生态需水量计算Tennant法的改进及应用

为弥补Tennant法不适用流量季节性变化大的河流的不足,采用典型年流量代替多年平均流量,对Tennant法进行改进;同时,给出典型年的选取和分期百分比选取方法.改进后的Tennant法应用到黄河下游花园口、艾山和利津站.应用结果表明,改进后Tennant法求得的流量更好地体现了北方河流流量丰枯的季节性;得到黄河下游3站生态流量标准涵盖了各站各个阶段的流量,此标准可以用来评价各站的生态需水过程水平.为计算黄河下游各站生态需水量提供了较为合理的方法.     

基于改进Tennant法的花园口生态径流量计算

关于河流生态径流量的计算方法众多,其中Tennant法是最为常用的方法.总结了改进Tennant法的优点和缺点;以黄河花园口站为例,使用传统Tennant法和改进Tennant法分别计算了该站的生态径流量范围,结果表明改进后的Tennant法能够反映出生态系统的季节性和泥沙特性.     

Tennant法计算标准的修正及其应用

为了使Tennant法更适合计算南水北调西线河道内生态需水量,对其计算标准进行了修正.采用实地调查的方法,发现南水北调西线一期工程调水区气温较低,引水河流中鱼类洄游及水生生物的活动期主要集中在7~8月份,而且每年的12月到翌年3月河道均处于冰冻期,所以将Tennant法的用水期修正为7~8月,并将修正后的Tennant法应用于南水北调西线调水区引水枢纽下游的朱倭、朱巴、绰斯甲和足木足4站河道内生态需水量的计算.结果表明修正后的Tennant法计算的生态需水量约占多年平均的25%,可见Ten-nant法对栖息地描述的是否准确直接影响到计算结果.     

宁夏苦水河流域生态水量分析评价应注意问题浅析

为保障河流湖泊生态水量,以宁夏苦水河流域为例,从水生态水量内涵、采用相应频率最枯月平均流量法(简称Qp法)和蒙大拿法(Tennant法)等计算方法,分析确定流域的生态水量,提出宁夏苦水河生态水量分析评价应注意的问题,为开展河湖生态水量的分析提供参考。     

基于SWAT分布式水文模型的河道内生态基流

河道内生态基流是保证河流健康和基本功能不退化的最小流量,但是,现有的一些研究方法很少从流域内水循环的角度考虑.为此,以赣江袁河流域为例,运用SWAT分布式水文模型,根据逐日降雨量等资料进行了情景设计,模拟得到了10％～50％多年平均降雨量下的河流径流、基流等数据,根据生态基流的概念和内涵,重点分析了袁河中上游特定生态功能保护区的生态基流.计算得到芦溪和茅洲2个保护断面的生态基流分别为1.25和17.0 m3/s,占多年平均流量的11.1％和17.4％,并将该结果与其它方法计算得到的生态基流进行了对比分析,结果表明,通过情景设计,使用SWAT模型模拟数据计算得到的河道内生态基流与其它方法计算得到的结果基本一致,说明了使用SWAT模型研究生态基流的可行性.     

漓江流域旱涝拐点研究

漓江汛期和枯水期有明显的周期性,通过大量数据对漓江降雨量、植被变化和生态需水量与漓江 径流量间的关系进行了分析。在相关图中出现了大量的拐点,其中漓江月平均流量与降雨量拐点重合,说 明漓江是一条雨源性河流;分析了漓江年平均流量、最小流量及最枯月平均流量的拐点,其径流变异的主 要因素除降水突变等气候变化,人类活动对漓江径流序列的突变影响也比较大。植被覆盖率倒 Ｕ型拐点的 出现,说明近些年植被破坏严重也是漓江旱涝的一个主要原因;生态需水量拐点出现的时间和月平均流量 的时间基本一致,说明月平均流量对生态需水量的影响远远大于河流径流量的年际波动的影响。通过分析 印证了漓江旱涝出现与降雨和径流的分布不均、补给区植被覆盖率、流域生态需水量的增加有关。     

漓江流域旱涝拐点研究

漓江汛期和枯水期有明显的周期性,通过大量数据对漓江降雨量、植被变化和生态需水量与漓江径流量间的关系进行了分析。在相关图中出现了大量的拐点,其中漓江月平均流量与降雨量拐点重合,说明漓江是一条雨源性河流;分析了漓江年平均流量、最小流量及最枯月平均流量的拐点,其径流变异的主要因素除降水突变等气候变化,人类活动对漓江径流序列的突变影响也比较大。植被覆盖率倒U型拐点的出现,说明近些年植被破坏严重也是漓江旱涝的一个主要原因;生态需水量拐点出现的时间和月平均流量的时间基本一致,说明月平均流量对生态需水量的影响远远大于河流径流量的年际波动的影响。通过分析印证了漓江旱涝出现与降雨和径流的分布不均、补给区植被覆盖率、流域生态需水量的增加有关。     

北运河河流生态需水分段法研究

我国北方河流生态退化问题及恢复是北方地区经济可持续发展的关键.通过分析北运河河流水环境质量状况,提出了分段量化研究河流生态需水量的方法.采用鱼类生境法、Tennant法和水质模型法,分河段、分时段、分阶段计算了北运河河流的生态需水量.结果显示,北运河河流的多年平均径流量不能满足河流COD和NH3—N自净需水量;计算的河流生态需水量占多年平均河流径流量的84%以上,并且需要大量削减入河废污水才能满足河流特定的环境功能要求.针对不同河段、不同时段和河流生态环境规划的不同阶段,进行河流生态需水研究可为我国北方河流制定适度、可靠的河流开发利用限度提供理论支持.     

水库大坝工程生态流量评估的分类管理方法研究

为解决不同用水目标的利益分配问题,完善流域尺度的生态流量管理和生态用水调控,通过开展生态流量管理指标和方法研究,建立了一种水库大坝工程生态流量评估的分类管理方法,从水库大坝工程的工程属性、河流水文情势与水生生物3个方面建立了生态流量的分类管理指标和方法,并建立了中国水库大坝工程生态流量评估的4个管理分类。研究认为:坝下河段存在珍稀濒危保护鱼类的工程,其泄放生态流量的紧迫性较高,应开展基于保护目标的泄流过程研究;对河流水文节律影响较大的工程,应优化泄流过程以恢复河流水文节律,减缓筑坝的水文影响;对调节性能较好的工程,应根据上游来流情况开展梯级水库的联合调控研究,保障生态基流泄放;对调节性能较差的工程如径流式电站,其泄放生态流量的紧迫性较低。本研究在一定程度上丰富了生态流量研究的理论方法体系,可为水库大坝工程生态流量评估与管理提供参考。     

梧桐河生态流量分析

为定量确定大坝修成后坝址下游所需生态流量,通过Tennant法、湿周法和R2-Cross法对坝址至河口断面不同时间段维持水生态系统稳定所需的水量进行计算,并结合维持河流水环境质量的最小稀释净化水量和河滩湿地生态补水量的估算结果分析坝址断面下泄流量。计算结果为:鱼类产卵期(4—8月)的下泄生态流量为5. 74 m3/s,一般用水期(9月至次年3月)的下泄生态流量为1. 76 m3/s;除6月份外,其他月份用于维持河流水环境质量的最小稀释净化水量、河滩湿地生态补水量可由天然降水补给,6月份时对小山亮子断面的生态基流增加0. 01 m3/s后方可满足这两项水量的补给。通过对坝址断面下泄流量的分析,可为水资源配置及大坝管理提供科学依据。     

一种优化混合式电站生态流量过程的模式

针对采用传统生态基流量计算方法所确定的流量难以兼顾生态效益和经济效益的难题,本文提出了一种适宜于混合式水电站的生态流量过程的优化模式。以栖息地加权可用面积为决策指标,认为优化前后基流量所对应加权可用面积相同时河道生境不发生较大改变,通过优化天然河道生境不适区的方式来调整引水比使生态经济效益达到联合最优。本文以昌波水电站为例,选取长丝裂腹鱼为保护目标,利用丁坝对减水河道生境不适区进行优化,结合目标水生生物繁殖敏感期对水力生境的需求,重点研究了生境不适区的水文情势变化情况并确定了优化后的全年河道生态流量过程。结果表明,当选取3个生境不适区进行优化时,河道生态基流量为多年平均流量的10%,所对应的A为87 782.02 m2,而传统方法所得的基流量为多年平均流量的20 %,所对应的A为87 726.2 m2。在保证水力生境条件不变的情况下,前者的流量大小比后者降低了10 %。依据优化后所得生态基流量及对河道涨落水率的研究结果推求得到的昌波水电站生态流量过程,在满足目标鱼类生存繁殖所需水量的同时,较好地保留了天然栖息地的径流涨落变化和流量脉冲过程,为营造保护鱼类适宜生境和确定优化混合式电站生态流量过程提供了示范,同时为电站的生态调度管理提供了依据。     

南水北调西线一期工程雅砻江流域调水区生态水文

采用IHA方法分析了雅砻江流域调水区河流调水前的水文资料,提取对基本生态条件维护具有重要意义的月基流量作为特征流量,采用Tennant法评价基流量对生态的有利程度,并对比分析南水北调西线一期调水工程实施后水文站月平均流量对生态的有利程度,间接推求坝址下游近坝段特征基流量,探究调水后月均流量对生态的有利程度,为进一步研究生态调度提供参考.结果表明:随着沿程流量的恢复,甘孜、道孚水文站河段水量能恢复到维持较好的生态水平,朱巴站距离引水坝址相对较近,调水后月平均流量的生态有利程度略差.坝址下游河段调水后月平均流量对生态有利程度明显下降,3个坝址河段5-7月和11月均为"差".     

田纳特法在确定寒区中、小河流生态环境需水量中的修正

田纳特法是目前广泛应用的生态环境需水量确定方法之一。在分析我国高寒地区水文气象特征的基础上。运用田纳特方法确定高寒地区中、小河流生态环境需水量。高寒地区中、小河流的流量、水位、流速、河槽特征等水文要素具有自身的特点。在应用中，发现田纳特法的指标不适台当地的实际情况。给出了田纳特法的修正表达式，可用于高寒地区中、小河流生态环境需水量的计算。     

基于生命旋回-权马尔可夫的径流预测模型

针对生命旋回预测模型不能反映河川径流周期性和波动性变化的特点,将其与权马尔可夫链结合,提出了一种精度较高的预报模型——生命旋回-权马尔可夫链组合模型.该模型用生命旋回模型预报河川径流的趋势项变化,由权马尔可夫链对径流残差序列进行修正,进行预测时采用等维信息方法处理,在此基础上对黄河龙门水文站径流进行预测,拟合精度为86.97%,合格率为86.78%,表明该模型可以用于径流预测.此外,对求解生命旋回模型的方法作出了改进,经研究表明,该方法实用可行.     

2维水动力模型中入流边界优化处理方法

在极端暴雨事件频率和强度不断加剧的趋势下,防洪安全面临着极其严峻的考验,研究河道洪水演进、漫溢及淹没过程,有效评估洪水灾害风险就显得尤为重要。为精确模拟河道洪水演进过程,本文采用基于非结构网格有限体积法建立的二维水动力模型,构建了一种基于虚拟单元法的入流边界改进方法。该方法采用基于地形网格数据的纵断面提取法以近似确定深泓线的位置,从而计算出河道平均纵比降;在入流边界各网格上以均匀流的方式入流,计算出不同流量下的对应水位;依据各网格上的水深和入流边长计算权重以合理地分配流量,再结合单宽流量边界条件确定边界外侧虚拟单元上的水力要素,最后耦合至模型通量部分进行计算,实现入流模块的优化。将该方法应用于Toce河物理模型试验的模拟,在入流边界附近计算出的水位、流速和流态都更为合理;河道中各测点水位与试验数据吻合度较高,洪水到达测点时间及各点间洪水运动传播时间与测量值较为接近,纳什效率系数在0.82~0.95之间,验证了该方法的可行性和模型的准确性;并且在单机上用时86s完成计算,效率较高,表明模型能高效准确的模拟洪水演进过程。通过对入流模块的改进优化,模型可以更好地应用于洪水演进过程的模拟预警及灾情评估工作,为洪水灾害管理决策提供技术支撑。     

嫩江流域径流的大气环流影响及其敏感性分析

以敏感性分析为理论基础,定义了径流过程(因变量)依大气环流因子(自变量)的敏感度,并采用BP算法来识别大气环流因子对径流过程的耦合作用,从而完成因变量与自变量之间映射关系的识别。结合嫩江流域20世纪50年代以来的历史资料,计算出径流依大气环流因子的敏感度,最终评价出影响嫩江流域径流过程的关键性大气环流因子为极涡面积和强度指数、中纬度环流指数和青藏高原环流指数等3大类,该评价结果符合嫩江流域的水文气象规律。     

河道径流系列的还原和一致性修正分析

进行水资源调查评价时,为了得到具有一致性且能反映近期下垫面条件下的天然年径流系列,需对径流系列资料进行一致性修正。结合修—宝—合区间河道径流系列资料,探讨了天然径流量的还原计算方法、径流系列一致性分析和修正方法。