成都市生态需水量研究

为了解成都市生态需水量变化规律,从城市生态需水量的概念出发,对生态需水量进行分类,总结出成都市生态需水量主要包括生态基流需水量、绿地需水量和环境卫生需水量。以2010年为计算水平年,经计算成都市生态需水总量达55.54亿m~3,其中河道内生态需水量每月基本保持稳定,河道外生态需水量与绿地需水量呈正相关关系;从生态需水量年内变化趋势来看,当年年末至翌年年初,需水量增加较快,而区外来水、区域降水与生态需水量变化趋势存在一定的时间差,在年初和年末水资源不能满足生态用水需求,可能存在缺水情况。     

径流季节变化对清水河河道生态环境需水量的影响

[目的] 估算清水河河道生态环境需水量,为保证清水河发挥其正常生态功能以及流域内水资源的合理配置提供依据。[方法] 通过对清水河流域用水情况实地调查,在分析整理多年水文统计资料的基础上,考虑生态用水安全,根据清水河径流随降水时间的季节性变化特点以及流域多年水文变化特征,在空间上选取清水河干流的不同断面计算河道生态环境需水量。针对需要满足河流不同生态功能要求,分别采用Tennant法、面积定额法,90%保证率最枯月水量法等方法计算河道基础生态需水量、蒸发需水量、输沙需水量以及水体自净需水量。[结果] 清水河河道生态环境需水量包括基础生态需水量、蒸发需水量、输沙需水量及水体自净需水量,年需水总量上游段为6.29×10⁶ m³,中游段为6.57×10⁷ m³,下游段为1.65×10⁸ m³。[结论] 清水河河道生态环境需水量与泥沙含量和水质有直接关系。泥沙含量高是清水河河道生态环境需水量高的最主要因素。     

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。     

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。     

南方暖湿地区河流生态环境需水量估算

以广东省鹤山市沙坪河生态环境需水为研究对象,从河流水资源规划、开发利用过程中涉及到的生态环境需水问题出发,提出了暖湿地区河流生态环境需水量计算的方法,并计算了各项生态环境需水的数量和比例。其中:基本生态环境需水量0.79 m3/s;水面蒸发需水量0.05 m2/s;输沙需水量0.70 m3/s;稀释净化污染物需水量1.10 m3/s;水土保持需水量1.00 m3/s。沙坪河生态环境需水总量3.64 m3/s,总生态环境需水量约占地表径流总量的38.6%,成果可用于水资源规划与开发利用。     

基于动态生态环境需水量的水土资源优化配置

为研究考虑生态安全的水土资源优化配置,以动态生态环境需水量作为生态安全控制手段,利用水文指数法计算动态生态环境需水量.以经济效益和社会效益相对最优为目标,建立水土资源优化配置模型,并采用改进的蚁群算法进行优化配置计算.结果表明,根据不同的生态环境需水量,可以计算出动态的水土资源配置结果,从3种生态需水状态条件下的运行结果可以看出,同一用地类型在不同生态需水状态下的变化趋势基本相同.以动态生态环境需水为控制手段进行水土资源优化配置具有一定的可操作性.有较强的现实意义.     

内蒙古鄂托克旗天然草地植被生态需水量研究

开展天然草地植被生态需水量研究,对维持草地系统生态健康和可持续发展意义重大。该研究以干旱风沙草原区鄂托克旗为研究对象,基于联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式及美国农业部土壤保持局推荐的有效降水量计算方法,对各草地类型的生态需水量和生态缺水量进行计算,并对不同类型天然草地生态需水和降雨资源之间的平衡关系进行分析。结果表明:全旗全年生态需水量在丰水年为2.94×10~9m~3、平水年为3.07×10~9 m~3、枯水年为3.10×10~9m~3;全旗生态缺水量在丰水年为2.72×10~8m~3、平水年为5.00×10~8m~3、枯水年为1.15×10~9m~3。草地中生态需水量由大到小依次为温性荒漠草原类、温性草原化荒漠类、低地草甸类、温性荒漠类、温性草原类。在整个生长季中,鄂托克旗各草地类型生态需水在3、6、10月为盈余状态,其余月份均为严重亏缺状态。鄂托克旗草地生态系统整体处于水分亏缺状态,尤其是惠农站代表区,在枯水年水分亏缺指数超过50%。低地草甸类草地缺水程度较严重,建议在该类型草地分布范围内发展人工草地,温性草原化荒漠类草地缺水程度较轻,建议在鄂托克旗适当发展。研究结果可为区域草地水资源高效利用和退化草原系统恢复重建提供理论依据。     

基于生态环境功能分区的关中-天水区生态需水量测评

为了解研究区生态功能区内生态需水的分布特征,明确区域水土资源利用方向和生态整治重点,以关中—天水区为对象,将RS和GIS技术结合,完成其生态功能区划指标体系的建立与功能区划分,利用植被和土壤生态需水测评模型对该地区植被—土壤复合系统生态需水量和空间分布规律进行计算和分析,并借助CA-Markov模型对各生态功能区2020年、2025年的单位面积生态需水进行了模拟预测。结果表明:关中—天水区生态环境功能区可划分为河道保护区、防旱抗旱区、农业种植区、植被保护区、水源涵养区和古城保护区6类;林地—黏壤土的生态需水最大,约为659.60 mm,草地—砂砾质壤土的生态需水最低,约为366.34 mm,极差为293.26 mm;功能区内林地、耕地、草地分布范围越广,生态需水量越大,其中单位面积生态需水量最小的为古城保护区,生态需水总量最小的为河道保护区;预测结果显示,2015年、2025年单位面积生态需水量最大的为植被保护区,2020年则为水源涵养区,而各年份生态需水总量最大的均为植被保护区。研究表明生态需水与土地利用方式和生态功能分区关系密切。     

干旱内陆河流域平原区生态环境需水分析——以新疆自治区台兰河流域为例

从干旱区台兰河流域存在的环境问题出发,在确定流域平原区生态环境需水类型的基础上,构建了台兰河流域平原区生态环境需水定量模型,估算了流域平原区生态环境的规模。计算结果表明,台兰河平原区最大生态环境需水量为4.146×108m3,最小生态环境需水量为2.372×108m3,最适生态环境需水量为2.983×108m3,分别占台兰河平原区水资源总量(8.121×108m3)的51.05%,29.21%和36.73%。在不考虑河流输沙需水量的情况下,台兰河河流生态环境需水量平均为1.440×108m3。在考虑输沙需水量的情况下,河流生态环境需水量平均为2.604×108m3。明确了在确定流域生态环境需水量时,必须考虑研究区环境状况和生态保护目标,从而在不同区域和用水部门间进行调配,并针对流域不同的生态系统状况和对应生态系统类型确定了面向生态的水资源合理配置方案。     

流域生态需水学科维度方法研究与展望

综合运用专家调查问卷、比较分析和统计学方法,系统研究了流域生态环境需水方法论与维度问题,分析了不同特征的流域如何选取和优化学科方法,从学科维度探讨了方法特征、使用范围、优选和发展趋势。结果表明,流域生态需水方法论可以从方法、学科、空间维度和程序维度4个方面进行研究。根据发展阶段和问题需求,目前学科维度重要性居于首位,重要性顺序为：学科维度（46%）〉方法维度（33%）〉空间维度（12%）〉程序维度（8%）。学科各子维度方法数量依次为：水文学方法（31%）〉生态学方法（28%）〉其他方法（21%）〉水力学方法（12%）〉综合法（8%）。比较不同学科方法计算同流域的生态需水量结果相对标准偏差均大于0.25,差异性较大。流域生态环境需水方法在学科维度层面呈现从单学科分析向多学科综合发展、从局部过程向全流域水文循环过程发展、从传统技术向数字流域技术发展的趋势。建议以流域水环境问题为导向,以流域生态系统管理和系统优化理论为指导,以生态优先和保证基流为基本原则,对于生态参数和科学方法进行科学筛选、整合与优化。     

基于河流生态类型划分的海河流域平原河流生态需水量计算

根据河流现有生态状况,首次将海河流域平原河流划分为干涸沙化、水质污染和生境破坏三种类型,并针对不同类型河流特点和修复目标,分别用植被需水定额法、75%保证率最枯月平均流量法、生物空间最小需求法和槽蓄法计算了生态需水量。结果表明,海河流域平原河流最小生态需水量为18.12亿m3,相当于流域多年平均流量的8.4%。最后将上述四种计算方法分别与Ten-nant法进行了比较。用植被需水定额法计算的干涸沙化型河流生态需水量结果约占多年平均径流量的2.4%～5.5%,远小于Tennant法的最小生态需水量;75%保证率最枯月平均流量计算的水质污染型河流所需的生态水量占多年平均径流量的百分比为15%左右,略高于Tennant法计算的最小生态需水量;用生物空间最小需求法计算的滦河生态需水量占多年平均径流量的百分比为6%,接近于Tennant法计算的最小生态需水量;槽蓄法计算的生态需水量结果与河流水量修复目标密切相关。总的说来,本文所采取的计算生态需水量的方法在海河流域是可行的。     

生态保护目标体系下海河流域湿地需水研究——以河北省衡水湖湿地自然保护区为例

随着当前海河流域水资源短缺状况不断加剧,流域内湿地面积迅速减小,生态环境日趋恶化,科学分析湿地生态环境需水量对该流域生态的保护和恢复具有重要意义.以海河流域衡水湖湿地自然保护区为例,根据研究区现状及存在的问题建立了3层次生态保护目标体系,结合湿地分类分级计算,选取植被需水量等8项指标,分析计算了不同层次生态保护目标下衡水湖湿地生态环境需水量,在此基础上,对研究区最小、最优以及最大几个典型状态下生态环境需水量进行了分析评估.分析结果表明,目前衡水湖湿地供水仅能满足生态环境最小需水量,与湿地现况基本吻合.该研究结果可为海河流域洪水资源利用与湿地生态保护和恢复提供科学依据,研究方法可为干旱半干旱地区湿地生态环境需水量的计算提供借鉴.     

民勤绿洲生态环境需水量计算研究

生态环境需水量是在特定的时间和空间条件下,为了维持和改善生态环境系统正常的生态结构与生态环境功能所需要的水资源量.从石羊河下游民勤绿洲的生态环境系统的特殊性和典型性出发,为维持和保护区域生态环境系统正常的生态功能,探讨区域生态环境需水量计算方法,提出适合研究区的生态环境需水量计算模型,并对研究区域生态环境需水进行定量化计算,得出2000年民勤绿洲生态环境需水量为4.07×108m3.     

青海共和盆地生态需水研究与计算

 针对水资源合理配置研究中生态需水所处的位置与研究意义,在总结前人研究成果的基础上,以青海共和盆地为例,对生态需水进行初步计算,得出:共和盆地河道外生态需水量为0.053亿m3,主要为人工林地所用,河道内生态需水量为3.523亿m3,共和盆地生态需水量共计3.576亿m3,占共和盆地总水资源量的54.79%。因此,生态需水在区域水资源可利用量中占有较大比重,应将其作为重要部分纳入研究区水资源配置中,对水资源进行重新分配;同时,研究区的生态环境建设措施应以恢复退化草场和改造乔木纯林为乔灌结合林为主。     

浙江省钱塘江流域生态环境需水量研究

从浙江省钱塘江流域现有的水资源开发利用中存在的生态环境问题出发,探讨了符合钱塘江流域生态环境特点的多年平均适宜生态环境需水内涵,并在此基础上,建立了河道内多年平均适宜生态环境需水和河道外多年平均适宜生态环境需水两个部分的计算模型.模型计算结果表明,钱塘江流域多年平均河道内生态环境需水量为1.59×10~(10)m~3/a,河道外生态环境需水量为6.70×10~9m~3/a,多年适宜生态环境需水总量为2.26×10~(10)m~3/a.研究结果可为浙江省钱塘江流域的生态环境保护、水资源的可持续利用以及湿润区生态环境需水研究提供决策依据.     

汾河中下游河道生态需水量研究

汾河中下游流域地处我国黄土高原干旱、半干旱地区,水资源短缺与生态环境矛盾十分突出,从水资源开发利用中的生态环境问题出发,构建了适合汾河中下游生态需水量计算模型。河流生态需水量是一个随着时段、河段的不同而发生变化的动态值,把汾河中下游以水文站分成5段,分别计算了不同水文频率年各河段生态需水量,把河道生态需水量分为河道蒸发、渗漏、自净、输沙需水量和基础流量,并根据它们之间的相互关系,界定了总生态需水量。结果表明,汾河中下游20%,50%,70%和95%水文频率年河道生态需水量分别为6.17×108m3,3.78×108m3,2.37×108m3,1.59×108m3;占流域代表年径流量的百分比分别为55.43%,61.97%,61.27%,88.15%,且占多年平均流量的百分比分别为73.68%,45.10%,28.27%,18.92%。要实现汾河流域的可持续管理,必需采取切实有效的措施进行水资源开发调控,分时段分河段地进行水资源的合理利用。     

石羊河流域河流系统生态环境需水量概算

通过探讨流域生态环境需水量概念及分析方法,概算了石羊河流域河流基础生态环境需水量、河流输沙需水量、流域湖泊湿地生态环境需水量和下游地下水合理补给需水量。结果表明:石羊河流域河流系统基础生态环境需水量为2.458 6×108m3,约占流域地表水资源来水量的16.93%;输沙需水量为5.30×108m3;流域湖泊湿地需水量为1.53×108m3,下游地下水补给需水量为1.758 6×108m3。生态环境需水量整合后,适宜的生态需水量约占水资源总量的36.49%~48.60%。     

河流生态需水量研究进展

探讨了生态需水的概念和内涵,归纳了国内外生态需水的计算方法,并对现有的计算方法进行了整理和分类。从目前已有的计算方法来看,还没有一种比较通用的能量化所有参数并反映各参数之间相互影响的估算生态需水量的方法。在生态水利工程建设与河流生态修复的前提下,以生态流速和生态水力半径等概念为基础提出的生态水力半径法有所创新,通过生态水力半径来推求过水断面面积,进而推求该过水断面生态流量是其核心内容。生境模拟法有着良好的应用前景,该法根据指示物种所需的生境条件模拟确定河流流量,对于维持合理的水生生物的生态需水量具有重要的意义。     

不确定性河道生态需水模型及其应用研究

以抛物线形过河断面河道为研究对象,通过分析河道过水断面流量与水力半径、流速等水文参数之间的相互作用函数关系,构建了生态需水模型,并对模型的计算结果的适用性和可靠性采用Tennant法进行验证。然后以浑河沈阳站为例进行不确定性河道生态需水量分析,并分析了计算结果的表达形式。研究表明:该构建的需水模型能够更好的结合河道实际情况进行客观、合理的河道生态需水计算,模型计算结果具有更强的适用性和可靠性。     

扎龙国家自然湿地生态环境需水量研究

湿地生态环境需水是指维持湿地生态系统生态平衡和正常发展、保障湿地系统生态水文功能和相关环境功能正常发挥所需的水量,以扎龙国家自然湿地为例,选取植被需水量、土壤需水量、生物栖息地环境需水量及污染物净化需水量为主要指标,估算了扎龙湿地生态环境需水量。按照湿地管理的需要,划分扎龙湿地生态环境需水量为5个级别,其中最小生态环境需水量为24 588×108m3,中等需水量为40 879×108m3,最大需水量为71 934×108m3。