美国科罗拉多州河道内流量保护计划及借鉴

人类大量用水减少河道内流量导致河流断流、水质恶化和生物多样性下降等生态环境问题,如何合理利用河流水资源,在社会经济发展和河流保护之间取得平衡是当前全球面临的重大课题.西方发达国家普遍重视环境保护,在保护河道内流量方面也积累了较为丰富的立法和实践经验.美国科罗拉多州将保护河道内流量纳入该州产权体系,以政府持有河道内流量水权的方式进行保护,在协调人类活动与生态环境保护方面取得了良好的效果.文章简要介绍了科罗拉多州河道内流量保护计划的主要内容及取得的成绩,深入分析了该计划的特点,以期对我国河道内流量保护提供借鉴和参考.     

国内外河流生态修复研究进展

随着社会的高速发展,人类活动对河流生态系统造成的不利影响逐渐显现,河流生态修复的理念应运而生.介绍国外河流生态修复理念和工程技术的发展历程,20世纪30年代-20世纪50年代是以污水处理和河流水质保护为主的生态修复理论雏形阶段,20世纪50年代-20世纪80年代是以“近自然河道治理工程学”为主要理论基础的生态修复理论形成阶段,20世纪80年代后河流生态修复的重点拓展为河流生态系统恢复,相关修复实践全面展开.阐述我国河流生态修复的现状及实践,自20世纪90年代我国开始河流生态修复技术的探索,目前在水质净化、生态河堤建设、生态景观设计和新材料应用等科研领域取得了大量成果.提出应该从河流特点、生态学过程、河流流域等方面综合考虑,开展河流生态修复研究.     

生境模拟法在黑水河鱼类栖息地保护中的应用

为了解黑水河鱼类栖息地适宜性状况,研究行之有效的栖息地保护方案,采用基于河道内流量增加法(IFIM)原理的栖息地模拟方法,使用RIVER2D二维水动力学及栖息地模拟软件,以黑水河干流苏家湾水电站坝址至公德房水电站坝址河段为例,进行水动力模拟和鱼类栖息地适宜性模拟,通过加权有效栖息地面积(WUA),分析适宜物理栖息地的数量、质量和分布情况,评估研究河段的鱼类栖息地适宜性状况并探究存在的主要问题。结果显示,公德房库区河段水域面积较大,大部分河段适宜性指数较高,有效栖息地面积较大;减水河段河道内流量较小,大部分河段水深较浅,有效栖息地面积小,需要开展河道生境修复;在此基础上,研究了增加生态流量(坝址处多年平均流量的10%、12.5%、15%)条件下的改善效果,以及固定生态流量(坝址处多年平均流量10%)条件下进行河道整理的改善效果。经比较分析,提出了黑水河生境修复可采取河道整理为主,结合优化生态流量的保护方案。     

挪威水电开发与生态环境保护的经验与启示

挪威水电开发历史悠久,在长期的发展过程中,积累了丰富的水电开发技术和管理经验,形成了成熟完善的管理制度和法律体系,保障了水电开发科学有序进行。为减缓水电开发对生态环境的不利影响,挪威通过设定严格的环境影响评价和许可论证制度,建立环境保护基金,规定最小河流流量等措施维护河流生态健康,促进了水资源的可持续发展。挪威以本国廉价的水电资源开发促进了高耗能工业的发展,获得了强有力的国际市场竞争能力,为国内经济发展奠定了稳定基础。本文总结了挪威水电开发过程中生态环境保护方面所取得的经验,以期对我国水电的建设和发展提供借鉴和参考。     

挪威水电开发与生态环境保护

挪威水电开发历史悠久,在长期的发展过程中,积累了丰富的水电开发技术和管理经验,形成了成熟完善的管理制度和法律体系,保障了水电开发科学有序进行.为减缓水电开发对生态环境的不利影响,挪威通过设定严格的环境影响评价和许可论证制度、建立环境保护基金、规定最小河流流量等措施维护河流生态健康,促进了水资源的可持续发展.挪威以本国廉价的水电资源开发促进了高耗能工业的发展,获得了强有力的国际市场竞争能力,为国内经济发展奠定了稳定基础.总结了挪威水电开发过程中生态环境保护方面所取得的经验,以期对我国水电的建设和发展提供借鉴和参考.     

长江流域典型支流生境健康评价

河流生境健康的准确评估可以为河流生态系统的保护与修复提供重要依据。以长江流域典型支流雅砻江、赤水河、乌江以及汉江为研究对象,对各支流的生境状况进行调查评估,探索影响不同支流生境状况的主要因子,从而为长江流域河流生境保护和修复提供支撑。从河流物理生境形态、河流岸边带生境和水环境特征3个方面选取了10个指标,构建河流生境评价的指标体系。基于该评价体系,2017年8-9月对4条支流的162个断面进行了调查并对河流生境进行了综合评估。评价结果表明,雅砻江、赤水河、乌江、汉江的河流生境综合指数（RHI）分别为124.7、158.5、137.8、135.5,其中赤水河评价等级为“优”,其他河流评价等级均为“良”。人类活动、河岸植被覆盖、河道蜿蜒度等是影响各支流生境变化的主要驱动因子。建议强化支流国土空间管控,建立自然保护区,对具有重要生态服务功能的支流河段开展生态修复。     

黄河下游湿地演变与实测径流相关性研究

探索不同类型河道湿地面积与水文站实测径流量的相关性，为黄河流域生态保护修复和管理工作提供支撑。选择黄河下游花园口-利津河段为研究对象，基于1986、1990、2000、2010和2020年5期遥感解译黄河下游湿地的类型、面积和格局，分析湿地动态变化及原因，结合黄河下游重要水文站实测径流量数据，探索黄河下游不同类型河道湿地面积变化与径流相关性。结果表明：（1）河流水面湿地为黄河下游河段湿地的主要组成部分，占湿地面积的45.9%~65.9%；（2）黄河下游河段的湿地面积从上世纪80年代至今虽然呈现萎缩趋势，面积减少约35.6%，但萎缩速度在不断减缓，湿地面积逐渐趋于稳定；（3）黄河下游游荡型、弯曲型和顺直型河段的湿地面积与径流量的相关性存在差异。游荡型和弯曲型河段河流水面面积与流量均呈正相关关系，但变化幅度不同，顺直型河段河流水面面积受流量的影响较弱，游荡型、弯曲型河段和顺直型河段滩地面积随径流量增大而减少，减少幅度各有差异，3种河段在不超过某一流量下，河流湿地的面积保持稳定，而超出一定流量范围后，湿地总面积均增加。     

呼玛河生态评价与生态红线的研究

本文分析了国内外采用鱼类完整性评价河流生态系统的方法,提出确定河流生态评价的系统完整性与生物多样性的保护目标;按自然河流受人为因素胁迫产生的问题与结果,将河流分为原始生态河流、次生生态河流、演替生态河流、片断生态河流、人工生态河流、衰竭生态河道等生态类型。研究提出以鱼类为指示生物,综合鱼类物种濒危程度、优势种群残存状况以及关键生境和生境要素情况,确定河流生态评价标准。研究基于2003年呼玛河自然保护区综合考察报告和2014年鱼类与水生态保护调查资料,确定呼玛河为次生生态河流类型,主要特征为指示鱼类种群比较齐全,但处于衰退或濒危状态,优势鱼类种群发生变化,生物多样性已处于普遍性受到胁迫状态,干支流水系和产卵场等关键生境保持完整,污染、非法捕捞、挖沙等零星工程是呼玛河生态胁迫的主要因素。为保护呼玛河生态系统完整性、生物与生态类型多样性,划定了呼玛河保护生态红线,提出了抢救性的保护对策。     

松花江梧桐河生态修复工程鱼类栖息地模拟及调查

通过对松花江一级支流梧桐河中下游河道栖息地模型模拟和实地鱼类调查,分析了修复工程丁坝的水动力变化对鱼类栖息地的改善作用。基于流量内增加法(IFIM),应用水生生物栖息地模型(River 2D),考虑鱼类栖息地的流速、水深、遮蔽回水面积比3项指标,定义栖息地为差、中、良3个等级,模拟从小到大4个不同流量条件下顺直河道和丁坝河道鱼类栖息地等级的分布及变化,并通过实地鱼类调查数据验证修复工程丁坝对鱼类栖息地质量的改善情况。结果表明,在不同流量条件下,顺直河道和丁坝河道鱼中等级栖息地占84%以上;从生态流量到多年平均流量的过程中,顺直河道和丁坝河道不同综合适宜性指数(Combined Suitable Indexes,CSI)等级的栖息地面积变化较大,其中两者CSI差等级的栖息地面积占比分别减少4.9%和4.8%,顺直河道CSI中等级的栖息地面积占比升高4.9%,丁坝河道CSI中等级的栖息地面积占比下降6.0%,丁坝河道CSI良等级的栖息地面积占比从0%升高到10.8%;当流量大于多年平均流量26.42 m~3/s时,各种等级的栖息地比例变化不大,多年平均流量对鱼类生长而言是最佳下限流量。从2016年和2017年9月两河段的鱼类调查情况来看,丁坝河段鲫(Carassius auratus)和蛇鮈(Saurogobio dabryi)的平均体重和平均体长更大,模拟和实测数据一致,说明丁坝在一定程度上改善了鱼类栖息地的质量。     

水库渔业生物学研究的某些进展

最近十余年国外在水库生物学的研究上取得明显的进展,本文仅就与渔业利用密切联系的关于水库饵料基础的形成和生物生产规律方面作扼要的介绍。水库按形态特点可分为河川型、湖泊型和中间型三类。河川型水库系由河流筑坝淹没河道和河谷而形成的,库形狭长,其上游区的生物情况和河流相似,下游近坝区情况接近于湖     

湟水流域水生态保护与修复研究

研究湟水流域水生态现状和保护与修复措施,加强湟水流域水生态保护,维持黄河尤其是黄河上游流域及青藏高原和黄土高原-川滇生态屏障生态安全。湟水干流、大通河梯级开发集中,河流纵向连通性遭到严重破坏,且大部分水电站是引水式小水电站,枯水期水电站下游河道脱流现象严重,河流水流连续性及横向连通性遭到破坏,河流生态功能严重下降。根据国家及黄河流域对湟水流域生态保护定位及要求,在湟水流域水生态状况评价及问题识别的基础上,明确各区域(河段)水生态保护目标,提出了湟水上中下游水生态保护与修复总体布局、重要断面生态需水指标及保障措施和重要湿地、重要鱼类栖息地等保护与修复措施体系。     

乌东德水电站库尾栖息地水力生境优化调度

金沙江乌东德水电站库尾河段是乌东德、白鹤滩水电站栖息地保护体系的重要组成部分，该河段受上游观音岩、金沙以及桐子林等水电站非恒定流下泄影响，河段流速、水深等水力条件变化频繁且复杂，河段栖息地保护功能和效果难以保障。为调控栖息地保护河段水位变幅和流速，改善鱼类产卵适宜的水力生境，采用MIKE21进行模拟计算，研究在3―4月裂腹鱼类产卵期对上游梯级下泄流量过程和下游乌东德水库运行水位的控制要求。结果表明，从水深适宜度看，在3―4月特定流量条件下，乌东德水电站运行水位应在974.0～974.5 m；为营造较为适宜的流速，裂腹鱼类产卵繁殖期间，乌东德水电站库水位应维持在974.5 m附近。当上游梯级下泄流量时段内变幅小于1 600 m3/s，下游乌东德水库库水位保持在974.0～974.5 m，可控制河段水深在0.5～1.5 m、流速在1.5～2.5 m/s的适宜阈值区间变动。研究可为进一步提升乌东德库尾栖息地保护河段功能及其保护价值提供技术参考。     

导流式移动床生物膜反应器流速选择及流态分析

水力条件对反应器内生物膜的生长及流态形式起着决定性作用。实验分别用0.15,0.25,0.35 m/s的水流流速对内径为44 mm的管状生物膜反应器进行水力冲击,观察不同生物滤料的挂膜情况,并利用计算流体力学软件对导流式移动床生物膜反应器流态进行数值模拟。结果显示,在低流速的水力冲击下,生物滤料的挂膜效果最好,平均厚度约为70μm,且不同结构生物滤料的挂膜情况无明显差异;反应器的模拟曝气速度为0.6 m/s时,其内部的综合流动及挂膜效果最佳。因此可知,生物膜的生长情况与同种材质生物滤料的结构形状无关,但与滤料所处的水力情况有关,膜厚度随着水流速度的增大而减小;移动床生物膜反应器的曝气量大小及结构形状是影响其流态的重要因素。本研究可以为此类反应器的设计与高效运行提供基础数据。     

陆基水产养殖技术的研究

一种由小系统大组合方式集成的新型陆基水产养殖设施 ,小系统由养殖池、水处理池等组成 ,形成各池独立的水体环流运转系统。合理的池体结构和水流工艺设计 ,以及有效的物理和生物净化方式 ,使再循环水量达到 99% ,每立方米水体的载鱼量达到 5 0kg以上 ,具有节电、节水、环保、高效等特点 ,该技术属国内领先水平。     

The role of the UK conservation agencies in protecting river flows

Abstract An outline is given of the scale and nature of special wildlife designations in the UK river network, the general approach of the UK conservation agencies to their evaluation and management, and the specific way in which impacts of river flows are handled. The need for a holistic ecological and biodiversity view of water resource impacts on river systems is stressed, within which the specific needs of individual species, such as Atlantic salmon, Salmo salar L., can be framed. An approach founded on the provision of a natural flow regime within a natural physical channel not only provides the most suitable conditions for characteristic riverine wildlife to flourish but also provides the best local defence against global climate change. Arguments are made for a future focus on the generic evidence base for flow targets and its strengthening through strategic and demonstrably fit‐for‐purpose research. The practical constraints to an approach based on protection of the natural flow regime are discussed. Ultimately, transparent separation and consideration of what river ecosystems really need, and what can realistically be provided, is the key to shared ownership of the water resource dilemma.     

基于连续流动分析仪测定海水中挥发酚的方法研究

为优化海水中挥发酚的检测工作,也为今后本方法的标准化提供科学依据,并为检测机构的科技人员测定海水中挥发酚的工作提供参考,研究采用SKALAR San++型连续流动分析仪在线测定海水中的挥发酚。实验结果表明:在0~0.100 mg/L线性区间内,该方法具有较高的精密度和准确度,其最低检出限为0.002 mg/L;采用该方法和经典方法同时测定4个样品,测定结果相对标准偏差为2.21%~4.65%,均小于5%,表明两种方法结果无显著性差异。研究表明该方法快捷、简便和绿色环保,值得进一步研究、推广和应用。     

清江梯级发电与生态均衡优化调度研究

鉴于清江梯级水电站联合调度运行尚未考虑河流生态需求的现状,导致自然径流过程发生极大改变,采用逐旬频率计算法,确定清江梯级生态流量区间范围,进而在梯级发电调度的基础上,引入径流生态离差系数,建立发电与生态均衡优化调度模型,并提出了基于粒子群算法的模型解算方法,构建调度方案的发电与生态综合评价指标体系,对比分析清江梯级2008-2010年优化调度方案。结果表明,发电与生态均衡优化调度方案在梯级发电量仅减少1.85%的情况下,径流生态离差系数提高6.81%,梯级生态溢水量减少57.66亿m~3,梯级生态缺水量减少3.92亿m~3,生态调度效果显著。研究成果可为当前长江大保护与清江流域环境保护背景下清江梯级联合调度运行提供科学依据与决策支持。     

Drainage basin morphology: a starting point for balancing water needs, land use and fishery protection

The drainage basin, including the coastal zone, may be seen as a large-scale system of interlinked natural resources and ecosystem services which support human activities on land and in the sea. Social and economic activities in the drainage basin have to be consistent with the hydrological and ecological needs for human well-being. Proper attention must also be paid to the impacts of these factors on ecosystems further downstream. A macro-scale ecosystem approach to a basin has to consider: (1) direct uses of water both instream and after extraction when pollutants may be added to the return flow; and (2) indirect use of water for agriculture and forestry where the river may be depleted as a result of evapotranspiration from land surface, crops and trees. Both uses have repercussions on the quantitative flow and quality of water, which may damage water-based instream ecosystem services. The present paper addresses relationships between different types of human intervention in a drainage basin and their consequences. Two analytical models are introduced: (1) a conceptual model which distinguishes between urban and rural water uses, and their respective tools; and (2) a conceptual model for handling spatially ordered land/water use segments subject to different types of interference. Finally, the present paper comments on the need to develop methodologies for cross-disciplinary dialogue, and for balancing water needs, land use and fishery protection.     

横断面概化对河道内生态需水计算的不确定性评估 ——以云南昆明海口河为例

河道生态需水是维持河流生态系统健康的水量基础,计算方法的准确性成为影响生态需水的关键因素。湿周法是一种基于流量与湿周关系的水力学模型,在确定两者关系时多采用与实际河道断面有差异的概化断面计算,可能导致生态需水计算的不确定性;评估不同河道断面概化方法的影响,对指导断面概化具有十分重要的意义。基于云南昆明海口河实测大断面资料,采用4种常见断面概化方法计算了生态需水。结果显示:(1)河道横断面概化对湿周法生态需水的计算结果有显著影响,4种断面概化方法得到的河道生态需水差异显著,生态需水结果最大相差88.29倍;(2)与未概化结果相比,三角形概化法得出的生态流量偏差最高,可相差13.65 m^3/s,矩形概化法得出的生态流量偏差最低,最低仅相差0.81 m^3/s;(3)断面概化对生态需水的影响程度还受拐点判别方法的影响,斜率法计算结果均大于曲率法,其中三角形概化方法受拐点判别影响最大,两种方法的估算结果相差11.65 m^3/s,矩形概化不同拐点判别结果仅相差0.08 m^3/s。研究表明,在湿周法计算生态需水的应用中,断面概化方法对结果的影响显著,且不同概化方法的影响程度不同,合理概化断面在湿周法中是可行的,综合考虑了生态流量和湿周合理性,推荐采用矩形对海口河断面进行概化。     

Freshwater biodiversity conservation through source water protection: Quantifying the potential and addressing the challenges

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