塔里木河流域干旱区绿洲河道生境生态水权及其计量研究

界定了流域干旱区河道生境生态水权的内涵,并确定了其计量依据、计量内容和计量方法;基于主要源流出山口径流量以及干流阿拉尔站20世纪80年代以前径流量资料,利用Tennant法确定了塔河流域的河道生境生态水权的划分标准和计量模型,并计算塔河流域河道生境生态水权。结果表明,塔河流域最低河道生境生态水权为53.14亿m3/a,其中叶尔羌河流域13.31亿m3/a,和田河流域8.03亿m3/a,阿克苏河流域源流区13.04亿m3/a,阿克苏河10.98亿m3/a,干流7.78亿m3/a;塔河流域适宜河道生境生态水权为69.87亿m3/a,其中叶尔羌河流域20.06亿m3/a,和田河流域12.05亿m3/a,阿克苏河流域19.53亿m3/a,阿克苏河16.14亿m3/a,干流11.37亿m3/a。河道生境生态水权的年内分配主要集中在6—9月。     

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。     

塔里木河流域湖泊生态水权及其计量研究

湖泊生态水权缺失导致了流域湖泊生态环境问题;为此,首先从理论上,对流域湖泊生态水权进行内涵界定,并确定了计量依据、计量内容和计量方法,并构建了流域湖泊生态水权计量模型;塔河流域湖泊生态水权需求为7.642 9亿m3,其中叶尔羌河流域3.327 1亿m3,和田河流域1.442 7亿m3,阿克苏河流0.867 4亿m3,干流上游0.263 2亿m3,干流中游0.272 1亿m3,干流下游1.470 4亿m3;湖泊生态水权需求主要在源流,年内分配主要在6-9月和3-5月;而且,在湖泊生态水权需求中,湖泊蒸发生态水权需求占92.93%;这成为流域绿洲生态水权分配的基础。     

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。     

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。     

元阳哈尼梯田灌区生态环境需水量

从生态系统角度分析了云南省元阳县哈尼梯田灌区的生态环境需水量。将灌区生态系统划分为森林、村寨、梯田及河流4种生态系统,探讨了除村寨系统以外的其它3种生态系统类型的生态环境需水量计算方法,并对其生态环境需水量进行了初步分析计算。研究结果表明：云南省元阳县哈尼梯田灌区森林生态环境需水量为10229×104m3,占多年平均年降水总量的17.3%;梯田生态环境需水量为14817×104m3,占多年平均水资源量的19.3%;河流系统生态环境需水量为4574×104m3,占多年平均天然径流量的15.7%。生态环境需水是一个动态的值,随生态保护目标的提高或经济发展,其计算结果也将发生变化。     

天山北坡呼图壁河生态基流量估算研究

利用Tennant法、最枯月平均流量多年平均值法、90%保证率最枯月平均流量法和年型划分方法 4种生态基流估算方法对天山北坡呼图壁河的生态基流进行估算。结果表明:(1)Tennant法获得的生态基流量为一般用水期(10月-翌年3月)的最小生态需水量为0.055亿m~3,鱼类产卵育幼期(4-9月)的最小生态需水量为1.253亿m3;利用最枯月平均流量多年平均值法估算值为0.052亿m~3;利用90%保证率最枯月平均流量法估算基流量为0.072 8亿m~3;利用年型划分法估算生态基流量为0.166亿m~3。(2)对比4种方法可得利用最枯月平均流量多年平均值法估测值数值与实测值较接近,改进的Tennant法估测值不仅与实测接近,而且对年内用水可以进行更细致的划分,所以更适合用于反映呼图壁生态基流量。     

西藏拉萨河谷灌溉供需水分析

以拉萨河下游河谷地区为研究对象,依据1989-2010年拉萨、墨竹工卡气象站气象资料和Landsat卫星遥感影像提取的主要作物(青稞、冬小麦及油菜)种植面积,计算不同典型年份研究区总灌溉需水量;结合拉萨水文站1989-2010年径流序列资料,分析区域灌溉用水的供需平衡.结果表明:拉萨河谷地区的种植模式以粮食作物为主,河谷区种植面积在1990-2010年间增长约8%,作物种植结构没有发生显著性的变化.农作物种植面积的增加引致灌溉需水量大幅度增加,2010年的灌溉需水量达到16亿m³,比1990年增长约35%,青稞为灌溉需求最大的作物.河流径流量及灌溉用水需求的季节性变化存在差异,每年4-6月灌溉供需关系较为紧张,灌溉量占径流量近10%~20%,每年12月至次年4月正值河流枯水季,尽管该期间灌溉需水量较低,但对水资源造成的压力也是不容忽视的.拉萨河谷地区水资源供需关系较为紧张.     

秃尾河流域水沙突变及其驱动因素

由于近年来秃尾河流域入黄径流量和输沙量锐减,基于高家川水文站1956-2011年56 a实测水文泥沙数据,综合分析了流域水沙演变规律,采用滑动t检验法和Mann-Kendall检验法对年径流量和年输沙量序列突变情况进行了检验,利用建立水沙双累积曲线模型,定量估算了人类活动的减水、减沙量。结果表明:流域年径流量和年输沙量均呈显著减少趋势;高家川站年径流量序列和输沙量序列突变年份分别在1976年和1996年。人类活动是影响流域入黄水沙量锐减的主要因素,受人类活动影响,径流量减少49.45亿m~3,占累积总径流量的35.94%;输沙量减少3.07亿t,占累积总输沙量的86.42%。     

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。