赣江下游河道适宜生态需水量计算

受气候变化及人类活动的影响,赣江下游河道生产生活与生态用水的矛盾日益增加。本研究采用Tennant法和生态流量阈值法分别计算外洲断面生态需水量,并采用基于四大家鱼为生态保护目标的湿周法进行筛选比对,确定赣江下游适宜和较适宜的生态需水过程。结果表明：Tennant法和生态流量阈值法计算得到的年均适宜生态需水量分别为845.44m³/s、1 041.30m³/s,占外洲断面多年平均径流的40%左右;年均较适宜生态需水量为626.60m³/s、561.16m³/s,占外洲断面多年平均径流的27%左右,为赣江下游适宜生态需水量的预留提供依据。     

基于改进水文比拟法的新丰江生态流量计算

为减小水电站开发对下游河道生态环境的影响,以广东韶关新丰江为例,用改进水文比拟法计算流量,同时用水文学法进行生态流量计算。结果表明：运用改进水文比拟算法能较准确获得新丰江干流丰城、狮石滩、涧下和银潭4座水电站的月平均流量(分别为20.57 m³/s、21.80 m³/s、22.54 m³/s和22.97 m³/s);4座电站生态流量最终取值分别为3.62 m³/s、3.63 m³/s、3.73m³/s和3.93 m³/s;其生态流量的月满足程度均在99%以上,能满足设计保证率。研究成果可为新丰江等中小河流水资源开发利用与生态系统保护及中小河流水电站生态流量计算提供参考。     

径流引水式小水电生态-发电协同优化模型及应用

以湟水河流域的湟乐水电站为例,基于自然水流范式计算河道内适宜生态流量和生态基流,以生态流量为主要约束建立径流引水式小水电生态-发电协同优化模型,利用NSGA-Ⅱ算法得到引水发电流量的Pareto解,研究成果对指导径流引水式小水电的生态调度和运行管理具有重要指导价值。结果表明：滑动t检验法诊断西宁水文站年径流量时间序列的突变点是2000年,经还原后得到1956—2000年多年平均天然径流量为41.3 m³/s;适宜生态流量在年内枯水期、平水期和丰水期展布的同期比分别是0.60、0.41和0.42,达到了“极好”标准;以传统Tennant法“一般”标准确定的非汛期生态基流为4.13 m³/s、汛期生态基流为12.4 m³/s;采用生态-发电协同优化模型计算多年平均来水条件下湟乐水电站的年发电量为634.29×10⁴ kW·h,枢纽下泄流量均满足减水河段生态流量需求;多年来水条件下湟乐水电站等效减排6 323.9 t CO₂,电站的减排生态效益为188.45×10⁴     

径流变化特征分析及生态需水保证率评估

采用M-K法对径流序列进行趋势分析和突变检验,以突变前序列作为计算生态需水的依据;其次采用Tennant法、最枯月平均流量法、Texas法和7Q10法计算生态需水;在此基础上,计算各断面全序列生态需水保证程度,并结合典型年过程进行具体分析。以淮河干流息县、王家坝、鲁台子、蚌埠4个关键断面为研究对象。结果表明,4个断面径流序列分别在1980年、1984年、1977年、1989年发生突变;非汛期的生态需水值分别为16.2、33.6、106.5、124.4 m³/s。     

黄河流域甘肃段河道生态需水阈值的探讨

研究河道生态需水阈值对于提升河流生态系统多样性、稳定性、持续性及河道生态需水管理具有重要意义。针对黄河流域甘肃段河流断流、水污染严重及泥沙含量高等水与生态环境问题,依据30个水文站1956—2016年的河流月径流资料,采用年内展布计算法确定生态基流量,并与自净需水量、输沙需水量按照“取大”原则整合为基本生态流量;采用逐月频率计算法确定目标生态流量。综合基本生态流量与目标生态流量分布特征,获得年内河道生态需水阈值,对其进行等级评价并分析满足程度。结果表明：年内水量较枯、较丰时段黄河干流河道生态需水阈值分别为74.78～393.29 m³/s、595.35～1 108.84 m³/s;玛曲至上诠段支流分别为8.97～26.81 m³/s、30.16～156.20 m³/s;上诠至安宁渡段支流分别为0.64～11.93 m³/s、3.50～124.61m³/s;安宁渡以下段支流分别为5.67～7.76 m³/s、14.77～30.53 m<...     

水库生态流量核定及保障措施研究

为推动江河湖库生态保护治理,以乌都河英武水库为例开展了生态流量核定及保障措施研究。英武水库作为乌都河干流的龙头水库,是流域内唯一的大型水库,其工程建设运行对下游水生态系统的结构和功能具有显著影响。在分析其坝下河段用水需求的基础上,综合采用水文学Tennant法、水力学R₂-Cross法等生态需水分析方法,结合坝址上下游梯级已批复的生态流量成果,综合研究确定英武水库生态流量以及保障措施。结果表明：按照取外包最大值的原则确定工程初期蓄水期和运行期,每年11月至次年3月下泄生态流量不应低于1.45 m³/s, 4～10月下泄生态流量不应低于2.9 m³/s。研究成果可为维持英武水库下游河流形态和基本生态功能、复苏乌都河流域生态环境提供参考。     

径流变异对滹沱河流域水库生态调度的影响

分析了滹沱河中上游径流变异情况并计算了河道生态流量,通过构建岗南-黄壁庄梯级水库供水及生态多目标优化调度模型,并采用NSGA-Ⅱ求解多种情景方案,探求入库径流变异对水库生态调度的影响。研究结果表明：小觉站和平山站径流分别在1983年和1979年发生变异,流域径流整体呈显著下降趋势;利用频率众值法、Tennant法和年内展布法计算的河道理想、适宜及最小生态流量对应的年生态需水量分别为9.85亿、5.85亿、3.23亿m³;农业灌溉及生态需水缺水率随来水频率的增大而显著增大;入库径流下降趋势显著且发生变异,致使变异后不同水平年水库调度的供水保证率均有所降低;农业灌溉需水和生态需水矛盾显著,枯水年农业灌溉供水率降低4%可提高12%的生态供水率。     

石羊河流域生态基流估算研究

生态基流是维系河流基本生态环境功能、保障生态系统稳定和生态用水控制的前提和依据。文章选取石羊河流域九条岭、红崖山水库2个水文站多年实测天然径流数据作为基础资料,采用Tennant法对石羊河生态基流进行了估算。结果表明：石羊河流域两站最小生态基流分别为1.01、0.77m³/s;通过Tennant法对比分析,得出两站最小和好状态生态基流分别为0.97、3.86m³/s和0.77、3.07m³/s。综合分析得到石羊河流域九条岭、红崖山水库生态基流下限值分别为0.83、0.42m³/s。研究结果对促进流域水资源高效利用,河流健康发展具有重要借鉴依据。     

玉龙喀什河水利枢纽工程中生态流量的研究与应用

生态流量是维持河流生态基本功能,控制水资源开发强度的重要指标,自然或越接近自然的水文过程,对保护河流生态系统最为理想。玉龙喀什水利枢纽工程当建成后,在发挥各类效益的同时,需考虑河道所需的生态流量。通过BBM法、Tennant法、最小月平均径流法、生态水力学法这四种方法确定的生态流量。计算成果表明,在4—7月鱼类产卵需水敏感期应采用BBM法计算所需生态流量,从4月月均10. 77m3/s逐渐增加到7月月均159. 46m3/s,可充分满足鱼类产卵敏感期的需水,其余各月采用BBM法、Tennant法、最小月平均径流法、生态水力学法计算后的外包线来作为生态流量。这种采用不同计算方法得出所需生态水量,对不同计算方法的优缺点进行"取长补短",将水资源利用最大化高效化。依此,为今后水利工程确定生态流量提供借鉴。     

大汶河汶口段生态基流计算分析

根据大汶口水文站1955—2013年径流资料,通过采用基流比例法、Tennant法、最枯月平均流量法和Texas法等多种水文学法计算,结合河道径流年内分布特点、综合对比分析各种生态基流计算结果,认为:基流量为0.84~13.0 m3/s能更好地代表该区域各年型不同水期的河道生态需水,其生态基流保障程度除特枯年份外均能达到90%以上。     

基于四大家鱼栖息地模拟的汉江下游生态流量研究

梯级水库运行显著改变了河流自然水文情势,对河流水生态系统产生不利影响。选择四大家鱼作为汉江下游的指示物种,考虑四大家鱼对栖息地流速和水深的喜好性,构建了产卵期和生长期适宜度指数曲线,采用River 2D水动力模型,模拟了不同流量下四大家鱼适宜栖息地状况的变化,提出维持四大家鱼产卵期与生长期需求的生态流量及高流量脉冲。结果表明：汉江下游四大家鱼产卵期最小和适宜生态流量分别为1 310,3 520 m³/s,每年提供至少2次持续时间不低于3 d、流量不低于1 310 m³/s的高流量脉冲,以刺激四大家鱼自然产卵,增加产卵规模;生长期最小和适宜生态流量分别为441,1 520 m³/s。与Tennant法和实际生态监测对比,River 2D水动力模型计算结果较为合理可靠。但与历史实测流量过程比较,产卵期生态流量满足率不高,需择机实施汉江中下游梯级水利枢纽联合生态调度,提高生态流量满足程度。     

永定河官厅下游段生态基流估算研究

根据永定河官厅水文站1956年～2016年61 a实测月径流资料,采用Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法、基流比例法估算永定河官厅下游段生态基流。综合对比分析确定,永定河官厅下游段生态基流为2.05～3.93 m~3/s;结合生态流量与现状年河道实际流量进行对比,评估分析三种方法计算得出的河道生态基流的保障程度表明,基流比例法在该区域表现最好,而90%保证率最枯月平均流量法计算得出的结果偏小,Tennant法在计算永定河此类型的北方季节性河流有明显的不足。     

广东省河道生态基流定量分析研究

针对广东省咸潮上溯、水污染严重及水库、水电站建设对下游河道生态环境的影响等问题,以满足河流最基本的稀释自净功能、维持河道稳定及生物多样性为目的,综合国内外现有多种生态流量计算方法,对广东省典型河道断面的生态基流进行了计算分析。通过分析不同的方法(Tennant法、月保证率法、7Q10法、最小月平均实测径流量法)的优劣与适用性条件以及不同保证率下的计算结果,提出可以75%保证率下河道生态基流为标准,建议广东省河道生态基流量控制在诸断面多年平均径流总量的10%~21%。     

基于SWAT模型的无资料地区径流模拟及生态流量计算——以杨溪河为例

利用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型对武江流域2008～2013年的月径流量进行模拟,并根据犁市(二)站的实测径流资料对模型参数进行率定和验证;以武江支流杨溪河上的横溪、钓鱼台与银溪水电站3座梯级电站坝址为流域出口模拟得到其径流量,并以此为依据运用Tennant法计算各控制断面的生态流量.结果表明:SWAT模型对武江流域的径流模拟整体适应性较好,犁市(二)站率定期月径流模拟值和实测值的R~2和NS分别为0.77和0.91,验证期的R~2和NS分别为0.75和0.92;杨溪河上的横溪、钓鱼台和银溪3座水电站坝址处的多年平均流量分别为10.2m~3/s、11.7m~3/s和12.0m~3/s;根据模拟径流量和Tennant法,计算得到横溪水电站的最小、适中和最佳生态流量分别为1.02m~3/s、3.37m~3/s和5.40m~3/s;钓鱼台水电站的最小、适中和最佳生态流量分别为1.17m~3/s、3.82m~3/s和6.15m~3/s;银溪水电站的最小、适中和最佳生态流量分别为1.20m~3/s、3.91m~3/s和6.31m~3/s.     

吉林省伊通河生态需水量计算及分析

为研究吉林省伊通河生态需水量年内分配情况,采用流量历时曲线法分别对位于伊通河中下游的农安站及上游的伊通站的历史流量资料进行分析,得到伊通河农安站和伊通站的河道内最小生态需水量分别为4 693.66万 m³和303.52万 m³, 分别占年径流量的15.46%和4.80%;同时采用Tennant法和最小月流量平均法对伊通河最小生态需水量进行估算验证。Tennant法估算得到的最小生态需水量与流量历史曲线法较接近 。结果表明:在天然情况下,伊通河生态需水量的年内分配过程符合于实际水量分配过程,即多水时需水量多,少水时需水量少。农安段生态需水量可以有限地保护水生生物栖息地;而伊通段水生生物栖息地已经退化或贫瘠,需要采取措施对其进行保护治理。     

鄂尔多斯市七一水库下游生态需水量分析

文章以Qp法和Tennant法对鄂尔多斯市七一水库下游生态需水量进行分析计算,确定水库下泄生态流量,保证下游河道一定的生态环境用水,对于保护水库下游河道的生态环境具有重要意义。     

梯级小水电开发河流最小生态流量计算与保障研究

小水电在中国水能资源中占有重要地位,但在建设、运行过程中不可避免地对下游水生态环境造成不利影响,因此计算最小生态流量可减少小水电在运行过程中对下游水生态环境造成不利影响。以梯级小水电开发河流——东江干流为例,采用改进的Tennant法、Q_P法、经验法、频率曲线法和NGPRP法计算东江干流最小生态流量,在满足95%保证率的条件下,将上述5种计算结果进行对比分析,选择Q_P法计算得到的最小生态流量值232.81 m³/s作为最小生态流量下限值,同时选取改进的Tennant法和频率曲线法的内包线作为各月最小生态流量过程,并提出了确保东江干流最小生态流量的保障措施,以保证小水电及河流水生态系统健康可持续发展。     

基于径流频率和河道形态的生态流量分析方法

针对南方丰水地区中小河流,提出了一种基于径流频率和河道水力参数的河道生态流量综合分析方法,并在浙江省台州市永安溪的流域进行了实例计算。经分析,确定以柏枝岙水文站为控制断面的流域4～9月(鱼类产卵育幼期)的生态流量为21.4 m~3/s、10月至次年3月(一般用水期)为7.1 m~3/s。经与柏枝岙水文站特征径流量、Tennant法计算成果的对比分析,认为该方法计算的生态流量是合理的,既具有一定保证率概念,也兼顾考虑了河段水力生境需求,在生态资料积累不足、现场观测少的情况下具有较强的可操作性。     

旭龙水电站坝址径流计算分析

设计年径流计算是水电规划和工程设计中的基础工作任务。由于金沙江旭龙水电站坝址处无实测水文资料,需通过上下游和区间的水文站资料推求其坝址径流。基于重构的巴塘水文站和奔子栏水文站径流系列,分析对比了3种方法推求坝址径流的适用性。方法1采用奔子栏水文站扣除古学水文站流量和面积,再采用与巴塘水文站面积内插推求坝址径流;方法2利用坝址上下游的巴塘水文站、奔子栏水文站资料,采用面积内插推求坝址径流;方法3采用巴塘水文站流量,按面积比放大推求坝址径流。采用相邻水文站插补方法或水位流量关系插补方法重构了参证站巴塘水文站、奔子栏水文站1953～2018年的年、月径流系列。结果表明：上述3种方法得到的坝址多年平均径流量分别为321亿m³、329亿m³、317亿m³,计算结果相差较小;旭龙水电站坝址年径流统计参数符合地区变化规律,各水文站径流成果在地区上较协调。     

黑河干流引水式水电站生态流量计算

祁连山区水电站建设改变了下游河道的水文条件,枯水期减水河段出现断流,河流自净能力减弱,河道污染加剧,为了恢复祁连山区水生生物的生态环境,运用改进的Tennant法评价标准对年内展布法、改进年内展布法、逐月最小生态流量、NGPRP法4种常用的生态流量计算方法进行合理性检验,选用评价结果较好的NGPRP法与改进年内展布法,计算了莺落峡站各月最小生态流量,在此基础上,结合水文比拟法计算了黑河干流7座引水式电站各月最小生态流量。黑河干流各水电站最小生态流量各月均值为8.43～83.99 m~3/s,呈现先增大后减小的变化趋势,从1月开始逐渐增大,7月达到最大值,8—12月最小生态流量持续减小。