河道基本生态需水的年内展布计算法

基于河流天然径流的变化特征和生态水文过程对径流的年内动态需求,提出了一种新的河道基本生态需水计算方法——生态需水年内展布计算法。该方法选取河流天然径流过程的特征变量来确定与量化同期均值比,并结合多年月均径流过程进行河道基本生态需水量的年内过程计算,弥补了传统水文学法以多年平均径流量的特定百分率或者天然径流量频率曲线上的特定保证率作为水文指标进行生态需水量计算的不足。以淮河干流的河道基本生态需水量年内过程计算为例,并同时与Tennant法、最小月均径流过程作对比。计算结果表明:在Tennant法的评价标准中所对应的河道状态与河道基本生态需水概念界定的生态功能目标相一致,并较好地体现了河流天然径流的年内丰枯变化过程,能够满足河流生态功能目标对径流的实际需求。本文方法计算结果较为合理,符合实际情况。     

淮河干流阜阳段生态基流估算研究

为了有效保障淮河干流阜阳段生态系统需水要求,根据淮河阜阳段鲁台子站1973—2017年实测流量资料,采用基流比例法、Tennant法、最枯月平均流量多年平均值法及90%保证率法,对淮河中游阜阳段生态基流进行了分析计算。综合对比分析各种生态基流计算结果认为,淮河阜阳段生态基流为67.17～201.52 m~3/s;除特枯年外,其生态基流保障程度基本能达到90%,结果比较符合实际。生态基流上限值占多年平均流量的32%,为了使河流健康状况达到更好水平,还需采取生态调度、跨流域调水等措施,实施引江济淮工程等,逐步提高生态基流值,从而保障生态环境安全。     

疏勒河流域生态需水量研究

采用Tennant法、近10 a最枯月实测径流量法、90%保证率法、月年保证率法分别计算了疏勒河流域的生态基流;对敏感生态需水(包括河流湿地生态需水、湖泊生态需水、重要水生生物生态需水),采用流域典型区进行计算。疏勒河流域生态需水即为其生态基流与敏感生态需水之和。在对上述方法进行比较、分析的基础上,得出的90%的保证率法即为疏勒河流域生态基流比较合适的计算方法。计算结果表明:该河流域生态基流的所需水量为河流90%保证率下的最枯月平均流量的23%,河流的湿地生态需水量为6.40亿m~3,湖泊生态需水量为0.14亿m~3,重要水生生物的生态需水量为0.23亿m~3。在此基础上,通过计算得出疏勒河流域的生态需水量为6.77亿m~3。据此确定了疏勒河流域水生态红线和生态特征流量值,可为最严格水资源管理及水生态红线管理提供参考依据。     

河道基本生态需水的年内展布计算法

摘要：基于河流天然径流的变化特征和生态水文过程对径流的年内动态需求，提出了一种新的河道基本生态需水计算方法——生态需水年内展布计算法。该方法选取河流天然径流过程的特征变量来确定与量化同期均值比，并结合多年月均径流过程进行河道基本生态需水量的年内过程计算，弥补了传统水文学法以多年平均径流量的特定百分率或者天然径流量频率曲线上的特定保证率作为水文指标进行生态需水量计算的不足。以计算淮河干流的河道基本生态需水量年内过程为例，说明了计算过程，同时与Tennant法、最小月均径流过程作对比。结果表明：计算结果在Tennant法的评价标准中所对应的河道状态与河道基本生态需水概念界定的生态功能目标相一致，并较好地体现了河流天然径流的年内丰枯变化过程，能够满足河流生态功能目标对径流的实际需求。可见，生态径流年内展布计算法的计算结果较为合理，符合实际情况。     

改进的年内展布法在生态环境需水量计算中的应用

为弥补现有年内展布法不适用于季节性河流和无法避免极端水文条件影响的不足,对现有的年内展布法进行了改进。基于河道天然径流资料,将一年划分为汛期和非汛期,选取多年各月具有90%保证率的各月平均流量和多年各月平均流量,计算汛期和非汛期的同期均值比,根据多年各月平均流量和同期均值比计算各月河道内基本生态环境需水量。以博阳河控制站梓坊水文站断面为例,将结果与规范推荐的最小月平均流量法、流量历时曲线法、Qp法、频率曲线法4种水文学法及传统的年内展布法比较,并用Tennant法进行评价。结果表明:改进的年内展布法与流量历时曲线法取90%保证率对应流量时, Tennant法评价结果一致,但是改进的年内展布法一般用水期各月河道内基本生态环境需水量变化趋势更接近各月多年平均流量,符合水文情势变化,能更好地满足各月生态环境需水,可用于季节性河流,弥补了传统年内展布法不适用于季节性河流的不足,同时避免极端水文情况的影响。这也说明改进的年内展布法评价结果好于其他方法的评价结果。     

淮河城西湖蓄洪区洪水资源利用分析

研究引汛末淮河水入蓄城西湖蓄洪区,抬高城西湖蓄洪区蓄水位,对缓解淮河中游地区的干旱缺水问题具有重要意义。利用淮河润河集水文站多年的流量、水位资料和城西湖区天然来水流量资料,分析蓄水的可行性,并在拟建进水闸条件下,根据现状需水和预测需水,采用时历列表法进行径流调节计算,得到历年蓄水位和引淮水量,采用适线法计算出水位经验频率,在蓄水位为20.5 m时供水保证率可达到98.7%。对不同引水方案进行计算,推荐闸底板高程为19.0 m和过闸流量为100 m3/s的方案,最后利用Arc GIS进行蓄水模拟淹没影响,表明水位抬高至20.5 m的淹没区域变化小,蓄水方案可行。     

水文指数法确定河流生态需水

河流水文情势是河流生态系统的自然动力学特征，而径流情势是水文情势的重要特征。根据生物种群和环境因子之间的关系，从反映河流水文情势的径流情势中筛选水文指数，构建河流生态需水的计算方法。从径流情势中提取流量、频率、历时、发生时间、变化率5个水文指数确定河流生态需水。采用水文指数法实际计算了广东省河流的生态需水，并和Tennant法进行比较分析，结果表明，采用水文指数法计算河流生态需水是可行的。     

大凌河中游段生态需水量计算研究

根据大凌河中游段朝阳站以及大城子站1970-2013年实测流量资料,运用最小生态径流法和适宜生态径流法计算大凌河中游段适宜的生态需水量,并采用Tennant法对计算结果进行了评价。研究结果表明,采用平水期75%、枯水期80%、丰水期45%的保证率下的适宜生态径流作为大凌河中游适宜生态需水,将使得大凌河中游段生态环境到达一个极佳状态,有利于河流自身的生态健康和河流周围生物栖息地的保护。研究结果可为大凌河中游段生态保护和生态治理提供参考依据。     

基于生态水力半径法的贾鲁河生态需水量计算

介绍了生态水力半径法的计算过程,并以淮河的二级支流贾鲁河为例计算了中牟和扶沟两个水文站不同水文频率年对应的最小生态需水量。根据研究区域的气候、地理特征和流域范围内鱼类对流速的要求对Tennant法的计算标准进行修正,并使用修正后的Tennant法对中牟和扶沟水文站最小生态需水量的计算结果进行验证。结果表明,生态水力半径法得到的中牟站丰、平、枯水年和扶沟站丰、平水年最小生态需水量计算结果是合理的,扶沟站枯水年最小生态需水量多数月份无法满足Tennant法设定的最小值,可用Tennant法计算结果代替。该方法更多地考虑了河流水文水力学特征和河流生态系统中水生生物对栖息地的要求,具有更强的生态学意义。     

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。     

确定河道内适宜生态流量的几种水文学方法——以沙颍河周口段为例

适宜生态流量是保障河流水生态系统健康的重要变量,合理评估适宜生态流量具有现实意义。以淮河流域典型河流沙颍河为研究对象,基于沙颍河周口水文站44年天然日流量数据,运用常用的5种水文学方法计算沙颍河的适宜生态流量,通过比较5种水文学方法在计算适宜生态流量方面的优劣发现:在水量需求方面,Q50_Q90法水量需求最大,Tennant法水量需求最小,Q50_Q90法会加重"三生"用水矛盾;在水文节律模拟方面,Tessman法、月流量变动法和Lyon法较Q50_Q90法和Tennant法有明显优势;在月流量满足率方面,Tennant法和Lyon法满足率最高,其中枯水期Lyon法满足率最高。综合考虑水量需求、水文节律和满足率三方面因素,Lyon法在计算沙颍河这类季节性河流的适宜生态流量结果最为合理。     

金沙江流域云南片水文极小值演变及生态基流保障分析

基于金沙江流域云南片内主要支流1968—2017年水文径流极小值及年月平均流量数据,采用一元线性回归、Mann-Kendall等分析其极小值演变特征,采用Tennant法及地区经验综合分析其河道生态基流,并对其生态基流保障程度进行了评价。结果表明:东北区、西北区为年极小值对应每100 km~2产流高值区,滇中区为低值区,地区差异显著,东北区年径流极小值呈现显著波动减少趋势,滇中区、中北区及西北区变化趋势不一;主要支流平均仅有47%的年份生态基流得到全部保障,53%年份水文极小值低于生态基流,其中东北区及西北区保障程度较高,滇中区保障程度低;预计东北区受天然来水影响、西北区部分河流受水利水电工程调度影响,生态基流保障压力将逐步加大,滇中区除昆明、曲靖部分河流生态基流保障程度将逐步得到改善外,其他大部分河流将持续处于高压状态。     

大通河流域生态流量确定及预警方案研究

生态流量是维护河流生态健康和功能的重要基础和保障。以大通河流域青石嘴站、天堂站、连城站、享堂站的长序列径流资料作为基础数据,采用基流比例法、Tennant法、最枯月平均流量多年平均值法、90%保证率法和7Q10法计算大通河流域生态流量,同时研究流域生态流量预警方案和预警流量控制指标。结果表明：基流比例法计算结果更具全面性和合理性,可以反映各年际各时段的流域生态流量;大通河流域生态流量的流量范围为多年平均流量的11%~35%,相应的青石嘴站、天堂站、连城站和享堂站的生态流量分别为5.57~17.73 m³/s、8.68~27.61 m³/s、9.08~28.88 m³/s和9.39~29.89 m³/s,经过保障度分析,各水文站全年生态流量保障度达到90%;依据确定的生态流量,将生态预警划分为蓝色预警、橙色预警、红色预警3个等级,并制定预警方案,该方案可以提高流量监测的可靠性和准确性,优化水库调度,维护生态环境健康。     

汾河中游河道生态流量分析

针对汾河中游河道生态环境受到破坏、生态流量不足的问题,选择兰村和赵城断面为研究对象,采用水文学及水力学等6种计算方法对比分析汾河中游河道的生态流量,并进行了保障性与计算结果合理性分析。结果表明：两个断面的生态流量有相同的变化规律,1、2及12月份生态流量很小,3月份生态流量较大,总体上汛期生态流量大于非汛期;在1996年之前,两个断面生态流量的年际保障率总体较高,1997-2008年保障率下降,2008年之后呈波动增大趋势;年内保障率波动变化,但兰村断面3月份保障率较高,赵城断面3月份保障率很低,应重点考虑3月份汾河中游河段的灌区用水及水库蓄水对下游河道生态系统的影响。对比6种方法的计算结果,逐月频率法不适用于汾河流域, 1、2、12月份生态流量推荐采用Tennant法计算结果,一般用水期的计算推荐Q_p法,汛期推荐年内展布法,3月份兰村断面推荐湿周法、赵城断面推荐Tennant法,推荐方法计算的逐月生态流量过程能够反映年内不同水期的丰枯变化,可为汾河中游生态修复工作提供参考。     

基于博弈论可变集模型的节水型社会建设评价

节水型社会建设评价的研究是制定相关节水政策与措施的基础。在节水型社会建设评价的过程中,既存在清晰信息,也存在模糊信息。根据这一特点,结合陈守煜教授的可变集理论,运用博弈论组合主观与客观权重,提出了一种基于博弈论可变集的节水型社会建设评价模型。利用该模型对洛阳市节水型社会建设情况进行评价,并与模糊综合评价法、模糊物元法、TOPSIS法和VIKOR法的结果相对比。结果表明:洛阳市节水型社会建设呈现一种发展向上的趋势,节水情况越来越好,可变集模型与其他评价方法相比具有更高的准确性与合理性。     

南方季节性缺水河流逐月保证率设定法的改进

改进计算生态基流的逐月保证率设定法以适用于南方季节性缺水河流。构建逐月保证率设定模型,综合分析各类影响设定保证率因素,构建模型评价指标体系及评价标准,耦合AHP与熵值法求解指标组合权重,运用模糊综合评价法求评价值,并通过对比Tennant法、年内展布法等耦合最终适宜生态基流过程。以秦淮河流域为例,将计算结果与传统逐月保证率设定法计算结果对比,验证了改进方法的可靠性与优越性。     

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RVA阈值区间集成的河道内生态需水计算与应用

在对河道生态需水特点进行分析和总结的基础上,提出了基于变化范围法和多种水文学法计算成果的河道内生态需水计算方法——下包线法,建立了考虑径流资料精度的评价体系。结合一致性审查、河道内生态需水计算和评价,构建了考虑径流非一致性的河道内生态需水计算框架,并应用于陕西省引汉济渭工程。结果表明:河道内生态需水过程具有波动性、季节性、时效性和区间性；在生态需水阈值区间内,下包线法同时满足维护河道生态和保证兴利效益的目的,可在较高生态需水标准基础上进一步压缩生态需水总量；下包线法和Tennant法中Tennant-好、Tennant-差所得生态需水过程分别为引汉济渭工程理想、适宜和最低生态需水过程。     

基于河流功能的Tennant法改进及其应用

在计算河道内生态需水量方面,传统Tennant法存在局限性。基于河流功能的量化计算,从计算时段标准、特征流量、综合影响因子等方面对Tennant法进行改进,提高了模型的实用性。用改进的模型计算黄河花园口、高村、艾山三站的生态需水量,并用其他方法的计算结果进行了验证。结果表明:改进的Tennant法计算结果更为合理,兼顾了生态需水的众多影响因素,有利于生态保护和维持河道持续健康发展。