基于鱼类栖息地生态水文特征的生态流量过程研究

针对我国目前生态需水研究难以反映河流自然生态水文信息和保护对象需水过程的问题,以岷江上游干流典型电站——姜射坝水电站为例,以齐口裂腹鱼为主要保护对象,结合河道内流量增量法、目标河段天然径流过程和目标物种栖息地生态水文特征,获得了姜射坝水电站闸址下游河道生态流量过程,尽量保留了涨落水变化和流量脉冲过程对齐口裂腹鱼产卵活动的水文信号刺激,有助于恢复河流生态系统的多样性。     

小水电影响下的南方山区河流适宜生态流量

小水电不合理开发、忽视河流生态流量需求等问题给下游河段水文生态带来不利影响，破坏了水生生物的栖息地环境。以广西壮族自治区大环江下湘电站下游河段为例，选择鲤鱼作为目标鱼类，基于鲤鱼流速和水深适宜性曲线，采用生境模拟法模拟分析11个流量工况下研究河段水动力分布特征和鲤鱼质量生境面积分布特征，并运用水文学方法，基于三个评价指标评价最小生态流量的适宜性。结果表明，利用生境模拟法计算的枯水期鲤鱼生存的适宜生态流量为9.38 m³/s、最小生态流量为6.25 m³/s,结果合理、适宜，对于保障小水电下游河流生态环境健康具有重要意义。     

梯级枢纽条件下信江下游四大家鱼繁殖期水文情势分析

为探究梯级枢纽建设及运行对信江下游四大家鱼产卵场水文情势的潜在影响，选取21项参数建立鱼类产卵场水文评价指标体系，采用一维水动力模型分析了大溪渡产卵场河段在梯级枢纽建设前后的水文情势，并采用变动范围法分析了梯级枢纽建设前后产卵场繁殖期生态水文变化情况。结果表明，四大家鱼繁殖期流量在枢纽运行后呈下降趋势，研究区域断面流量趋于平均；高流量脉冲数量减少，降低了脉冲流量对四大家鱼产卵的刺激性信号。研究量化了信江下游梯级枢纽建设对库区内产卵场繁殖期生态水文的影响，为当地枢纽调度运行的方案设计提供科学指导。     

河流生态径流评价的流量区间组成法

基于最小生态径流、适宜生态径流(阈值)和最大生态径流,提出了河流生态径流评价的流量区间组成法,依据各生态径流过程将实测径流划分为不同区间,分析评价了蒙江流域八茂站不同时期河流各月生态需水满足程度。实例应用结果表明,河流适宜生态径流计算时,蒙江流域丰、平、枯水期保证率取45%、50%、70%更为合适;水利工程的大量修建使蒙江流域河流径流处于适宜生态径流阈值范围内比例明显减小,且河流的生态需水保证率大幅降低。未来可根据来水情况和流量区组成法确定的流量区间调控河流径流过程,从而维持河流生态系统的健康与稳定。     

天然河流弯道不同生态治理方案的数值模拟研究

针对鲁北平原区天然河道污染、河道冲淤损坏严重的现状,结合流域河道生态综合整治工程,选用MIKE21软件,建立基于非正交网格的平原区天然河流弯道二维水动力数值模型,模拟天然河流弯道纵横向的流速及水面线特征分布,绘制弯道流速矢量场,得出天然河流弯道的河床及河岸边坡冲刷、落淤分布符合实际情况;结合土壤生物工程技术,提出四种生态治理方案并进行数值模拟,引入鲤鱼流速适宜指数法对治理方案的生态效果进行评价。结果表明,方案4中水流流速趋于均匀分布,对弯道生态治理效果最为显著,生态丁坝在弯道生态治理中起到重要作用。     

沂沭河流域河流生态径流及生态需水研究

为更好地维持沂沭河流域河流生态系统健康、稳定,以沂河临沂站、沭河大官庄站为例,基于两站1958~2000年天然月径流数据,采用逐月次最小(大)值法、改进Tennant法计算其年内最小(大)生态径流及生态需水过程,运用三种逐月频率法计算其年内适宜生态径流及生态需水过程,参考地表水合理开发阈值和IHA法,依据逐月频率法获得其年内适宜生态需水阈值,最终获得两站完整的生态径流及生态需水过程,并与实测径流过程比较,获得其生态需水保证率。结果表明,逐月次最小(大)值法计算得到的部分月份最小(大)生态径流量不利于生态系统的健康稳定,需结合改进Tennant法结果做调整;年内各月径流保证率均取50%的逐月频率法更适合适宜生态径流及生态需水计算;大部分时间内河流生态需水均能得到保证,但仅有超过30%月份、近50%年份河流生态需水为适宜生态需水。     

水文变异下湄公河河道生态流量评估

河流自然的水文情势是生态流量评估的重要参考,然而气候变化和人类活动影响下河流水文序列往往发生变异。因此,重点考虑湄公河径流年内分配变异,结合流量历时曲线移动法面向不同河流环境管理目标的生态流量进行评估。结果表明,湄公河干流清盛、琅勃拉邦站在2008年发生变异,廊开站于2012年发生变异,巴色、上丁站在2006年发生变异。维持最优生态条件管理目标所需生态流量占年均流量的72%～80%,实现保护河流生态系统基本功能目标所需生态流量占年均流量的33%～49%。水文变异后EMC-A、EMC-B等级生态流量满足率具有旱季增加、雨季下降的变化特征,EMC-C～EMC-F等级变化不明显。研究结果对于湄公河流域跨境水资源管理和生态保护具有参考价值。     

圆口铜鱼水力生境适宜度评价及集群区域预测

梯级电站的开发对洄游鱼类天然生境造成了严重破坏且阻断了其洄游路径.以金沙江下游某典型高坝工程为例,选取圆口铜鱼为保护对象,对过鱼季节典型工况尾水下游河道进行了三维紊流数值模拟,分析了河道中流速、水深的分布情况,采用栖息地综合适宜度评价方法在研究区域内以流速、水深为评价因子对圆口铜鱼进行了洄游期水力生境适宜度评价,计算了...     

基于熵权法的生态适宜流量研究

以宜昌水文站为例,针对不同时期河流生态系统对水文条件的需求,基于熵权、生态适宜性理论,构建了长江干流宜昌站近50年逐日适时划分水文指标模型,分析了流量、时间、频率、变化率等主要水文指数对河流生态流量的影响。结果表明,该方法可行。     

因子分析法在中华鲟栖息地生态因子研究中的应用

针对中华鲟栖息地保护的问题,在已有的中华鲟产卵场产卵季节各生态因子实测资料的基础上,运用因子分析法对中华鲟栖息地生态影响因子进行了分析,从中提取了影响中华鲟栖息地的3个主因子。结果表明,第一个主因子F1主要由平均流速、含沙量及底质贡献,其为影响中华鲟卵孵化的条件;第二个主因子F2主要由平均水深和平均流速贡献,其为影响中华鲟产卵的条件;第三个主因子F3主要由平均水温和食卵鱼数贡献,其为影响中华鲟卵存活的条件。     

湘江生态流量阈值研究

湘江是洞庭湖最大的支流和四大家鱼的重要产卵区,对洞庭湖湿地资源补充及生态保护具有重要意义.随着湘江水电的梯级开发,湘江流域的水文情势和生态环境发生了显著改变.生态流量是衡量河流生态系统健康的关键指标,但关于湘江生态流量阈值研究尚未完善.因此,以湘江主要控制站(湘潭站)天然流量过程(1959～1990年逐日流量)为基础,...     

基于生态水文指标的陈村水库日调节水流影响分析

水利工程日调节作用下河流日内水位、流量陡涨陡落,产生水流脉冲,导致河流生境条件与天然状况下迥异,可对河流生态系统健康造成影响。基于安徽省第一大水库陈村水库上下游水文站逐时水位资料,应用水流脉冲频率、历时、大小等生态水文评价指标对陈村水库的日调节影响进行逐月评价,获得了水库下游不同调峰流量、不同调峰历时的水流脉冲的各月分布特征。评价结果可定量反映水库日调节作用下泄非恒定流的水流特征以及河岸水陆生态交错带的淹没频率、历时及范围等年内分布特征。     

汾河上中游生态径流量计算研究

选取汾河干流1965~2003年天然月均径流资料,分别采用逐月最小生态径流计算法和逐月频率年内展布计算法,计算汾河干流汾河水库、兰村、二坝3个水文测站的生态径流量。计算结果表明,逐月最小生态径流计算法和逐月频率年内展布计算法计算得到的生态径流量,均符合Tennant法评价标准中生态功能目标的要求。与逐月最小生态径流计算法相比,逐月频率年内展布计算法计算确定的生态径流量更有利于河流生态健康,更加贴近天然河流年内丰枯变化状况。     

河流生态径流计算的流量频率区间比例法

以最小生态径流和适宜生态径流为基础,提出了河流生态径流计算的流量频率区间比例方法,即考虑径流情势的年内及年际变化特征,以逐月流量资料分别计算各月的生态径流,将各月的流量系列按25%和75%保证率为分界点划分为丰、平、枯三个区间,各区间保障不同级别的生态径流,维护了径流情势的完整性,有利于河流生态系统的保护。在额尔齐斯河中游的应用表明,该方法可为水库生态调度提供调控目标,从而为河流生态系统的保护提供了参考。     

河道生态基流量的年内同频率展布计算法

为更准确计算季节性强的河流的生态基流量,提出年内同频率展布法。该方法根据天然年径流资料,将一年划分为丰水期、枯水期、平水期,分别求取不同时期的同期均值比,并结合多月最小月均径流量,计算生态需水过程。将该方法应用于汾河干流,取其1965~2013年的天然径流资料,分别采用Tennant法、年内展布法和年内同频率展布法三种方法,计算汾河干流兰村、二坝、义棠三个测站的生态基流量。计算结果表明,年内同频率法相较其他方法更贴近天然状态下流量的年内丰枯变化,对河流生态治理有一定指导意义。     

基于多种水文学方法的秦岭北麓典型河流生态流量分析

为科学确定秦岭北麓典型河流沣河的生态流量,保障生态环境安全,合理开发秦岭北麓水资源,基于沣河秦渡镇水文站1953～2013年连续实测月径流资料,使用Tennant法、90%保证法、最枯月平均流量法、Tessman法、年内展布法、Texas法、典型水文频率年法及NGPRP法8种水文学方法计算沣河生态流量值。通过分析对比结果表明,Texas法在满足程度、水文节律方面表现较好,最终推荐Texas法作为沣河的生态流量计算方法,并给出生态流量推荐值。研究结果可为秦岭地区水资源的开发利用提供科学依据,对区域河流生态系统健康也具有重要意义。     

基于Vague集理论构建的生态调度评价方法及应用

在特殊时期电站需要进行生态调度满足下游河道的生态需求，为合理评价与制定电站短期生态调度过程，以景洪电站为例，分析其1956～1987年3～8月份逐日水文数据，分别构建各月流量与涨落水率模糊集隶属函数，采用模糊集相似度概念作为衡量电站调度效果的标准。提出了一种基于天然水文资料的电站日内优化调度方法，发现相对于原调度方案，经优化后的生态调度方案流量和涨水率的变幅与天然水文过程更加接近。优化结果显示，在枯水期优化方案相对于原方案日内下泄总量有一定减少，在丰水期优化方案相比于原方案日内下泄总量增幅较大。研究成果可为电站短期生态调度的评价和优化提供参考。     

基于改进的Tennant法的大凌河生态基流计算

针对传统的Tennant法计算河流生态基流不能反映河流水量季节性变化的问题,提出引入季节修正系数并利用中位数代替平均数计算多年平均流量的改进Tennant法,避免了极端数据对统计数据的影响,在水文数据选取中舍弃了人为影响较大年份的数据资料,减小了人类活动对计算结果的干扰。以大凌河生态基流计算为例,改进的Tennant法与传统方法相比,所计算的河流生态基流小于后者,与实际情况更为接近。     

昆明中心城市河道生态需水量浅析

根据昆明中心城市范围内11个水文站、26个雨量站、6个蒸发站的实测资料,针对昆明中心城市各河流生态补水量问题,采用河道生态系统最小需水量、河道水质最小稀释净化水量、河道景观功能适宜水深需水量、河道适宜水面面积需水量四种方法,结合前人研究成果,综合分析确定了昆明中心城市各河道的生态需水量.     

水文-水力耦合法河流生态需水量计算方法研究

结合汉江中下游这类南方河流面临的水资源紧缺与水环境恶化问题,建立了分别基于水文学与水力学的河流生态需水量计算模型,提出了水文-水力学耦合生态需水量计算方法。经汉江中下游河道多个不同河段、不同典型年、河流生态需水量计算研究,得出了该河流分段生态控制流量。本研究为河流生态需水量计算理论的发展,和南水北调中线工程实施后丹江口水库的合理调控以及汉江中下游地区水资源科学管理提供了依据。