利用MODFLOW模型计算分析济南市保泉生态需水量

基于济南市四大泉群最低景观流量和常年性喷涌喷涌约束奈件下的生态需水量是泉域岩溶生态地质环境良性循环发展的前提.根据济南泉域岩溶地下水系统特征,建立了泉域岩溶介质的三维可视化地下水流模拟数学模型,采用MODFLOW模拟裂隙岩溶介质地下水运动规律,趵突泉枯水期水位控制在27.6 m以上,四大泉群能够保证长年喷涌,同时在西郊增大开采量,并进行了回灌补源条件下的地下水、地表水联合调蓄模拟,提出济南泉域允许开采量不超过39万m3/d是泉域生态地质环境功能修复的前提,计算四大泉群最小景观流量为10万m3/d.     

利用MODFLOW模型计算分析济南市

基于济南市四大泉群最低景观流量和常年性喷涌喷涌约束条件下的生态需水量是泉域岩溶生态地质环境良性循环发展的前提。根据济南泉域岩溶地下水系统特征,建立了泉域岩溶介质的三维可视化地下水流模拟数学模型,采用MODFLOW模拟裂隙岩溶介质地下水运动规律,趵突泉枯水期水位控制在27.6m以上,四大泉群能够保证长年喷涌,同时在西郊增大开采量,并进行了回灌补源条件下的地下水、地表水联合调蓄模拟,提出济南泉域允许开采量不超过39万m3/d是泉域生态地质环境功能修复的前提,计算四大泉群最小景观流量为10万m3/d。     

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。     

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。     

济南单斜岩溶水系统资源潜力研究

通过对济南单斜岩溶水系统地质结构、含水层发育特征等的研究,分析了50年来地下水水位动态、地下水开采量、大气降水变化规律,综合研究认为,济南市区四大泉群泉流量由市区水位控制,其与两年大气降水量、开采量之间的关系极为密切,并可由此评价济南单斜岩溶水系统的资源潜力。研究表明,在生态水位的约束下,即控制市区水位27.5m与27.0m时岩溶地下水最大允许开采量为29.43万m3/d与30.94万m3/d,现状条件下泉域内不具备增大开采的潜力;采取补源措施后,泉域最大允许开采量能够达到40万m3/d。     

基于河流健康的浑河中下游河道生态需水量计算

河道生态需水量是河流生态系统健康的重要保障。随着社会经济的发展,浑河生态系统的健康受到威胁。以受流域水资源开发利用影响较大的浑河中下游河段作为河道生态需水量研究的重点区域,采用月保证率法和鱼类生境法计算中下游河道不同等级的生态需水量,通过Tennant法验证了计算成果的合理性。最终确定了浑河中下游河道最小、适宜和理想等级生态需水量,并分析了浑河河道生态需水量的特征。     

昆明市松华坝水源地水源涵养能力时空变化研究

水源涵养能力是水源地脆弱性诊断的重要指标之一。在对比直线分割、直线斜割和滤波3种基流分割方法的基础上,选取松华坝水源地径流区内4个水文站实测流量资料,用滤波法分割基流,并计算基流量和基流指数。结果显示,左支流冷水河上、下游平均基流指数分别为0.589、0.485,右支流牧羊河上、下游平均基流指数分别为0.528、0.484。此外,1954-1992年冷水河下游地区基流量呈显著减小的趋势,其余区域基流量减小的趋势不显著。水源涵养能力空间上表现为,冷水河流域的水源涵养能力较牧羊河流域强,两流域上游的水源涵养能力均较下游强。     

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。     

河道生态需水量计算方法及应用研究

首先对河道内生态需水计算方法进行了研究,采用Tennant生态环境状况评价等级标准对常用的五种生态需水量计算方法进行了评价。其次,分析了河流受降雨、污染物、水生生物三大因素的影响条件下的状态变化。将所研究的计算方法应用与丰乐河生态需水量计算。结果表明,丰水期(5-9月)河道生态需水量可采用多年同期平均流量的65%~75%计算;枯水期(10月-翌年4月)生态需水量可采用多年同期平均流量的40%~60%。实践证明,研究结果对于河道生态需水量计算具有重要参考价值。     

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。     

基于两阶段优化配置模型的济南泉域补给区灌溉水源置换研究

目前全球地下水能保持持续平衡的地区日趋减少,不合理农业灌溉成为很多地区地下水系统恶化的主要因素之一。济南市历城区地下水用于农业灌溉是当地地下水位下降的重要因素,对于济南泉域、白泉泉域喷涌有直接影响。针对研究区农业用水特点和水生态文明建设水源置换的要求,建立两阶段优化配置模型,将灌溉用水配置分为2个阶段,阶段一,以生态、节水和经济效益为目标,引入单位脉冲响应系数约束地下水利用量,实现区域地下水与地表水的合理配置;阶段二,以作物最大产量为目标,进行作物生育阶段水量配置和种植结构调整。结果表明,采取两阶段优化算法与用水结构调整后,可以有效减少地下水利用量,2011—2014年平均地表水与地下水用水结构由原来的3∶7调整为5.2∶4.8,较好地实现地下水源置换目标,同时地下水位计算值较实际年分别增加0.31、1.12、1.55和3.38 m,对保证泉域持续喷涌具有重要作用。     

堵河生态需水计算及保障研究

堵河生态环境状态逐渐恶化,亟需研究确定生态需水并采取合理措施予以保障.本文在对照分析4种生态需水计算方法的基础上,考虑实际条件后,选择应用广泛的蒙大拿方法计算堵河的生态需水.计算结果表明,堵河干流的生态流量应为16.4m3/s,霍河水库需要向下游河道保证的生态流量为0.75m3/s.此外,研究确定了堵河上水利工程的调控规则,用以保障堵河生态需水流量的实现.本研究对于堵河流域水资源保护与可持续利用、南水北调中线工程水源地保护以及竹山县积极构建生态园林城市,都具有重要意义.     

基于结构目标的水库生态调度模型与求解

传统水库生态调度中生态需水目标多采用基流方式,缺乏生物对天然水流形态和特征响应方面的信息,以致生态目标对生态系统需求的表征不够全面。因此,基于天然水流表征体系开展水库生态调度研究具有科学意义。基于黄河生态水文指标体系,提出了表征河流天然水流形态的结构化生态管理目标,并将该目标引入模型目标函数,构建了基于结构目标的水库生态调度模型,提出求解方法。通过实例研究发现,结构目标模型结果与流量目标相比,供水破坏率、生态破坏率有所增加,RVA改变度有所减少,保证出力与发电量变化甚微。可见,基于结构目标开展生态调度对恢复河流天然水流特征是可行的,且对水库原有的兴利指标影响较小。结构化目标中不同因子的权重关系对生态调度的效果影响较大,对不同河流或河段进行分时段差异化调节将是下一阶段研究的重点。     

基于模拟退火粒子群算法的水资源优化配置

为了缓解水资源供需矛盾、提高水资源利用率,并在水资源优化配置中探寻新的求解方法,构建了以社会、经济、生态效益为目标的综合评价函数,建立了基于模拟退火粒子群算法的优化配置模型.将模拟退火的思想引入基本粒子群算法当中,解决了粒子易陷入局部极小值的问题.以陕西省渭南市大荔县为研究区域,设置了地表水、地下水、其他水3种水源以及...     

基于解析-数值结合法的傍河水源地开采方案与地下水资源量分析

合理设计开采方案对傍河水源地地下水资源开发和避免环境地质问题的发生具有重要意义.以承德市四道河典型傍河地下水水源地为研究区,在明确区域水文地质条件的前提下,建立地下水流数值模型,运用仿泰斯公式和映射叠加原理计算出合理的开采井布局,数值法与解析法相结合得到最优开采方案,确定水源地地下水可开采资源量.结果显示,在研究区4个...     

基于水资源配置的水库群生态调度研究

为解决复杂流域水资源配置和水库群生态调度问题,以闸坝众多的沙颍河流域为研究对象,以流域关键断面的生态基流为基础,建立以“保证河道生态用水,优先生活用水”为目标的水资源配置模型。以近年用户的实际用水为基准年的需水水平,在丰、平、枯、特枯来水条件下,应用改进大规模线性规划方法求解,得到水库生态调度控制线和运行规则,以及地表水资源分配方案,并以枯水年85%来水条件进行验证。结果表明,与原常规调度相比,水库生态调度可充分利用可调水量的时空分布以及水库群的调控能力,更有效地提高沙颍河流域关键断面生态用水的保证率。研究为沙颍河流域水资源综合管理提供了技术支撑和决策支持。     

贾鲁河流域郑州段水域生态系统健康评估

为了确定贾鲁河流域郑州段水域生态健康的主要制约因子,以为水域生态系统修复提供参考,采用综合指标体系法,在环境保护部《流域生态系统健康评价技术指南(2013试行)》基础上,制定贾鲁河流域郑州段水域生态健康评估的指标体系,结合遥感解译、采样监测及实际调查数据,对区域内4个评价单元进行了水域生态系统健康评估。结果表明,贾鲁河流域郑州段水域生态健康整体处于"较差"水平,上游索须河和源头段水域生态健康状况优于中下游的市区段和中牟段,主要限制因子为河道连通性,其中市区段水质状况指数影响更显著;水域生态系统健康压力主要来源于水资源开发利用强度和生态需水保证率。贾鲁河流域郑州段水域生态修复应重点从补充生态需水、保障河道连通性和控制入河污染物3方面展开。     

塔里木河流域绿洲生态水权的流域分配研究

缺少绿洲生态水权流域分配及其研究制约了塔里木河流域绿洲生态水权分配纳入流域水量分配方案,影响了绿洲生态环境的维护与恢复重建;为此,首先明确界定了塔里木河流域绿洲生态水权的流域分配内涵,然后确定了绿洲生态水权的流域分配方法和模型,计算了塔里木河流域绿洲生态水权流域分配,主要结果表明:绿洲生态水权纳入流域水权初始分配是落实三源流和干流上中下游生态水权主体权责与客体分配的重要制度保障。塔河流域绿洲生态水权流域分配主要在叶尔羌河流域与干流中下游;年内分配主要在3-5月和6-9月。而且,适宜绿洲生态水权流域分配与绿洲维持恢复生态水权流域分配较高。这不仅是塔河流域绿洲生态水权流域分配方案确定的参考依据,也成为绿洲生态水权行政区域分配的基础。     

辽河河口湿地生态环境需水量研究

科学合理地确定辽河河口湿地的适宜与最小生态环境需水量是维持其生态系统健康的重要保障。利用3S技术提取辽河河口湿地覆被信息,将生态环境需水量的计算类型划分为消耗型和非消耗型,建立了适合辽河河口湿地的计算模型,并利用该模型计算了研究区2000、2005和2014年的生态环境需水量以及适宜生态环境需水量与不同降水频率条件下的最小生态环境需水量。结果表明,研究区适宜生态环境需水量为99 554.92×10~4m~3;多年平均降水条件下、75%降水频率下和95%降水频率下对应的最小生态环境需水量分别为20 220.13×10~4m~3、22 362.31×10~4m~3和24 314.98×10~4m~3。