长江中下游河道生态流量研究

探讨了河道生态流量基本理论方法,针对长江中下游河道实际情况,选取宜昌站和汉口站作为控制性断面,采用改进河道湿周法计算长江中下游各河段最小生态流量,进一步根据鱼类产卵繁殖所需流速,估算了长江中下游各河段的适宜生态流量,并利用Tennant法对计算结果进行了分析评价。计算结果为,宜昌、汉口站断面的最小生态流量为2315m3/s3、124m3/s,分别占多年平均天然流量的16.7%、13.8%;宜昌、汉口站断面的适宜生态流量为8154.7m3/s1、6663m3/s,分别占多年平均天然流量的65.7%、73.6%。该研究结果为长江中下游的河流生态环境保护及水资源科学配置提供了参考。     

黄河北岸灌区内河流天然文岩渠生态流量探讨

以河南省北部引黄灌区内天然文岩渠为研究对象,通过分析对比国内外有关河道内生态需水量的研究方法,采用较适宜表现河流年内丰枯变化过程的改进逐月频率法,计算逐月不同保证率(50%、70%、75%、80%、85%、90%)条件下的河流生态流量,同时采用Tennant法、90%保证率最枯连续7日平均流量法(7Q10法)、逐月最小生态径流计算法以及多年逐月平均流量法进行对比。使用Tennant生态环境状况评价等级标准对多种计算结果进行评价,得出年内逐月最小生态流量:天然文岩渠丰水期(6—10月)最小生态流量为多年同期平均流量的65%~80%;枯水期(11月—次年5月)最小生态流量为多年同期平均流量的40%~50%。     

基于RVA法的河流生态基流过程研究

针对我国目前生态需水量研究难以反映河流水文情势自然涨落变化的问题,从河流水文情势的整体角度出发,采用IHA法分析了金沙江上游岗托至巴塘河段的天然水文情势特征,得到了该河段各指标的RVA阈值范围。在总结前人研究的基础上,对计算河流生态基流量的RVA法进行了改进,提出非汛期、汛前期和汛后期采用RVA目标差值的75%推荐河流生态基流量,主汛期采用RVA目标差值的50%推荐河流生态基流量。采用改进的RVA法计算了金沙江上游巴塘断面的生态基流过程,得到巴塘断面各月的生态基流量分别为39.5 m~3/s、42.5 m~3/s、33.0 m~3/s、74.2 m~3/s、124.4m~3/s、259.3 m~3/s、394.0 m~3/s、581.0 m~3/s、493.5 m~3/s、259.7 m~3/s、131.1 m~3/s、71.0 m~3/s,占相应多年月均流量的比例范围为14.0%~32.9%,并与Tennant法的结果进行了对比分析。结果表明,该方法能够更好地反映金沙江上游天然河流水文情势的动态变化特征,可为金沙江上游水电开发生态保护提供技术参考。     

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。     

考虑水文变异的漾弓江干流生态流量计算

气候和人类活动改变了河道径流的一致性,因此考虑水文变异的河流生态流量计算对保护河流生态系统具有现实意义。以云南省漾弓江为例,采用4种时间序列检验法对三义断面和金河断面1959～2019年径流序列进行突变检验,利用平水年逐月最小生态径流法和逐月频率年内展布法计算不同时期的生态流量,并用改进的Tennant法进行评价。结果表明：变异年份确定为1997年和2011年,计算得到两断面在天然状态、次天然状态、现状和不考虑水文变异条件下最小和适宜的生态流量,次天然状态的生态流量更利好河流生态系统,现状河流生态系统遭到了一定的破坏,不考虑变异的生态径流过程与天然状态接近。生态流量的确定应更多考虑天然状态的生态径流过程并参考次天然状态。最后提出了2020～2030年漾弓江生态流量保障工作目标及建议。     

海河流域河道最小生态流量研究

应用基于河流形态的河道最小生态流量计算方法,选取潘家口、滦县、石匣里、官厅、观台、楚旺及称钩湾7个控制断面对海河流域河道最小生态流量进行计算.该方法立足河流形态,将水位水面宽曲线突变点与维持一定生境(主要包括平均水深、流速等)综合考虑来确定临界流量.计算结果表明:7个控制断面的最小生态流量均值为5.84 m3/s,占多年平均流量的5.8%~10%;在最小生态流量下的水面宽率为43%~70%(平均为61%),平均水深为0.24~0.59 m,流速为0.24~0.34 m/s.这些计算结果与国际上已有的计算结果相符.根据流域相似性原理进行外推,计算了海河流域其他河道的最小生态流量.     

蒲河中上游河道最小生态流量研究

以蒲河中上游河道为研究区域,运用曲率湿周法对河道内2个控制断面的最小生态流量进行了推算,并与采用Tennant法的估算结果进行比较分析.结果表明:运用曲率湿周法推算的2个控制断面的最小生态流量分别为0.227、0.239 m3/s,占多年平均流量的9.83%和10.35%;采用Tennant法估算的河道最小生态流量为0.231 m3/8,占多年平均流量的10%,两种算法结果吻合较好.     

用改进湿周法计算河道内最小生态流量

在探讨总结国内外计算河道内最小生态流量(minimum instream ecological flow)方法的基础上,针对汉江流域的实际情况,选用改进湿周法对汉江上游石泉、安康和白河3个水文断面的最小生态流量进行定量估算。与Tennant法相比较,表明采用曲率湿周法计算的汉江上游河道内最小生态流量是比较合理的。计算结果为：石泉、安康、白河3个断面的最小生态流量依次为40,70,100 m3/s,分别占各断面多年平均天然流量的11.23%,11.08%,12.55%。     

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%。     

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。     

广西南宁市邕江河段生态流量研究

以广西南宁市邕江河段为例,采用湿周法、生态流速-临界水深法和综合法计算生态流量,并对计算结果进行合理性分析;通过Tennant法核实得综合法计算结果最优,由此确定广西南宁市邕江河段生态状况。结果表明,广西南宁市邕江河段生态流量为20.54~77.56 m³/s,比扣除供水和内河补水后剩余的流量小,满足邕江的生态流量;研究河段的生态流量占枯水期多年平均流量10%以上,表明该河段生态系统处于健康状态。研究结果可为流域的水资源开发、利用和修复提供理论依据,同时也为同类河段生态流量的推求提供参考。     

基于径流还原的桑干河生态基流及其盈缺分析研究

考虑到流域内水循环及降雨径流关系,通过对径流还原后,采用生态基流计算方法,确定桑干河生态基流量,进行桑干河生态基流分析。针对桑干河罗庄-固定桥、固定桥-册田水库逐年计算时,采取逐项还原法,逐项还原断面以上未实测到的水量,加上断面实测径流,还原为断面天然径流量。采用Tennant法计算桑干河生态基流量,并与最小月平均流量法的计算结果进行对比。Tennant法生态基流量多年平均计算值介于25%和50%频率年的计算结果,符合实际情况。通过对桑干河灌区引水与河道实测径流变化对比,发现其引水对河道生态基流起到了制约作用,需要采取措施来解决生态基流的缺水问题。     

鱼类产卵敏感期河流生态流速的分区分类阈值研究

敏感生态流量目标的合理制定是生态流量管理的重难点问题。针对目前敏感生态流量目标制定中存在的计算方法繁杂、关键参数缺乏等问题,本文以鱼类产卵期为重点,提出了分区分类河流敏感期生态流速和生态流量核算方法,制定了不同区域(东北、黄淮海、西南、长江中下游和东南沿海)、不同类型(按集水面积、山区河段和平原河段等划分)河流敏感期生态流速阈值。结果显示,全部分区分类推荐流速平均值为0.66 m/s,其中山区大站平均值为0.94 m/s、山区小站平均值为0.62 m/s、平原大站平均值为0.63 m/s、平原小站平均值为0.46 m/s。基于阈值核算了全国217个鱼类产卵生境保护河段的敏感期生态流量目标,并结合部分断面湿周法结果对阈值合理性与适应性进行了验证,验证结果表明相关阈值和方法适应于不同类型、不同规模河流,可为我国现阶段河流敏感生态流量管控提供参考。     

湖南重要河湖生态基流及敏感生态需水现状评价

为协调生产、生活、生态之间的用水关系,在湖南省洞庭湖水系主要河流(湖泊)选取生态基流(水位)和敏感生态需水断面,对其生态需水满足状况进行评价。根据实测及现场收集资料,在充分考虑湖南省主要河段重要控制断面及湖南省各主要流域、区域气候和水文特点的基础上,拟定了湖南省36个重要河湖生态基流、生态水位控制断面,8个重要河湖敏感生态需水控制断面来计算生态基流及敏感生态需水。计算结果表明:36个控制断面生态基流总体基本可以满足;8个典型河段敏感生态需水方面,柘溪水库、沅江常德段生态需水满足程度为优,东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖、湘江衡阳段、湘江湘潭段生态需水满足较好,生态需水为良好,但索溪水库的生态需水满足程度评价结果为劣。     

考虑水文非一致性变异的河道基本生态流量

考虑水文非一致性变异提出河道内基本生态流量阈值的计算方法与模型,并将其应用于湟水干流上游西宁断面进行例证。采用Mann-Kendal检验和滑动t检验进行水文非一致性变异综合诊断,经还原修正以水文变异前天然流量过程为基准,分别利用广义极值分布流量众值法、历时曲线法、改进年内同频率展布法计算河道内生态流量过程,取其外包线作为河道内基本生态流量阈值。结果表明,西宁站年径流量时间序列突变点是2000年,经还原修正,利用天然径流资料计算得到西宁站枯水期、平水期、丰水期的基本生态流量阈值下限均值分别是11.0、17.6和27.5 m3/s,阈值上限均值分别是17.0、35.6和56.0 m3/s。与已有结果对比,生态流量阈值计算方法具有一定的合理性,更加贴近具有季节性的湟水干流水文生态系统。     

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。     

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。     

河道生态基流生态经济价值及其时间变化研究

为了解决普遍采用单方水资源价值计算河道生态基流价值的缺陷,以及探索河道生态基流价值定量化计算新方法,采用水力学方法将河道生态基流从径流量中分离出来,并确定河道生态基流对应水面面积,进而采用当量因子法计算河道生态基流价值和并探索分析了河道生态基流价值的时间变化特征。以渭河干流宝鸡段为例进行研究,结果表明:渭河干流宝鸡段的丰水年、平水年以及枯水年的年平均河道生态基流量分别为5.82 m~3/s、3.59 m~3/s和2.76 m~3/s。近21 a来,该段河道生态基流价值在时间上总体呈下降趋势,该价值多年平均值为5.61亿元,单方河道生态基流价值为6.27元/m~3,单方价值与价值总量变化趋势相反。河道生态基流价值年内变化具有明显的周期性,总体呈倒"V"字型,汛期河道生态基流价值比非汛期大,单方河道生态基流价值与之相反。通过相同区域以及相近区域的河道生态基流价值研究成果以及价值变化特征的对比分析,证明研究成果较为合理。该方法可为河道生态基流合理保障提供定量化依据。