基于蒲河流域生态功能的生态需水量计算

生态需水量的研究是水资源合理配置和生态环境建设的重要理论基础。以蒲河流域为例,根据北方河流生态需水量在年型和年内的变化规律,分析河流生态环境功能。利用基流比例法和近10a的最枯月平均流量法分别计算河道生态需水量和河道的自净需水量,得到生态基流范围在0.57～7.64m3/s;经分析得出保持河道需水量和对污染物的自净能力的河流最小生态基流量为0.57m3/s。试验结果可为流域规划和生态调度提供必要的依据。     

基于多种水文学法的襄阳市主要河流生态基流估算

为了对襄阳市主要河流生态基流进行估算,对常用的几种水文学计算方法进行总结,结合资料获取情况,选取Tennant法、7Q10法、90%保证率法和最枯月平均流量法对襄阳市4条代表河流控制断面的生态基流进行计算。在对计算结果进行对比和分析的基础上,结合河流生态需水要求,确定其生态基流的推荐值。对于缺乏逐日径流序列资料的河流,考虑每条河流的实际特征,结合上述4条代表河流的计算结果,对其生态基流进行估算。计算结果可为襄阳市水资源的合理开发利用和水生态文明建设提供依据。     

鄱阳湖流域河流生态需水量的初步研究

河流生态需水量是维持河流生物生命周期所需要的水量,对维护河流生态系统稳定和健康具有重要的意义.基于河流水文学原理.采用Tennant法、月保证率法和最小月径流法,对鄱阳湖流域河流[赣江、抚河、信江、饶河(昌江、安乐江)、修河(潦河、修水)]的生态需水量进行了初步分析.根据3种方法计算的结果,取平均值作为鄱阳湖流域河流的生态需水量.结果表明,4-9月河流生态需水量为16.93亿m3/月,10-3月为12.81亿m3/月,分别占流域河流年径流量的10.92%和4.13%,全年生态需水量占流域河流多年平均径流量的15.05%.     

小清河济南段生态基流估算研究

河道生态基流计算是河流生态学的热点、难点问题之一。基于北方河流汛期与非汛期流量变化明显、年际变化大等特点,应用SPSS 19软件将Texas法、Tennant法等多种水文学方法的计算结果与2005-2014年(近10年)逐月月平均流量进行相关性分析,认为Texas法更适合于小清河黄台桥段生态基流计算,其次是Tennant法。为使计算结果更加合理,运用Texas法对丰、平、枯不同水平年的生态基流分别进行计算,得到了不同水平年下逐月的生态基流量,并结合小清河实际径流量对生态基流保证程度进行了分析。结果表明:小清河济南段生态基流保证程度为100%,其主要原因是小清河作为济南市的排污河道,接纳了上游大部来水和部分城市污水,水量本身较为丰富。     

基于改进年内展布法的河流生态流量研究北大核心

为了使年内展布法更合理的计算季节性河流的生态流量,对原年内展布法进行了改进。以松花江支流西北河为例,基于西北河水文站1956-2016年逐月径流量资料,以90%保证率下各月的径流量代替各月最小径流量,并依据季节、丰枯月份、径流量3种标准分别划分时段,从而计算各划分标准下各时段的同期均值比,结合各月多年平均径流量进而对其生态流量进行计算,得到3种标准下最好的改进方法,使其与原年内展布法进行对比分析,并用Tennant法以及逐月最小径流法和90%保证率法对其结果验证。结果表明,3种标准下计算得出的生态流量与原年内展布法计算得出的生态流量年内变化趋势基本一致,其总体趋势为:改进方法一(按季节划分)>改进方法三(按径流量划分)>原年内展布法>改进方法二(按丰枯月份划分);与Tennant法及其他水文学方法(逐月最小径流法、90%保证率法)进行对比,改进方法一计算的生态流量较原年内展布法有了较好的改善,其既能够满足鱼类繁衍生存的需求和河流生物生长的需要,又能够保障河流的基本生态功能,因此对年内展布法的改进是合理可行的。综合来看,用改进方法一改进的年内展布法计算生态流量,更能体现河流的变化特征,更符合北方季节性河流生态流量的计算,更适用于西北河生态流量的计算,可以作为河流生态流量研究的一个新思路。     

基于Tennant改进法的讨赖河生态流量分析与评价

基于冰沟水文站、鸳鸯池水库站的长序列水文资料,通过Tennant法、中位数改进法和众数改进法对比分析,最终确定了讨赖河干流在一般用水期和用水高峰期的生态流量,同时对现状水平年的生态下泄流量进行对比评价。结果表明:①冰沟水文站用水高峰期生态流量为2.332 m~3/s,一般用水期为1.258 m~3/s;而鸳鸯池水库站用水高峰期生态流量为0.989 m~3/s,一般用水期则为0.778 m~3/s;②现状水平年(2016年)冰沟水文站、鸳鸯池水库站的用水高峰期和一般用水期月平均流量均可达到相应生态流量的最佳范围;③2016年,冰沟水文站在一般用水期生态流量达到最佳生态流量的天数为181 d,鸳鸯池水库站的一般用水期生态流量达到最佳生态流量的天数为137 d,达到极好生态流量的天数为19 d,达到好的生态流量的天数为22 d。因此,冰沟水文站、鸳鸯池水库站均可基本满足河道一般用水期的生态流量。     

基于生态水文学法长江荆江三口生态流量研究

河流生态流量是维持河流生态系统健康的重要的条件。选取长江荆江三口(虎渡口、藕池口、松滋口)作为控制性断面,采用年内展布法和IHA-RVA法计算分析了河道最小和适宜生态流量,并利用Tennant法进行了合理性验证。其中,最小生态流量分别为264.3、241.3、680 m~3/s,分别占多年平均天然流量的44.4%、16.4%、46.9%;虎渡口、藕池口、松滋口三个断面的适宜生态流量分别为409.5、613.2、1 017.2 m~3/s,分别占多年平均天然流量的68.8%、41.7%、70.1%。本研究所采用计算方法计算的生态流量结果能够满足河流生态目标的需求,与天然河流年内丰枯变化状态相吻合,计算结果较为合理。该研究可为荆江三口的水资源管理以及生态系统的保护和恢复提供科学依据。     

极端干旱条件下河道生态基流研究

近几十年来,随着全球气候的变暖,极端天气气候事件的发生频率在迅速增加,严重影响了人类的生存和社会的可持续发展。极端干旱事件对河流的生态系统健康有着极大的影响。保证极端干旱条件下的生态基流量,对维持物种的生存、保护和生物多样性具有重大的意义。以渭河宝鸡段为例,分别采用湿周法、Tennant和最小日平均流量法,计算了百年一遇的特大干旱年的生态基流量,参考渭河宝鸡林家村断面特大干旱1929年的逐日流量分析,最终得到渭河宝鸡林家村断面的生态基流量为2.51 m~3/s,该基流维持的时间为10 d。开展本次研究,不仅有重要的科学价值,而且为西北干旱地区的河流生态系统健康起到一定的指导意义。     

济南趵突泉泉域泉群生态基流量研究

济南趵突泉泉域分布着趵突泉、黑虎泉、珍珠泉和五龙潭四大泉群,自20世纪50年代以来四大泉群泉流量总体呈衰减趋势,泉流量由50年代的36.6万m3/d衰减到近年的8~12万m3/d。泉水基流是一种较为稳定的径流流量,是下游河道的重要补水来源,是维持河道与湖泊生态系统健康的重要保障。利用基流分割法,对趵突泉泉群泉流量数据不同频率年进行分析计算,确定稳定的基流指数,计算不同水平年的泉水基流量;利用拐点法计算了济南泉群下游河道的生态需水量;分析了泉水生态基流量和河道需水量之间的关系,揭示了济南市的岩溶泉水对河流、湖泊等生态系统健康状况的影响,为济南市泉水保护提供了重要的技术支撑。     

基于多目标模糊优化模型的兰州市水资源优化配置研究

构建可持续发展视角下的兰州市水资源优化配置模型。以净效益系数、水利用系数和供水成本为指标,运用熵值法修正由层次法获得的各项指标的权重,并采用多目标模糊线性优化模型确定各用水部门的综合效益系数,代入线性规划法求解规划年2020年在不同用水保证率(多年平均、50%、75%、90%)下各用水部门分配水量。分配结果(多年平均)与预测结果相比工业用水量减少了1.363 5亿m~3,农业用水量和生态用水量分别增加了1.126 0和0.237 5亿m~3,该分配结果有利于实现兰州区域经济的可持续发展与水生态的协调发展。     

基于改进Tennant法的河流生态基流量计算

为拓宽Tennant法的适用性,针对北方地区补水城市河流与未补水河流定位存在较大差异,提出了使用流量还原或还现的方法对不同类型河流流量进行修正,同时利用典型年流量代替多年平均流量并考虑了鱼类产预期最低流速,对Tennant法进行改进。将改进后的Tennant法应用到小清河、沂河等河流,应用结果表明:改进后的Tennant法应用于未补水河流能够更好地反映天然水文情势,有助于保障河流流速及水面宽度、河水深度等生物指标的良性发展;应用于补水城市河流能够更好地体现了补水区河段的用水特点,易于满足流域经济、社会、自然发展的需求。综合结果表明:改进的Tennant法计算结果更为合理,同时兼顾了不同类型河流的需水要求,拓宽了Tennant法的适用范围,为河流生态基流量的计算提供了一个新思路。     

贡嘎山黄崩溜沟流域基流估算及其

采用数字滤波法对黄崩溜沟3个不同尺度流域1995-2007年日径流量进行了基流分割，结果表明：本区基流所占比重较大,黄崩溜沟、观景台沟、马道沟水文站多年平均基流指数分别为0.539、0.721、0.552。基流量受降雨量、降雨历时、雨型、雨强、下垫面条件的共同影响，下垫面条件的不同是决定该区不同流域基流指数差异的关键因素。地表水及地下水中化学元素含量与基流指数大小的一致性及其相关性分析证实了该区基流量主要来自地下水。其相关分析也为基流估算提供了新的思路。     

贡嘎山黄崩溜沟流域基流估算及其特性分析

采用数字滤波法对黄崩溜沟3个不同尺度流域1995-2007年日径流量进行了基流分割,结果表明:本区基流所占比重较大,黄崩溜沟、观景台沟、马道沟水文站多年平均基流指数分别为0.539、0.721、0.552.基流量受降雨量、降雨历时、雨型、雨强、下垫面条件的共同影响,下垫面奈件的不同是决定该区不同流域基流指数差异的关键因素.地表水及地下水中化学元素含量与基流指数大小的一致性及其相关性分析证实了该区基流量主要来自地下水.其相关分析也为基流估算提供了新的思路.     

北方缺水城市水资源短缺问题解决策略研究——以廊坊市为例

针对造成北方城市水资源短缺的症结所在,基于水资源可持续利用的用水模式,提出科学解决策略,即在配置方法上,注重多源统筹调控;在利用方向上,实现先内后外,次序开发;在措施保障上构建水系连通网络。合理配置本地地表水、地下水、再生水、雨洪水、外调水、过境水多资源,提升城市供水保证率;构建丰枯互济的大水源连通网络,实现地下水采补平衡;确保外调水与本地水、地表水与地下水、常规水源与应急水源联合调度。以廊坊市为研究区,遵循"先节水后调水,先治污后通水,先环保后用水"的理念,基于"三次平衡"分析思想实现水资源供需平衡。结合廊坊市的水资源平衡分析结果,2030年廊坊市多年平均缺水量为0.02亿m~3(需水量为13.63亿m~3,供水量为13.61亿m~3),缺水率为0.1%。论文提出解决廊坊市缺水的水量调度原则和绿色水系网络连通方案。研究成果为解决北方缺水城市水量不足问题提供经验借鉴。     

典型北方季节性河流生态需水量研究

在供水方面北方河流存在着水资源缺乏、水质恶化等水环境问题,按照工、农、生三产水资源配比情况,北方地区农业种植业需水量占总供水量的70%以上,同时污染负荷以面源污染负荷为主。以京津冀绿色农副产品的保障基地河北省洋河流域为例,基于前期海河流域(洋河流域为海河流域的一条二级支流)河流生态需水量计算方法学研究结果,选取水文学及目标水质法计算洋河干流左卫、响水铺、鸡鸣驿和八号桥4个典型断面最小、适宜和理想生态需水量。通过Tennant法为参照,计算结果表明:①以COD指标为生态目标计算的最小、适宜和理想生态需水量分别为0.82、1.64、2.48亿m~3;②以NH~+_4-N指标为生态目标计算的最小、适宜和理想生态需水量分别为0.83、1.65、2.49亿m~3。同时综合考虑洋河流域对京津冀农副产品保障的灌溉功能定位,从洋河盆地的农业灌溉生态需水量角度切入,利用CROPWAT模型计算目标区域农作物需水量,提出了基于保障洋河流域作物灌溉问题生态需水量的计算,并制定了相应水库的调蓄方案。友谊水库作为洋河干流最大的水库,需向下游补灌60万m~3水源才能满足作物需水要求。     

穆棱河流域河流最小生态径流研究

基于穆棱河流域中游主要控制站—梨树镇水文站1963-2017年逐月天然径流资料,引入频率比例法对含零值径流序列进行频率计算,采用7Q10法(90%保证率最枯月平均径流量、近10年最枯月平均径流量)、非零次最小值法、频率排位法、改进年内展布计算法计算了梨树镇水文站测验断面的最小生态径流,借助Tennant法对上述计算结果进行评价,结合实测径流资料,分析了最小生态径流满足情况及流域上游水利工程建设带来的可能影响。结果表明:穆棱河各月径流分布呈"双峰"型;本次推荐的年内展布计算法计算的最小生态径流过程可使河流在丰水期处于"中"、枯水期处于"好"流量状态,对维持河流生境稳定和生态健康更有利;实测来水条件下的枯水期最小生态径流满足情况明显好于天然的,近10年河流生境条件较好;P=95%来水年,河流径流长期小于最小生态径流;奋斗水库建成后,各典型年下仅各别月份的最小生态径流不能保证,但缺水量相对较少。研究成果对推动穆棱河流域河流水生态保护工作有一定的指导意义。     

袁河流域宜春保留区动态纳污能力计算

研究不同设计水文条件下袁河流域宜春保留区的动态纳污能力,为水环境管理提供决策依据。运用一维稳态水质模型,设计流量采用3种取法：取不同保证率最枯月流量、取不同频率年枯季平均流量、取流量历时曲线中特枯期等5个水期平均流量（简称FDC取法）,分别计算了宜春保留区的COD和氨氮纳污能力。计算得不同保证率最枯月流量（50％、75％、90％保证率）的纳污能力逐渐减小,不同频率年枯季流量（平水年、偏枯年、枯水年）的纳污能力逐渐减小,FDC取法的5个水期纳污能力各不相同。结果表明3种取法都体现了纳污能力的动态性,但FDC取法是最好的方法,可计算年内不同水期的纳污能力,反映了纳污能力的季节性变化。     

利用作物模型估算农业需水量的探讨

探讨了利用作物模型估算农业需水量的方法,在对DSSAT模型进行充分校正和验证的基础上估算了石家庄山前平原区农业需水量,并分析了其时空分布,以及农业需水量在不同降雨典型年份的变异性.模型计算结果显示石家庄山前平原区多年平均农业需水量为15.7亿m3,枯水年份与丰水年份农业需水量的变异率超过了50%.     

蒙江流域生态径流量的定量计算

我国河流生态需水研究主要集中在北方地区,对南方湿润地区的河流关注较少。以蒙江为例,运用最小月平均流量、改进的7Q10、NGPRP、逐月最小生态径流量等方法计算了八茂站的最小生态径流,并通过与Tennant法对比分析,选择逐月频率计算法计算了八茂站的适宜生态径流,最后通过几组数据的分析,提出蒙江八茂站的最小生态径流量和适宜生态径流量的参考值分别为22.6亿m3和45.5亿m3。     

基流分割方法研究——基于辽河流域中下游地区

河川基流作为地下水的主要排泄方式之一,对于地下水资源量的估算有着重要的意义。利用辽河流域中下游地区泉太、王宝庆、八棵树水文站2003-2008年天然日径流资料,分别采用数字滤波法(Lyne-Holick法、Eckhardt法)和滑动最小值法对辽河流域中下游的地下基流量进行分割计算,分析3种方法的优缺点,以期得到较好的基流分割计算方法,进而评估这3个水文站的地下基流量。主要结果包括:3种方法能较为准确的分割出地下径流量,但Eckhardt滤波法的基流分割结果最为准确且能很好地反映地下水径流规律;辽河流域3个水文站的地下径流指数BFI约为0.60,其中枯水期BFI约为0.63,丰水期BFI约为0.55。