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。     

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。     

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。     

金沙江下游溪洛渡-向家坝梯级生态调度研究

金沙江下游区域是我国重要的珍稀鱼类保护区,随着梯级电站的修建,势必将对生物的生存环境造成影响。为了减少负面的生态影响,利用年内展布法和改进FDC法计算了最小生态流量和适宜生态流量过程。根据不同的生态流量约束,设置了4种约束方案:(1)工程规划约束;(2)年内展布法计算的最小生态流量约束;(3)改进FDC法计算的最小生态流量约束;(4)改进FDC法计算的适宜生态流量约束。并对建立的生态调度模型进行求解,计算结果表明:当设置最小生态流量约束时,各典型年的发电量基本都能达到最大值;当设置适宜生态流量约束时,各典型年的发电量都有所减少。各方案的拟合优度的计算结果表明,在适宜生态流量约束条件下,水库的下泄流量更贴近天然的入库径流。     

松花江支流梧桐河流域河流生态径流研究

研究河流生态径流,对维持河流健康、稳定具有重要意义。以梧桐河主要控制站-宝泉岭站1951-2013年逐月天然径流为基础,采用逐月次最小(大)值法、频率排位法分别计算该站最小(大)生态径流,参考RVA法,以逐月频率法计算河流适宜生态径流阈值,运用Tennant法评价上述计算值,并分析河流生态径流满足程度;同时,分析流域现状水资源开发以及未来水利发展对河流生态径流的影响。结果表明,频率排位法计算的最小、最大生态径流过程更利于维持河流生态健康和稳定;在非汛期的1-2月和12月,河流容易遭受极端流量条件,但大部分月份河流的流量条件对河流生境都是比较有利的;关门嘴子水库及关门嘴子灌区的建设会进一步提高河流水资源开发利用程度,同时宝泉岭站断面4-11月的最小生态径流和敏感期(4-8月)正常生态需水可能得不到满足,未来可尝试通过关门嘴子水库及细鳞河水库的综合调度,以确保下游河流生境尽量处在一个较为有利的流量条件下。上述研究成果可为未来流域科学开展水资源管理工作提供一定的参考和借鉴。     

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。     

基于多物种栖息地适宜度模型的河道生态流量确定方法与应用

【目的】河流栖息模拟法是计算生态流量的最常用最有效的方法之一,然而,传统的栖息地模拟多以单一指示物种构建栖息地模型进行栖息地适宜度评价,忽略了水生生态系统中的种间关系,不能代表河流整体的生境质量水平。【方法】本论文基于模糊逻辑法构建多物种栖息地适宜度模型进行栖息地模拟,建立河流栖息地质量与径流条件的定量响应关系,进而确定河流生态流量。【结果】以浉河信阳市区段为实例,基于多物种栖息地适宜度模型推求的河段适宜生态流量为160～260 m³/s,最小生态流量为60 m³/s,比以鲫鱼为单一指示物种的栖息地模型的推求结果区间更小。【结论】多指示物种的河流栖息地适宜度模型,能够考虑物种之间的竞争或促进对物种生长的影响,更有利于科学合理地确定河流生态流量。完善了河流生境评估理论体系,为河流水资源可持续开发利用提供保障。     

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。     

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。     

基于Mann-Kendall法对洞庭湖区三口入湖水量趋势性分析

根据实测资料,采用Mann-Kendall法秩次趋势性显著检验表征了松滋口、太平口、藕池口三口入洞庭湖的水量演变趋势,结果表明1959-2013年长江上游年来水、枯季来水和9-10月来水呈减少趋势,而荆南三口分流年入湖水量、枯季入湖水量和9-10月入湖水量减少趋势显著,其中藕池西支管家铺站来水量减少最多。     

非充分生态约束条件下水库生态调度模型研究

在不影响水库原有防洪及供水目标前提下,为了降低水库对河流生态系统的影响,针对部分调度模型存在调度结果满足最小生态流量约束而不满足适宜生态流量约束的情况,提出了以最小生态流量约束调度结果为基础,逐步向适宜生态流量约束靠近的非充分生态约束流量求解方法,并引入松弛变量,建立了生态保证程度与发电量的关系,通过对比Kmin法和Kmax-1法的Tennant评价结果确定水库生态调度的最佳平衡点,以此作为非充分生态约束条件下的尼尔基水库生态调度模型。结果表明,生态流量约束值还有很大的提升空间,不宜直接选取最小生态流量约束的调度结果作为调度方案;新的调度模型可以有效解决此类生态调度问题,给决策者提供更合理的调度方式,6种生态约束条件下的生态保证程度分别可提高60%、80%、40%、60%、70%、70%,电量损失率仅为2.01%、1.13%、1.28%、1.47%、2.16%、2.08%。     

玉符河干流生态适宜流量与生态补水效应分析

基于栖息地偏爱法,采用River2D模型,对玉符河流域进行鱼类栖息地模拟,根据栖息地数量(WUA)以及底栖生物完整性对玉符河的补水方案进行综合分析。结果表明:采取卧虎山水库下泄流量为2 m~3/s的方案,预测可使104国道以上的大部分河段恢复到最优状态的50%以上;在考虑南水北调引水状态下,采取下泄流量为4 m~3/s的方案,预测可使玉符河全部河段连通且生态系统恢复到中等偏上水平。为北方地区有水库供水的典型季节性河流的生态修复与保护提供了参考。     

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。     

北部湾经济区河流环境流量计算

叙述了河流环境流量的基本概念,并介绍了国内外四类计算方法：水文学法、水力学法、生境模拟法和整体分析法。通过水文学法、水力学法和考虑河流中鱼类的生态流速-流量法,对北部湾经济区河流环境流量进行计算。最后,对计算所得三种结果进行对比分析,确定生态流速-流量法计算结果25.75 m3/s,作为北部湾经济区河流——南流江的最小环境流量。     

重大人类活动对洞庭湖四口水系洪水特性的影响分析

依据长江干流水文站和洞庭湖四口水系（松滋、虎渡、藕池、调弦水系）各控制站实测数据,通过对比分析下荆江裁弯、葛洲坝水利枢纽和三峡水利枢纽等重大水利工程运行前后,四口水系分流分沙的变化,阐述重大人类活动对洞庭湖地区四口水系洪水特性的影响。结果表明,下荆江裁弯后四口分流分沙比明显减少,分流分沙量也呈递减趋势,四口分流分沙比的时间变化过程表现出不同特征。葛洲坝水利枢纽的运行对四口水系流量过程影响很小,拦沙作用也十分有限。三峡水利枢纽的蓄水对四口水系的分流分沙比影响较小,但分沙量大幅减少,洞庭湖湖区泥沙淤积量也大幅减少。     

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。     

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。     

变化水沙条件下三口入洞庭湖水量变化趋势研究

根据实测资料,采用肯德尔秩次趋势性显著检验(Kendall rank test)表征了松滋口、太平口、藕池口三口入洞庭湖的水量变化趋势,同时预测了三口分流量变化。结果表明未来荆南三口分流量将呈逐年减少趋势,预计到三峡水库运用后第5个10年(2043-2052年)与第二个10年(2013-2022年)相比,年平均入湖水量将减少64亿m3,2032年以前是三口分流减少较快的时期,占总减少量的85%以上,此后逐渐趋缓。     

蒲河流域沈北新区段生态需水计算

根据生态水文季节将生态需水分为枯水期、丰水期,分别计算这2个时期的最佳生态需水、适宜生态需水、最小生态需水。计算结果表明:蒲河流域沈北新区段枯水期的最佳生态需水量为3 905.03万~6 508.38万m~3,适宜生态需水量为1 952.52万m~3,最小生态需水量为650.84万m~3。     

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%.