基于湿周法的河道最小生态需水量多目标评价模型

以湿周与流量关系为基础,建立了基于多目标评价方法的河道最小生态需水量估算模型,以湿周最大和河道流量最小作为栖息地保护和水资源开发利用的目标,采用理想点法求解,以增江下游麒麟咀站为例计算河道最小生态需水量,并将该模型的计算结果与斜率法和曲率法的计算结果进行了比较分析。结果表明:增江下游河道最小生态需水量阈值范围为20.8～26.3 m3/s,相应的平均流速范围为0.42～0.44 m/s;模型计算结果比传统的湿周法适用性更强,且能较好体现生态用水和经济用水的均衡发展。     

西江干流敏感生态需水量研究

西江干流是珠江流域内最重要的鱼类产卵场分布区和鱼类洄游通道,其敏感生态需水可由控制断面的鱼类繁殖期适宜生态流量来确定。针对西江干流河道实际情况,选取迁江站和梧州站作为控制断面,依据西江鱼类产卵繁殖所需流速,采用生境模拟法估算西江干流迁江站、梧州站断面生态敏感期的适宜生态流量分别为1 722 m3/s、5 213 m3/s,敏感生态需水量分别为183亿m3、575亿m3,并利用Tennant法对计算结果进行了分析评价。该研究结果为西江干流的鱼类生境保护及水资源配置提供了技术依据。     

生态流速—临界水深法及在杜柯河中的应用

在归纳国内外河道内生态需水方法的基础上,提出了一种同时考虑河道信息和维持河道生态功能所需河流流速的生态需水计算方法（下简称生态流速—临界水深法）,并建立相应的流量与水深、流速的函数关系,重点推导了抛物线型过水断面下流量与水深、流速与水深之间的关系。以绰斯甲河支流杜柯河河道内生态需水为例,给出了计算过程,同时用Tennant法作为对比。结果表明：生态流速—临界水深法计算杜柯河壤塘站河道内适宜生态流量处于Tennant法所计算的适宜和最佳生态需水量之间,计算得出的最小生态需水量比Tennant法计算的最小生态需水量少0.06 m3/s。由于该方法考虑了生态流速（保护目标鱼类产卵所需流速）和临界水深(维持生境最低水深),以临界水深确定了最小生态需水量,以生态流速界定了适宜生态需水量范围,故所得的结果更接近实际状况。     

南水北调西线一期工程河道内最小生态环境需水量的研究

南水北调西线一期工程规划从雅砻江的支流达曲、泥曲和大渡河的支流杜柯河、玛柯河、阿柯河等河流调水40亿m^2入黄河上游支流贾曲,以缓解我国西北沿黄地区及华北部分地区干旱缺水问题。调水河流生态需水量的研究对调水工程的成功建设和运行具有重要意义,在分析该调水区河道内生态需水量主要是满足水生生物栖息地需水要求的基础上,采用将50％保证率时的河道内流量的30％作为最小生态流量的方法来初步计算各调水坝址处的最小生态流量,并利用Montana法对计算结果进行了评价。结果表明：采用本文计算的逐月最小生态流量,在4～9月份时,可以使河道内的流量状态处于中等水平,在10月份至次年3月份时,可以使河道内的流量状态处于非常好的水平,并在满足下游河道生态需水量的同时,达到工程对外调水量的要求。     

基于水生态保护目标的河道内生态需水量研究

生态水力学法计算生态需水量需要依据河流生境特征、水生生物保护目标对生境的需求等实际情况灵活应用。本文以楠溪江干流河道内生态需水量计算为例,分析自然条件下生境条件与标准推荐方法的差别,探讨针对水生态保护目标的河道内生态需水量综合确定的思路和方法。楠溪江干流水文情势、河势河型较为稳定,是洄游性鱼类香鱼的重要栖息地,生态需水量除可参照水文学、水力学方法确定外,还应分时段、分河段考虑香鱼洄游对水流条件的需求。本文提出的生态需水量以维持良好生境条件为目标,以满足基本生态需求为基础,可为流域水资源开发利用提供参考。     

随机流量历时曲线及其在生态流量计算中的应用

河流生态流量是生态水文研究的重要部分,其相关理论和计算方法一直是当前国内外学者研究的热点。尝试基于随机流量历时曲线计算河流系统的生态流量,给出了维持河流生态系统健康各等级流量的历时或频率,并进而估算生态需水,为流域水资源的合理配置提供参考。以松花江干流8个断面为例,研究结果表明,在随机流量历时曲线上基于Q97,10估算得到的最小生态需水量与7Q10法所得到的需水量数值接近且相关性好,而基于保证率P=75%的随机流量历时曲线可求得河道的适宜生态需水量。研究区内嫩江流域大赉断面以上河段最小生态需水量、适宜生态需水量分别为4.6亿m3和99.1亿m3,约占总水资源量的2.6%和56.2%;松花江下游佳木斯控制断面以上河道最小生态需水量、适宜生态需水量分别为79.1亿m3和388.9亿m3,约占总水资源量的13.4%和65.7%。     

竞争性用水河流生态流量确定方法研究

选择竞争性用水河流作为研究对象,针对目前存在的主要生态环境问题,以流域生态保护和高质量发展为目标,构建了不同生境目标需求的生态流量指标体系。根据代表物种与水文条件的动态响应关系,以特定历史时期为河流最佳状态的参照系统,综合利用栖息地模型和环境流量分类方法,建立了一种面向竞争性用水河流的生态流量确定方法。以伊洛河入黄口为例开展实例研究：多年平均条件下生态流量满足程度均大于85%,确定的伊洛河入黄口生态流量目标是合理、可行的,该方法确定的生态流量可以较好协调河流自然生态功能和社会服务功能的均衡发挥。     

沈阳市城市生态需水量计算与预测

采用Tennant法等计算方法,将沈阳城市生态环境需水量分为城市河道生态需水量,城市河湖生态需水量,城市绿地、植被生态需水量三部分分别计算.介绍了详细的计算情况和结果,对生态需水量预测的应用可以有效缓解沈阳市生态用水匮乏的现状.     

广东丘陵区小型河流生态需水量多种方法估算

目前国内河流生态需水量研究多针对干旱半干旱地区和生态已退化的河流,而较少研究南方河流,对广东丘陵地区中小型河流研究更是匮乏。广东水资源相对丰富,但水资源开发强度不断增大,加上水质污染,河流生态退化已成为亟需解决的问题。根据泗合水双桥水文站1980~2010年日径流和实测断面资料,采用6种常用方法计算了泗合水的生态需水量,并分析计算结果。结果表明,NGPRP法、最小月平均流量法、逐月最小生态径流法的结果相对较为理想,但全年采用同一个生态需水量不符合广东河流汛期水量充足生物繁育栖息地要求高,而非汛期河流水量少生物越冬栖息地要求低的自然规律。将汛期和非汛期的径流独立排频,分别计算两个时段的生态需水量,其结果可满足河流径流和生物繁育的自然规律。研究为估算广东丘陵地区河流生态需水量提供了思路和方法。     

汉江桥闸工程下游河段典型鱼种栖息地模拟研究

探究水利工程干扰下的鱼类生境变化特征是维护河流生态健康的基础性研究。以汉中平川段内汉江三桥桥闸下游10 km为研究河段,利用水文学法和栖息地模拟法计算了生态流量。建立了河段二维水动力学模型,选用宽鳍鱲为目标鱼种,依据其对水深和流速的适宜性曲线确定了流量变化下的生境面积,并采用生境质量分级分析了不同流量响应鱼类生境的变化特征。研究结果表明:两种方法计算出河流生态流量相近,分别为54.3和53.1m~3/s,最终适宜流量为47.8～54.3 m~3/s;在流量8.8～212.7 m~3/s时,相比中等和低质量生境,高质量生境面积随流量的波动更为显著,呈现先升后降的趋势,212.7 m~3/s以上流量的各级生境面积随流量变化较小;高质量生境多分布于两岸和冷水河交汇口,中等质量生境主要分布在河段下游;低质量生境位置相对不固定;研究成果可为桥闸运行和河流鱼类保护提供重要参考依据。     

计算河段最小生态需水的生态水力学法

水文学法与水力学法对河道生态需水量采用的方法都比较宏观，没有仔细考虑水生生物水力生境需求。本文提出了计算河道最小生态基流量的生态水力学法，该法是通过目标水生生物适宜的水力生境确定河段最小生态需水量，文章对河道水力模拟，水生物生境描述等理论进行了研究，同时结合目标水生生物对水力生境的需求，重点研究水深、流速、湿周、水面宽、过水断面的面积、水面面积、水温等水力生境参数；急流、缓流、浅滩及深潭等水力形态的指标表现形式。本文提出的生态水力学法具有直观、定量的特点，为河道确定生态基流量提供了一套较具体、可行的方法。     

长江中游典型河段底栖动物的物理栖息地模型构建与应用

考虑水生生物生境需求的物理栖息地模型被认为是评估河流流量变化对水生态系统影响的最可信的方法之一。本研究选取长江干流含有河漫滩的监利江段为实例,建立底栖动物各类群的物理栖息地模型,计算变化流量下栖息地适宜面积的时间序列,并据此进行生态流量决策。结果显示长江中游底栖动物最敏感的环境参数是流速,适宜范围为0～0.2 m/s;其次是水深,适宜范围为0～6 m。在考虑敏感环境参数的前提下,得出监利江段底栖动物的最佳生态流量为20 000 m3/s。三峡大坝蓄水后枯水期和平水期底栖动物适宜面积的低值部分减小,丰水期适宜面积增加。为了保护底栖动物栖息地,建议三峡大坝在防洪蓄水的同时能兼顾底栖动物的生态流量需求,调节枯水期和平水期的流量,让监利江段接近4000 m3/s,丰水期接近20 000 m3/s。在枯水年增大枯水期和平水期的流量,平水年增大枯水期的流量,丰水年减少丰水期的流量。本研究方法可以供长江其他河段目标物种的生态流量决策和生态修复方案设计参考。     

资料短缺平原河流的生态需水量计算——以通顺河武汉段为例

各类计算生态需水量的方法多需要长序列实测的水文或生境资料,无法直接适用于资料短缺的河流。在实测资料短缺的平原河流通顺河武汉段上布置10个典型断面,利用人为设定的多级试算流量来替代长序列实测流量,利用MIKE11软件模拟推求河道典型断面水力参数(河宽、水深、流速和湿周等)随流量的变化关系;在此基础上,依据平原河流滩槽明显的特点,选用水力学法中基于水力参数与流量间相关关系的湿周法和生态水力学法分别计算研究河段的生态需水量。计算结果表明,通顺河武汉段的河道基本形态得以维持和生物基本栖息地得以保障时的生态需水量应为26 m³/s。所提出的计算方案能较好地推求资料短缺地区平原河流的生态需水量,也可为类似河流的生态需水计算提供一定的参考。     

河流生态需水量研究综述

介绍了河流生态需水量基本概念的衍生过程、河流生态需水量的计算方法以及最新国内外的应用研究进展,讨论了几种常用计算方法如Tennant法、Texas法、生境模拟法以及整体分析法的适应性,总结了目前存在的主要研究问题。由于计算方法种类繁多,计算结果还需要一定的评价标准认可其有效性。最后结合我国水资源合理优化配置问题对今后河流生态需水量的主要研究方向进行了展望。     

黑河中游张掖城区段水生态治理方案研究

黑河为西北地区第二大内陆河,属"祁连山-河西走廊"水生态二级区。针对其河道基本生态需水不足、河湖面积萎缩、河流地貌及生境形态严重破坏、土地沙漠化加剧等问题,采用"Qp法"和"Tennant法"分析了河道最小生态基流和年内不同时期生态流量,确定了全年河道生态环境需水量,研究了黑河张掖市城区段水生态的治理实施方案,提出了适用于内陆河风沙危害严重区段的河(湖)水-生态河岸-滨岸带-防风固沙林带组成横向生态系统结构的治河模式和内陆河筑湖造境的生态治理模式。研究和实施效果表明:生态环境需水量的计算方法能够较好地适应黑河流域水文特征,提出的治河模式和筑湖造境治理方案对内陆河风沙危害区河道的水生态治理工程建设起到了示范效应,具有科学性和实用性,可为同类工程提供借鉴和参考。     

基于栖息地模型的新安江坝下生态流量研究

通过水力学模型与物理栖息地模型的耦合建立,揭示水文水力学与河流生物生命过程的响应关系,探索水生生物最佳生境所需的生态流量,为构建系统理论提供依据。基于物理栖息地模型,运用MIKE 21二维水力学模型模拟新安江坝下江段不同流量条件下的水深、流量分布,利用PHABSIM栖息地模型作出流量-WUA关系曲线,并得出虹鳟鱼适宜生态流量为160 m3/s,该值介于tennant评价标准极好与最佳之间,分析认为该计算结果更为合理,可为虹鳟鱼的保护和新安江水库的生态调度提供参考。     

北京市凉水河物理栖息地完整性评价

针对城市河流强人为干扰特征,从横向完整性、纵向完整性和垂向完整性3个维度选择了10个评价指标,引入信息熵对传统的灰色聚类评价方法进行改进,构建城市河流物理完整性评价指标体系。利用该方法对北京市凉水河物理栖息地完整性开展了评价,结果表明在监测的21个采样点中评价结果为好、较好、一般和较差的比例分别为19.1%、23.8%、33.3%和23.8%,造成凉水河物理栖息地完整性较差的指标依次为生态流量满足率、纵向连通性指数和河流蜿蜒度。导致凉水河物理栖息地完整性较差的突出原因为生态流量满足率低、闸坝较多及土地利用不合理,其中闸坝出现的周期性与物理栖息地变差的周期性相一致。     

面向河流生态完整性的黄河下游生态需水过程研究

提供适宜的生态流量对维护河流健康和支撑人类社会发展具有重要意义。尽管栖息地模拟法物理机制清晰、应用广泛,但对生物群落考虑不足、生命节律信号缺失等问题长期存在。以维护河流土著生物群落完整性为目标,本文将天然水文情势作为参照系统,结合栖息地模拟与水文参照系统特征值,建立了一种面向河流生态完整性的生态需水过程评估方法,兼顾指示物种生存繁衍和土著生物群落基本生存。黄河下游利津断面评估结果显示:利津断面年最小生态需水量119亿m~3,适宜生态需水量130～137亿m~3,涨水期需提供1～2次持续时间不低于7 d、流量不低于1220 m~3/s的高流量脉冲。对比历史实测流量过程与本文生态需水成果,发现利津断面水量充足,但流量过程不满足生态需求。黄河需加强水库群调度,协调径流年际和年内分布,塑造适宜的生态流量过程,并适时塑造高流量脉冲。