保障目标134.7m³/s；石棉站下游约76km处的瀑布沟水电站的生态流量保障目标为188m³/s；沙湾水文站的生态流量保障目标为366m³/s。由图 6可知, 在鱼类繁殖期(2—4月、8—9月)的生态流量保障目标低于本文计算值, 未达到鱼类繁殖的最适宜流量。在非鱼类繁殖期(5—8月、10—次年1月)的生态流量保障目标大于推荐生态流量, 说明制定的生态流量保障目标可以满足流域生态不退化。

水利部制定生态流量保障目标下的年生态需水量与本文水文、水力学法、结合法计算的年生态需水量如图 7所示。由图可知, 湿周法的年生态需水量最小, Tennant法与结合法的生态需水量介于改进的Tennant区间中。结合法虽然在鱼类繁殖期需水较多, 但年生态需水量与水文学法相比相差较小。与水利部指定的生态流量保障目标相比, 结合法计算的泸定站和石棉站的生态需水量更大, 沙湾站更小。三个站点合计的年生态需水量, 水利部保障目标为217.19亿m³, 结合法为244.07亿m³, 可见结合法可以在年生态需水量增加较少的情况下, 满足大渡河的鱼类繁殖要求。

3 讨论 3.1 不同鱼类生态流量过程线确定的合理性

本文中的鱼类生境适宜度曲线来自不同学者所作研究。任杰等^[35]学者使用MIKE11模型模拟产卵场流速、水深等水文水动力条件得出胭脂鱼和岩原鲤的适宜生境要求；其他学者均通过文献调研和实测资料统计得到鱼类生境要求。在利用MIKE11模拟鱼类生境时, 模拟值与实测值可以达到非常接近 ^[38], 可以认为, 软件模拟值与实测值得到的结果具有一致性。

连续数天或十多天低流量可能会对鱼类产生致命影响, 月尺度的生态流量存在尺度过粗的问题。但是大渡河的三种代表性鱼类均为底栖鱼。在低流量下, 虽然水位和流速均减小, 但是底栖鱼在低水位下生存压力小于其他鱼类, 同时本文三种鱼类体型较小, 低流量时存活概率较高。

3.2 不同水文年生态流量差异性的考虑

由水文学法计算方式可知, 水文学法计算生态流量受水文序列的影响较大。本文采用的水文序列2008—2017年, 长度较短, 区间未包含极端降水年份。近年来大渡河流域已出现极端天气, 据四川省水文水资源勘测中心数据显示, 2020年6月大渡河中下游出现日极端降水, 泸定站最高实时流量达到5250 m³/s, 达到多年平均流量的5.9倍, 石棉站最高实时流量达到5590 m³/s, 达到多年平均流量的5倍, 即若采用本文水文序列计算的水文学法的生态流量值预测2020年生态需水误差较大。水文学法中改进Tennant法使用多年月平均流量, 而Tennant法使用多年平均流量, 因此极大降雨在非汛期对改进Tennant法影响较小。

与水文学法相比, 水力学法受极端降水年份的影响较小, 吉小盼等^[23]使用1968—1987年大渡河水文年鉴降水数据(其中包含极端降水量突变年份1977、1979、1984年^[39]), 用湿周法计算得到泸定站生态流量为78.9 m³/s, 与本文使用湿周法计算的泸定站生态流量81.43 m³/s基本一致。

对比2008—2017年三个水文站点每年的流量数据与多年平均流量数据可知, 2012年、2014年、2017年的流量数据明显大于多年平均, 其余年份与多年平均接近, 即2012年、2014年、2017年为丰水年, 其余年份为平水年。当流域处于丰水年时, 流域降水增加, 水文学法和水力学法计算的生态流量随之增大。由生态流量的定义可知, 制定生态流量的目的是维持生态环境稳定, 不宜过高和过低。本文计算使用的数据中, 平水年占比较大, 计算得到的生态流量较为符合流域平均情况。

3.3 结合法的合理性

结合法产卵期通过生境适宜度曲线得到鱼类生境流量, 理论上可以满足大渡河代表鱼类的产卵期生境要求。非产卵期选取水文水力学方法, 与同流域相关文献对比结果相近。因此具有合理性。

本文结合法计算结果中, 非鱼类繁殖期(5—7月、10—次年1月)取值为水文水力学法的最小值：泸定站5月、11—次年1月选择改进Tennant法的区间最小值, 6—7月、10月选择湿周法；石棉站11月—次年1月选择改进Tennant法的区间最小值, 5—7月、10月选择湿周法；沙湾站非鱼类繁殖期(5—7月、10—次年1月)均选择湿周法。由此可见, 本文推荐的生态流量结果选用了改进的Tennant法和湿周法, 受极端降水的影响较小, 本文计算的生态流量是相对可靠的。

在较少的大渡河生态流量研究中, 金纯等^[7]学者利用水文、水力学法计算了大渡河上游的生态流量, 并与大渡河特有物种川陕哲罗鲑的适宜流量进行对比, 川陕哲罗鲑产卵期为3月下旬至4月上旬, 适宜流量为65.76 m³/s(足木足段)和80.23 m³/s(大金段), 使用水文、水力学法计算得到的生态流量基本可以满足川陕哲罗鲑的繁殖。但川陕哲罗鲑在大渡河仅有上游干支流有分布^[40], 本文计算的站点位于大渡河中下游, 故未选择川陕哲罗鲑作为代表物种。本文在川陕哲罗鲑繁殖期计算的结合法生态流量大于川陕哲罗鲑适宜流量, 但本文的水文、水力学法计算结果无法完全满足川陕哲罗鲑的繁殖需求。

4 结论

本文通过水文学法中的Tennant法、改进Tennant法, 水力学法中的湿周法, 以及结合法计算了大渡河流域中下游地区的生态流量。主要结论如下：

(1) 提出了结合水文、水力学法并考虑鱼类繁殖的结合法, 能够精确快速地获取考虑年内差异的生态流量过程线。结合法在大渡河生态流量计算方法中, 得到的结果可以满足鱼类繁殖期的流量要求, 水文学法和水力学法均无法满足, 因此在优先鱼类繁殖计算流域生态流量时, 使用结合法更为合理。

(2) 对比分析传统水文学法Tennant法、改进Tennant法、水力学法中的湿周法、结合法计算的生态流量, 在非汛期水文学方法和水力学方法结果相近, 在汛期水力学法结果更小。在鱼类繁殖期, 水文与水力学方法计算得到的生态流量都不能满足指示鱼种繁殖的需求。

(3) 大渡河指示鱼类繁殖期(2—4月、8—9月)内, 泸定站2—4月、沙湾站2月需要进行生态补水, 其他月份天然来水可以满足生态需求。

(4) 与水利部制定的大渡河生态流量保障目标相比, 本文计算的生态流量在鱼类繁殖期高于保障目标, 在非鱼类繁殖期低于保障目标。