刁口河备用流路需水量研究

张艳红，张明，路艺7

（黄河水利委员会山东水文水资源局，济南　250100）

摘　要：刁口河为黄河入海故道，自1976年黄河改走清水沟流路，至今刁口河流路停止行河41年。为了改善河口地区生态环境，促进地方发展，推进黄河三角洲高效生态经济区建设，高效管理和保护黄河入海备用流路，黄河水利委员会、山东省人民政府开展了刁口河备用流路生态补水工程。随着补水项目的逐渐展开，如何确定刁口河备用流路最小生态需水量便成为一个重要问题。

关键词：刁口河；最小生态需水量；河道内需水量

第一作者简介：张艳红（1983—），女，工程师，主要从事水文水资源工作。E-mail：502804202@qq.com7

根据水利部颁布的《河湖生态环境需水计算规范》（SL/Z 712—2014），计算河流生态需水量的方法主要有水文综合法和分项功能法。由于刁口河只是黄河入海的备用流路，非主要入海口门，距离现行口门较近，属于现行口门的三角洲区域，口门外海域的盐度和流场主要受现行口门的影响。因此，海域的需水量主要由现行口门来完成，本文主要计算河道内的需水量。

1　河道内和尾闾湿地正常生态需求

目前情况下，刁口河湿地总面积为4.85hm2，所考虑的重点优势物种芦苇的需水量计算采用如下公式：

式中：Em为芦苇需水量，亿m3；A为湿地植被面积，万hm2；ωp为蒸散发量，mm；t为时间，d。

蒸散发量以蒸腾耗水和土壤蒸发水量的总和来代替，采用中国地质大学的邵景力、崔亚莉等利用包气带水分运移数值模型计算出来的黄河口湿地植被的蒸腾耗水和土壤蒸发量数值，根据式（1）计算得出黄河口湿地植被生长期需水量约为1.54亿m3（见表1）。

为了维持刁口河流路正常运行，最小年生态需水量为1.54亿m3，日耗水量为42万m3折合至植被生长期的3—10月平均流量，则平均流量约为7.32m3/s。

2　水循环消耗需水量

维持刁口河备用流路的水循环量，主要是补充蒸发和下渗带来的损失，而水循环的消耗水量也主要指的是这两项内容。

2.1　流路蒸发水量

根据《胜利石油平原水库资料汇编》中附表的数据，查得东营市的多年平均降水量为548.0mm，水面蒸发量为1126.0mm。参考中国地质大学的邵景力、崔亚莉等利用包气带水分运移数值模型计算出来的黄河口湿地芦苇的蒸腾耗水和土壤蒸发量数值，东营市多年平均降水量、蒸发量见表2。

在刁口河湿地4.85万hm2面积中，水域面积有1.17万hm2，植被面积有3.68万hm2，多年平均降水量为548.0mm，水面蒸发量为1126.0mm。计算得出刁口河备用流路水域水循环逐月消耗需水量，见表3。

2.2　流路下渗水量

根据黄河水资源保护科学研究所以2010年刁口河备用流路第一次过流的研究成果，利用模型分析计算后得出，刁口河过水情况下向含水层日均渗漏水量为10.2万m3，与此同时刁口河沿岸的地下水水位将随之提升。为更好地分析刁口河过水对黄河故道及沿岸的影响程度和范围，可在刁口河不过水条件与实际过水条件下，对刁口河同一断面距河流不同距离处计算的平均水位进行比较，断面位置距离生态保护区核心区上游大约6km，不过水与实际条件下断面水位对比见图1。

刁口河尾闾生态保护区在补水的情况下向含水层日渗漏量为2.6万m3，水位会因此而抬高。为更好地分析刁口河尾闾生态湿地补水对周边地区的影响程度和范围，可在湿地周边取距湿地不同距离的点进行分析，详见图2。

（1）刁口河恢复过水后，刁口河地下水水位高，等值线密度大，河水向河道两岸渗漏，进一步影响河道沿岸的地下水水位；生态调水后刁口河尾闾湿地和现行流路湿地恢复区形成地面水体，地下水水位普遍较高，与周边地区形成较大的水力梯度，向周边补给地下水，使周边地区的地下水水位会相应抬升。

（2）刁口河过水对沿岸地区的地下水起到补给作用，向含水层日均渗漏水量为10.2万m3；地下水位得到明显的抬升和恢复，影响范围是沿岸1100m，其中沿岸550m范围内地下水水位抬升比较明显，水位增幅超过15cm，最大增幅为65cm，其后水位的抬升作用减弱。

（3）刁口河尾闾湿地补水时，向周边地区含水层日渗水量为2.6万m3，补水区及周边地下水水位因此而抬高，刁口河尾闾湿地补水对周边地区地下水的影响范围约为1500m，其中对距离湿地补水区500m范围内地下水有明显抬升作用，水位增幅超过15cm，但其后水位的抬升作用迅速减弱。

3　水平衡量计算

3.1　2010年实际数据分析

2010年调水调沙期间，刁口河备用流路首次恢复过水，自6月24日9时25分开始，崔家节制闸提闸放水，到7月2日15时，河水入海。7月9日10时，关闭崔家节制闸，7月11日0时，入海水量终断。崔家节制闸共开闸16d，飞雁滩过水8.4d，平均引水流量16.47m3/s，引水量2280万m3；平均入海流量3.51m3/s，退水量273万m3。从崔家节制闸—飞雁滩传播时间约为1.5d。考虑到过水初期的超渗、填洼等异常耗水因素，刁口河备用流路在正常运行的情况下河道和流路湿地16d共耗水1011万m3，日耗水量63.19万m3，约合7.31m3/s。

3.2　耗水量计算

根据上述计算的成果，刁口河湿地的总耗水量为流路和湿地的总下渗量与总蒸发量之和。刁口河备用流路耗水量计算见表4。由表4计算可以得出，刁口河备用流路在行水期间（除去7月、8月两个不需要补水的月份）平均最小补水流量约为7.39m3/s。

4　结论

综上所述，为保证刁口河备用流路不断流，其最小生态需水量为7.39m3/s。加强刁口河备用流路的综合治理，恢复刁口河备用流路的过流能力对优化黄河水量调度、保证生态调水目的与效益的最大化、维持黄河三角洲生态系统良性循环、确保黄河健康生命治黄终极目标的实现具有重要意义。