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。     

南通市引江调水对河网水环境改善效果的模拟

为客观评估南通市引江调水对河网水环境的改善效果,针对该地区进行了河网概化,建立了河网水量水质模型。利用该模型进行了各分区的调水水量分配计算,分析了不同轮次调水对河网COD、NH3-N浓度的改善效果。计算结果表明：通州分区和如皋分区在第2轮引水后水质得到明显改善,如东和海安分区在第4轮引水后水质得到明显改善。研究证实引江调水是一种改善水环境的行之有效方法,为南通市调水方案实施提供了科决策依据。     

大汶河流域水生态系统健康评价研究

以大汶河流域为研究对象,基于2016年10月流域水生态调查数据,采用综合污染指数法、鱼类完整性指数法、层次分析法分别对水质、鱼类、河岸带进行健康评价,并在此基础上采用层次分析法对大汶河流域水生态系统进行综合评价。结果表明:大汶河流域水生态系统健康状况整体较差,较差和极差状态的点位分别占总采样点的50.0%和41.7%,健康等级为一般的采样点位仅占8.3%。从不同评价内容来看,该流域水质状况较差,其中大汶河南支、瀛汶河南段和汇河支流水质最差,为劣Ⅴ类水;在鱼类完整性评价中,24个采样点中1个采样点为健康,10个采样点为亚健康,13个采样点为一般,分别占总点位数的4.2%、42.6%和53.2%,没有较差和极差的采样点;河岸带生境状况评价结果整体较好,未出现河岸带生境较差的采样点。     

引水济湖工程措施的生态环境影响评价方法

在湖泊引水方案和二维环境流体动力学模型影响预测计算结果的基础上,提出引水后湖泊环境生态影响预测评价方法:①从湖泊水景的自然度、自净(健康)度、景观度、亲水度、连通度5个方面,构造了引江济湖工程对湖泊生态-环境-景观综合影响指数评价法;②从水环境质量、生物多样性、防洪排涝、景观生态结构等方面应用质量指标法进行工程对湖泊健康综合影响评价。实例应用表明,两种评价方法可以对湖泊引水影响效果进行科学评价,结论也比较一致,为正确实施引水济湖方案提供了科学评估方法和依据。     

基于开源和节流的乌伦古河流域水库群生态调度

针对乌伦古河流域水资源短缺、灌溉挤占生态用水等问题,以生活、工业、灌溉、河道生态基流、河谷林草及补湖生态用水为调度目标,设置开源、节流方案集,建立了以生态缺水量和社会经济缺水量最小为目标的水库群生态调度模型,采用人机对话模拟优化算法求解模型。结果表明:各节流方案的河谷林草和补湖供水保证率能够满足设计要求,缓解了灌溉用水与生态用水间的矛盾,但2017现状水平年和2025远景水平年需水方案的灌溉保证率未满足设计要求;当开源+节流方案调水量超过1.0亿m³时,满足农业灌溉、河谷林草和补湖的供水保证率要求,消除了灌溉用水与生态用水间的矛盾;随着调水量超过1.0亿m³且持续增加,对河谷林草、补湖缺水量、破坏深度等影响不大,推荐1.0亿m³为最佳调水量。     

三门峡水库运行水位对湿地水文过程影响研究

通过对三门峡库区湿地生态系统的水文过程及主要影响因素的调查和分析,研究水库运行水位变化对湿地生态系统水文过程的影响及主要生态效应,为恢复和维持河流生态系统健康提供依据.研究发现,降低水库运行水位,库区湿地面积将大幅度减少,湿地生态需水供给受阻,湿地生境状况出现不利变化,部分湿地将丧失原有的生态功能;湿地生态系统的水文过程变化将导致湿地多样性和景观结构、格局发生明显变化,严重影响区域的景观格局和生态安全;水库运行水位降低,将使库区周边地下水位降低,使地下水的供需平衡更趋恶化.鉴于生态问题的复杂性,需要对运行水位的生态效应进行长期、全面研究,以便采取有效的控制措施和对策.     

Establishing Environmental Water Requirements for the Murray–Darling Basin,Australia's Largest Developed River System

There is a global need for management of river flows to be informed by science to protect and restore biodiversity and ecological function while maintaining water supply for human needs. However, a lack of data at large scales presents a substantial challenge to developing a scientifically robust approach to flow management that can be applied at a basin and valley scale. In most large systems, only a small number of aquatic ecosystems have been well enough studied to reliably describe their environmental water requirements. The umbrella environmental asset (UEA) approach uses environmental water requirements developed for information‐rich areas to represent the water requirements of a broader river reach or valley. We illustrate this approach in the Murray–Darling Basin (MDB) in eastern Australia, which was recently subject to a substantial revision of water management arrangements. The MDB is more than 1 million km² with 18 main river valleys and many thousands of aquatic ecosystems. Detailed eco‐hydrologic assessments of environmental water requirements that focused on the overbank, bankfull and fresh components of the flow regime were undertaken at a total of 24 UEA sites across the MDB. Flow needs (e.g. flow magnitude, duration, frequency and timing) were established for each UEA to meet the needs of key ecosystem components (e.g. vegetation, birds and fish). Those flow needs were then combined with other analyses to determine sustainable diversion limits across the basin. The UEA approach to identifying environmental water requirements is a robust, science‐based and fit‐for‐purpose approach to determining water requirements for large river basins in the absence of complete ecological knowledge. © 2015 The Authors. River Research and Applications published by John Wiley & Sons, Ltd.     

黄河河口生态需水分析

黄河入海水量及其流量变化过程对保障其河口三角洲生态健康具有十分重要的作用。本文分析了黄河三角洲生态系统的结构、组成及其功能,认为该生态系统关键期为5—9月。分析了黄河渔洼以下三角洲生态系统中的陆域湿地、河流湿地以及近海水域等重要生态单元生境修复与黄河径流条件的关系,重点分析了鸟类生境、河道内鱼类生境和近海水生生物繁衍生境的生态需水,提出了它们对黄河入海水量及其流量过程的要求。在统筹考虑黄河天然径流条件、自然功能用水和社会功能用水的平衡、黄河水资源配置条件等因素后,进一步提出现阶段黄河向其三角洲生态系统提供的生态用水控制指标：5—6月繁殖关键期的适宜水量约22亿m3,相应的利津断面流量应不低于150m3/s,最好能达到250m3/s;7—10月应保障洪水量级不低于3500m3/s、平水期流量不低于200～300m3/s;11月—次年4月流量应不低于75m3/s,最好能达到120m3/s。     

汾河清水复流生态调水量研究

基于河道单元水量平衡原理,通过对汾河河道来水、供水的分析,计算不同规划水平年方案下汾河主要控制断面流量过程,确定了汾河复流的合理生态用水量。结果显示：现状年汾河河道生态基流除汾河二库以上河道之外,以下河道均不能得到完全满足。为此,河道生态环境状况比较严峻;河流生态方面考虑满足河道基流生态需水及河滨带生态中水平用水,在万家寨引黄3.2亿m3、沁河引水7 304万m3的情景下,基本可满足汾河生态保护与恢复的要求。     

Ecological water requirements for the source region of China's Yangtze River under a range of ecological management objectives

Consumptive and non-consumptive ecological water requirements are quantified to meet different management objectives of terrestrial and wetland ecosystems in the source region of the Yangtze River. Consumptive uses are summed, while the rule of compatibility is used to estimate non-consumptive ecological water requirements. The volume of water needed to compensate for evaporative losses in terrestrial ecosystems is determined based on the complementary relationship between actual and potential evapotranspiration. For the riverine habitats, 89.6% of the natural river discharge should be maintained in order to maintain the aquatic ecosystems of the source region in their current state.     

长距离调水对沿线及受纳水体水环境的影响

以艾比湖生态保护工程—从南疆喀什河经精河引水入艾比湖为背景,进行调水工程对受水区高盐度湖泊艾比湖水环境影响的研究。通过建立一维水质模型和二维湖泊盐度预测模型,分别研究调出河道、输水沿线河道在调水前后水质变化情况以及高盐度受水湖泊盐度随引水延长的变化规律和规划水平年25%保证率下入湖淡水对盐分的稀释程度及稀释度空间分布规律,并进一步分析平、枯水年水文情势下调水对盐度的影响。结果表明:调水工程实施后,调出河道和输水沿线河道原有的水质类别均未改变,河流水质功能均未下降;引水后3d内,入湖口附近水域盐度有较大变化,3d后,盐度变化不明显;引入淡水对湖泊盐分稀释影响较小,稀释度为20%、10%的水域均在入湖口附近,影响范围不大,平、枯水年水文情势下,调水对湖泊盐分的稀释影响不明显。     

常州市运北主城区畅流活水方案设计与现场验证

为改善常州市运北主城区水环境,采用数学模型计算和现场试验验证相结合的方法,开展畅流活水水环境提升方案研究。依据常州市区域地形和水系情况,确定主城区引水水源、引排格局和引水水量,结合现状工程条件,提出“利用长江优质水源、打造两条清水通道、新建四座活动溢流堰、形成三级水位差”的畅流活水方案。基于Infoworks ICM构建常州市主城区水动力数学模型,模拟澡港河入口水位3.80~4.00 m多种方案下,运北主城区内部河道流量分配情况,确定最佳入城水位,并结合现场试验验证了活水效果。结果表明,常州市运北主城区畅流活水方案实施后大部分河道流量显著增加,流速达7 cm/s以上,多项水质指标达到Ⅲ类及以上水平。研究成果可为其他平原河网地区水环境提升提供借鉴。     

宁夏阅海湖生态需水量计算与保障对策研究

阅海湖是银川市内最大的人工湿地,近年来随着经济社会的发展,湿地生态环境面临严重威胁,维持湖泊生态水量是保证湖泊生态系统健康的关键。本文采用水量平衡法,计算出阅海湖的基本生态需水量及适宜生态需水量,并从节水、开源截污、制度保障3个方面提出生态水量的保障对策,可为水行政主管部门合理配置水资源、保护生态环境提供理论支撑。     

宁夏阅海湖生态需水量计算与保障对策研究

阅海湖是银川市内最大的人工湿地,近年来随着经济社会的发展,湿地生态环境面临严重威胁,维持湖泊生态水量是保证湖泊生态系统健康的关键。本文采用水量平衡法,计算出阅海湖的基本生态需水量及适宜生态需水量,并从节水、开源截污、制度保障3个方面提出生态水量的保障对策,可为水行政主管部门合理配置水资源、保护生态环境提供理论支撑。     

和田河干流河道径流损失与植被生态需水关系研究

和田河干流植被生态需水量是多少?河道渗漏水量能否满足两岸植被的生态需水?为了回答这两个事关和田河中下游河道整治必要性的基础问题,本研究定量分离河道损耗水量,探究河道渗漏水量与天然植被生态需水之间的定量响应关系,结果表明:(1)多年平均来水条件下,和田河干流河损量约为6.46×10~8m~3,其中,蒸发量与渗漏量分别为3.5×10~8和2.65×10~8m~3,各占河损量的58.88%和41.12%;(2)和田河干流天然植被的生态需水量1.37×10~8m~3,河道渗漏水量可以满足植被生态水量需求。因此,本研究认为开展河道整治,不仅不会影响干流植被生态需水,还可以减少水面蒸发,提高和田河输水能力,更有利于开展生态水量调度,保护和恢复干流天然植被。     

资源性缺水地区流域水环境承载力评价模型及其应用

在深入探讨水环境承载力理论体系的基础上,构建了基于水环境容量和生态环境需水量的水环境承载力评价预测模型,形成了适用于我国西北干旱区资源性缺水地区的水环境承载力研究体系。以陕西渭河段为例,通过建立河流水环境容量模型、生态需水量模型,应用系统动力学法并结合层次分析法模拟了流域水环境系统的动态变化,并且预测了2010-2020年不同方案下的水环境承载能力。结果表明:将开源、节流、治污等结合的综合方案可有效提高渭河流域水环境承载能力,所建模型对西北干旱区水环境承载力评价具有很好的适用性。     

塔里木灌区引水前后环境流特性变化

基于水文改变指标基本分析方法,筛选建立了环境流评价指标,着重分析了塔里木灌区引水对塔里木河干流阿拉尔和新渠满断面环境流变化的影响。结果表明:在灌区大量引水灌溉前后,干流两个主要水文站的环境流组成分别呈现出不同程度的变化,环境流组成趋于单一化;各水文站的流量事件以枯水流量事件为主;引水对特枯流量事件、高流量脉冲事件和大洪水事件的影响较大。结合环境流指标和生态系统响应关系,制定了面向生态的水资源优化调度方案,为流域生态治理和水量分配提供了参考。     

东南沿海平原河网区域水质水量模型研究

为探究东南沿海平原河网区域水质改善的可行方案,针对温岭市金清水系污染来源复杂的问题,开展水质水量模型研究。采取"流域分区-用户定位-排污计算"的污染负荷计算思路,建立水质水量耦合模型,以河网主要污染物氨氮为评价指标,提出重点断面的水质改善目标以及对应的污染控制方案与引水方案。结果表明:实施削减氨氮污染物入河量至1 023 t的污染控制方案与向南官河引水10 m3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到V类水标准;实施削减氨氮污染物入河量至728 t的污染控制方案与向南官河引水20 m~3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到Ⅳ类水标准。研究成果为温岭市金清水系面向众多污染源的精细化、精准化污染治理提供参考,为类似区域的水质改善提供借鉴。     

调水对巢湖市河道水质的改善效果及对浮游藻类的影响

以巢湖市封闭河道为研究对象,采用水动力模型和生态动力学模型方法,结合野外围隔试验,探讨了调水对河道水质改善和水华抑制的作用效果,并通过调水试验对模拟结果进行了验证。计算出最优的调水周期,提出了合理的涵闸工程改造与科学的引排结合的措施。结果表明:调水能够使河道的水动力条件得到显著提高,平均流速均大于0.10 m/s,高于浮游植物生长临界流速,换水频率在21 d以内。通过一次调水试验表明模型的计算结果比较合理,科学合理的调水能达到抑制有害蓝藻水华在夏季暴发的目的。