基于基流保证率法的泾河流域生态基流计算

为使我国北方生态基流得到更好的保障，提出了基流保证率法。从河川径流的组成以及生态基流的来源入手，结合生态基流的含义和功能，对径流资料进行年内展布，划分丰水期、平水期、枯水期，以保证率的方式来确保不同水期生态基流的需求。以泾河干流及其支流马莲河为例，应用该方法计算了泾河流域不同断面的生态基流，泾河干流上泾河源断面为0.16～0.65 m³/s,杨家坪断面为2.76～8.03 m³/s,景村断面为7.47～18.23 m³/s,张家山断面为9.03～21.76 m³/s;支流马莲河上洪德断面为0.02～0.82 m³/s,庆阳断面为0.95～2.76 m³/s,雨落坪断面为1.99～6.07 m³/s。与几种传统水文学方法相比，该方法计算的生态基流既能保障生态系统的基本需求又不挤占其他用水量，并且各断面生态基流的保障程度基本都能达到90%以上。     

基于基流比例法的渭河生态基流计算

为使生态基流更好地体现中国北方河流生物需水的年际间和年内变化,该文提出基流比例法。将长期径流系列资料划分为丰、平、枯及特枯年等不同年型,采用传统方法确定某一年型的基流比例后,通过该年型与其他各年型平均径流量之间的比值,推求出基流比例之间的关系,由此计算出其他各年型的基流比例及生态基流值。根据需要,还可进一步将年内划分为不同时段分别计算。以渭河干流宝鸡段为例,应用该方法计算了各年型及年内各时段的生态基流值,其结果为5.02～36.73 m3/s,比较后发现其他几种常见方法计算的生态基流值均在该范围之内,各代表年基流的保障程度基本都能达到90%以上,但是近几年呈现递减的趋势。该方法适合中国北方河流生态基流的计算。     

新兴城市城区建设对周边水系生态基流的影响——以杨凌农业高新技术产业示范区为例

[目的]针对城市建设对周边水系河流生态特别是生态基流影响研究薄弱的问题,以陕西省杨凌示范区及城边水系为研究对象,分析新兴城市城区建设与周边水系生态基流内在联系,为流域生态用水规划和河流水资源合理配置提供科学依据。[方法]采用最枯月平均流量法计算河流生态基流量,以河流最枯月月均流量与城市建设用地面积间的关系确定保护河流生态功能的城市建设用地面积警戒值,并从输沙消污角度研究了城区建设对保障生态基流的影响。[结果]①杨凌城边的渭河、漆水河和小韦河需要保障的生态基流量分别约为6.0,0.2和0.1 m~3/s,宜作为杨凌示范区用水规划和3条河流水资源调配的依据;②小韦河最枯月月均流量与杨凌示范区城市建设用地面积之间的内在联系符合指数函数规律,保障小韦河生态基流的城市建设用地面积警戒值约为60 km~2;③小韦河水体总氮和总磷月均浓度总体超过Ⅴ类水质标准,小韦河冬、春两季高污的现状使其生态基流的保障问题更加严峻和迫切。[结论]杨凌示范区城市建设与保障城边河流生态基流特别是小韦河生态基流的关系密切,海绵型城市建设是今后新兴城市建设的重要发展方向。     

干旱区受损植被生态恢复需水量——以新疆哈巴河县平原区为例

[目的]分析干旱区受损植被恢复过程中生态需水量,为生态恢复不同阶段所需水资源量及水资源优化配置提供科学依据。[方法]基于1990,2000,2010,2015,2020年Landsat系列影像,采用遥感技术,结合改进的彭曼公式法,对新疆哈巴河县平原区植被耗水量时空演变特征及生态恢复需水量进行了定量研究。[结果](1)1990—2020年天然植被平均耗水量为7.55×10⁸ m³,以3.60×10⁷ m³/5 a的速率减小,与之对应的是天然植被面积以17.36 km²/a的速率减小,植被覆盖度从高植被覆盖度向中植被覆盖度转化,生态受损严重。(2)区域内植被耗水量时空分布均存在较大差异：空间上高值主要分布于哈巴河流域,别列则克河流域植被耗水量整体偏低;时间上年际变化以2000年植被耗水量为最高,年内植被耗水量则主要集中在生长中期。(3)绿洲区生态恢复需水量如下：维持现状(2020年)生态需水量为4.62×10⁸ m³,恢复到1990—20...     

基于HIMS模型的西营河流域河道内生态基流估算

运用国内自主研发的HIMS（Hydro-Informatic Modeling System）水文系统构建石羊河流域上游分支——西营河流域的分布式水文模型,模拟西营河流域九条岭水文站的径流量。以1900—1999年为率定期,以2000—2004年为验证期,月过程模型率定期和验证期分别为0.81和0.85;使用 HIMS模型模拟数据计算得到的河道内生态基流为0.523亿 m³,与其它方法计算得到的结果基本一致,说明使用HIMS模型研究生态基流的可行性,为石羊河流域的生态需水计算提出新方法,也为石羊河流域的水资源科学管理和合理分配提供理论依据。     

基于VB 6.0的生态基流计算软件开发与应用

针对目前河流生态基流量尚无统一的计算平台,各种方法的计算和对比研究较为繁琐等问题,使用Visual Basic 6.0作为开发工具,开发出界面友好,操作简单,交互性强,包含12种水文学、水力学计算方法的河流生态基流量计算软件。该软件不仅简化了生态基流量计算步骤,而且便于不同方法之间的相互比较。使用该软件对渭河关中段进行了实例研究,结果发现不同方法的计算结果差别较大。选择8种单流量计算方法的平均值13.7m3/s作为渭河关中段的生态基流量,选择与研究区流量实际变化情况较为吻合的Texas法计算结果作为渭河关中段月生态基流量序列。该软件的开发与应用为今后河流生态基流量动态计算奠定了基础。     

基于DPSIR模型的渭河干流甘肃段生态安全评价

[目的] 分析渭河干流甘肃段生态安全现状,为该流域生态文明建设提供理论依据。[方法] 通过DPSIR模型构建渭河干流甘肃段生态安全评价指标体系,运用组合赋权法确定指标权重,并利用障碍模型诊断障碍因子。[结果] ①渭河干流甘肃段生态安全指数呈先降后升的趋势,生态安全等级由Ⅳ（较危险）经Ⅴ（危险）先向Ⅳ（较危险）再向Ⅲ（预警）转变;②项目层指数变化幅度较小,驱动力、压力和影响指数波动下降,状态和响应指数波动上升,生态安全状况整体有所好转;③人口增长率、经济增长率、植被覆盖率、城镇污水处理率和农业用水利用率是影响渭河干流甘肃段生态安全的主要障碍因子。[结论] 未来应注重经济、政治、文化、生态环境四者的有机统一,进一步推动经济与生态的和谐发展。     

桂林市桃花江流域生态环境需水量分析

流域生态环境需水量是生态系统的一项指标,是指在一般情况下流域生态系统本身能够通过自我调节来保证并维持生态环境的质量平衡以及其他基本功能正常的最小需水量。流域生态环境需水量按照河道的范围可以划分为两个部分,即河道内生态环境需水量和河道外生态环境需水量,因此在计算的过程中要分别确定这两个方面需水量的计算范围和计算公式。研究以桂林市桃花江流域生态环境为例,对相关的概念进行相应的介绍,并以科学的理论公式（主要是面积定额法和Tennant法）对该流域实际的生态环境需水量进行计算。通过计算分析,桃花江流域河道内、外生态环境需水量分别为0.901亿m³和0.146亿m³,分别占流域年均径流量的26.8%和4.3%。因此,应通过科学管理及提高利用效率等方式,将该流域范围内工业及生活用水总量控制在年均径流量的68%以下,以保证桃花江流域的生态环境安全。     

无定河流域风沙滩区河道基流变化规律与驱动因素分析

为探究风沙滩区河道基流变化规律与主要驱动因素,以1954—2018年无定河流域赵石窑水文站实测水文数据和多站点的降水量数据等资料为基础,分析比较3类方法(时间步长法、数字滤波法和平滑最小值法)对无定河流域风沙滩区河道基流分割的适用性,揭示河道基流量的变化特征,量化分析引起基流量变化的驱动因素(降水、植被覆盖度和农业灌溉等)。结果表明：时间步长法中的局部最小值法对风沙滩区河道基流分割结果较其他方法更为合理,其中多年(1954—2018年)平均基流量为3.29×10⁸ m³,基流指数均值为0.71;基流量总体呈极显著下降趋势,且在1972年和2000年发生突变,其周期性变化主要由第1主周期(32年)控制;无定河流域风沙滩区河道基流变化是降水、植被覆盖度和农业灌溉等因素综合影响的结果,其中水文序列第2阶段(1973—2000年)和第3阶段(2001—2018年)与第1阶段(1954—1972年)相比,降水对基流量变化的贡献率分别为29.35%和4.52%,人类活动(植被覆盖度和农业灌溉)的贡献率分别为70.65%和95.48%,说明人类活动是其变化...     

渭河水文情势变化评估及归因分析

河流水文情势关系着河流生态健康,对河流生态系统的完整性和稳定性具有重要影响。采用线性回归法、Mann-Kendall法、累积距平法及双累积曲线法分析了渭河流域咸阳、华县与状头3个水文站径流变化特征(1965—2018年),结合IHA-RVA法综合评估河川径流水文指标改变程度,揭示了人类活动对水文情势的影响。结果表明：1965—2018年渭河主干及子流域北洛河流域年径流量呈显著减少趋势(p<0.05),干流咸阳和华县站年径流减少速率分别为5.5×10⁷ m³/a和6.8×10⁷ m³/a,北洛河状头站年径流减少速率为8.0×10⁶ m³/a;咸阳和华县站年径流量突变年份均为1993年,状头站年径流量突变年份为1994年。对比突变前后水文指标变化程度,咸阳、华县与状头站水文整体改变度分别为48%,46%和50%,为中度改变。流量变化改变率及频率改变最为显著,水利工程与水土保持措施是河川水文情势变化的主因。研究结果可为流域水资源可持续利用与水土保持措施合理...     

九龙江流域生态需水量时空变化趋势分析

为了维持和保护流域生态系统健康,避免流域生态环境退化,进行流域生态需水量的确定和研究是有必要的。根据九龙江2000—2018年2个水文站实测数据,结合Tennant法确定河道内生态基流,选择面积定额法,利用流域内土壤质地分布状况,以及基于遥感开发的MCD12Q1土地利用产品和MOD16A2蒸散发产品估算植被生态需水量,并对区域生态环境需水量进行时间变化趋势分析和空间分布分析。结果表明：(1)在2000—2018年,九龙江流域有林地、草地面积整体呈现增加趋势,农田、疏林地面积呈现下降趋势;(2)九龙江流域内北溪、西溪河道内多年平均生态需水量分别为22.68亿m³,10.67亿m³,植被多年平均生态需水量为105.27亿m³;(3)有林地、草地的生态需水量呈显著上升趋势,疏林地、农田生态需水量呈下降趋势,前者显著,后者不显著。受人类活动影响,九龙江流域土地覆盖/利用类型年际变化剧烈,因此在区域生态需水量变化中其作用不可忽略,随着遥感/GIS技术的发展,对土地覆盖/利用类型以及植被蒸发量的高时空分辨率观测变得可能,有助于准确预...     

1970—2015年秦岭北麓径流重建及变化

渭河流域能否高质量发展的一个关键就是水资源的问题,而秦岭北麓是渭河的重要产水区。为探究秦岭北麓近年水资源的变化特征,采用VIC(Variable Infiltration Capacity)模型,基于水文相似性原理,运用典型流域参证法,重建了1970—2015年秦岭北麓径流变化。结果表明:VIC模型在观测流域有着较高的适用性,在月径流模拟中,纳什系数(N_S)大于0.76,相关系数(R²)大于0.91,相对误差(RE)小于±15%; 通过水文参数移植法模型可以真实还原无观测流域径流变化,在验证期N_S,R²,RE分别为0.81,0.94,4.6。近46 a来北麓径流总量在(16.01～65.4)亿m³/a波动,1983年径流量最高达到65.4亿m³,而1977年最小值仅为16亿m³,丰水年份是枯水年份的4倍,径流年际变化明显,过去46 a秦岭北麓多年平均径流值为35.2亿m³/a。降水是径流变化的主导因素,并且也是水文模拟中最重要的影响要素。     

基于遥感和CASA模型的西江流域NPP时空分布特征研究

基于EOS/MODIS遥感资料,采用CASA模型分析西江流域陆地植被净第一性生产力（NPP）的时空变化特征。结果表明:西江流域平均植被NPP为400～500 gC/（m²·a）,上游地区偏低,为200～300 gC/（m²·a）,中下游地区较高,平均500～600 gC/（m²·a）,部分地区可达到800 gC/（m²·a）以上;植被NPP季节变化显著,夏季最高,春、秋季节次之,冬季最低小;西江流域植被NPP的空间差异明显,在5-10月,上游地区植被NPP较低,中下游地区较高;在1-3月,上游地区尤其是南盘江流域的植被NPP较高,中下游地区尤其是中游地区明显较少。西江流域植被NPP的空间特征还表现在汛期空间差异大,枯水期空间差别小。     

退耕还林措施对滇中尖山河坡地氮磷流失的削减效应

[目的]探究滇中尖山河流域退耕还林措施下不同地类侵蚀性降雨、氮磷流失浓度、流失量的动态变化特征,对评价退耕还林生态工程对流域水体保护和面源污染的削减效应具有重要的指导意义。[方法]选择抚仙湖湖区典型流域尖山河小流域为研究区,以流域内退耕还林/坡耕地、人工林、灌木林和次生林为研究对象,对流域不同土地利用类型径流小区进行连续三年(2017—2019年)雨季(5—10月)定量监测。[结果]退耕还林后年侵蚀性降水量和年径流量分别降低37.16%和42.75%,产流量降低95.88%和94.29%。各态氮磷输出浓度分别削减：总氮34.32%、硝态氮32%、铵态氮61%、总磷73.4%和磷酸盐70.4%;各态氮磷输出量分别减少了总氮70.40 mg/m²,硝态氮41.24 mg/m²,铵态氮20.56 mg/m²,总磷162.16 mg/m²和磷酸盐107.38 mg/m²,削减率分别为：79.29%,80.48%,88.20%,95.66%和97.06%。未退耕还林前坡耕地总氮、硝态氮、...     

基于生态足迹和灰色关联度的甘肃省可持续发展研究

采用生态足迹分析法对甘肃省2000-2008年的人均生态足迹和人均生态承载力进行了测算,并应用灰色关联度分析法分析了甘肃省经济增长与资源消耗的关系。结果表明:甘肃省人均生态足迹由1.909 hm²增长到2.843 hm²,年均增长5.1%。人均生态承载力由0.949 hm²增长到0.969 hm²,年均增长0.26%。人均生态赤字由0.96 hm²增长到1.874 hm²,年均增长8.72%。生态协调系数由1.337降为1.12,年均下降2.19%。建筑用地、林地生态足迹与经济发展的关联度最大。第一产业对生态赤字的影响最大,第三产业对生态赤字的影响最小。     

滹沱河岗黄段湿地生态需水量与水资源安全分析

通过数学模型确定了滹沱河岗黄段湿地的生态需水量及缺水量,其最小生态需水量及缺水量分别为4.93亿m³,2.20亿m³,适宜生态需水量及缺水量分别为8.87～16.04亿m³,6.14～13.31亿m³,最大生态需水量及缺水量分别为38.96亿m³,36.23亿m³。同时分析了研究区水资源安全问题,滹沱河湿地存在着水资源供需矛盾突出、水土流失与生态退化、水资源紧张与水污染、水资源利用率低与用水浪费和农村饮水安全等问题,针对这些问题提出了相应的对策。