黄河生态水文评估指标体系的构建及案例研究

【目的】维持良好的生态水文联系是维持河流健康生命的基础，开展河流生态水文评估指标体系研究对进一步认识、量化和恢复河流系统健康状况具有重要指导意义。【方法】在总结、分析国内外相关研究成果的基础上，结合黄河生态水文特点，建立指标体系构建原则，通过因素分析提取可以表征黄河河流生态水文情势的50个指标，构建黄河生态水文评估指标体系，并将指标体系应用于黄河干流兰州断面的生态水文评估。【结果】实例研究结果表明，兰州断面的整体水文改变度为0.722，属高度改变。其中1、2、8、9月平均流量、逆转次数、高流量延时、枯季最大流量、丰季最大流量发生时间、大小洪水次数、涨水次数与延时等指标改变强烈，会对黄河兰州段的水沙关系、生物种群数量、幼苗比例、栖息地环境以及滩区、湿地、洪泛区的植被与动物种类产生较大的影响。与IHA指标体系对比，两者的评估结果基本一致。【结论】黄河生态水文评估指标体系在实际应用中可行，相对IHA指标体系更细致、更全面、更准确，可较好的反映黄河生态水文态势。     

黄河流域(片)水资源综合规划的关键技术

黄河流域(片)水资源综合规划面临水资源供需严重不平衡、流域间水量调入与调出情况复杂、黄河干流主要断面最小控制流量的确定存在技术困难等问题。剖析了黄河天然径流量的确定、规划区需水量预测、黄河输沙需水量研究、黄河水资源配置后效性评价4方面存在的问题及解决思路,认为:用分布式水文模型对水文系列进行一致性修正是可行的;需水量的预测应根据规划区国民经济发展水平和格局,制订科学的第二、第三产业用水和节水指标体系及农业灌溉用水定额;黄河输沙需水量应根据不同水平年不同频率的来沙量预测、不同来水来沙条件下河道的动力平衡机制等来分析计算;水资源配置后效性评价的关键是评价指标的选取、指标权重的确定和评价方法的选择。     

泛系观控理论在水资源多维临界调控中的应用

针对黄河流域水资源多维临界调控风险分析研究中的问题，应用泛系观控理论分析研究了黄河流域水资源多维临界调控的风险(R)及比较收益(GBC)，从信息熵的角度以约束信息量(BI)对调控手段的风险进行了定性的描述，以“单收度(Org)”的概念定量分析了不同的权重配置对某一方案的影响程度，结果表明：该研究方法用于黄河流域水资源多维临界调控风险分析时有较好的效果，为水文水资源学科的研究提供了新的定性及定量描述方法。     

下垫面变化对宁夏水资源量影响研究

对下垫面产汇流条件变化造成的区域水资源量的变化，在区域水资源评价与中长期规划中应予以充分考虑。以TM遥感影像为基础资料，运用GIS软件，对宁夏1985年和2000年各类土地面积的变化情况及对水资源量的影响进行了研究，结果表明：2000年与1985年相比，水地、旱地、高覆盖草地、城镇用地面积明显增加，中、低覆盖草地和水库、沼泽、滩地面积减少；全区水资源量减少了0．9亿m^3。     

应对干旱的黄河干流骨干水库群联合调度研究

黄河流域水资源贫乏,干旱枯水年份水资源供需矛盾尖锐,农田灌溉缺水问题突出,科学调度黄河干流梯级水库群对于有序应对黄河干旱、提高水库群抗旱减灾效果具有重要作用。针对黄河流域农业旱情形势及旱情分布,分析干旱枯水年份黄河来水与农业旱情需水间的响应关系,构建了以流域综合缺水量最小为目标的黄河干流骨干水库群联合调度模型。选取黄河流域发生重旱的1994年作为典型年进行调度分析,提出了汛期(7—10月)、凌汛期(12月—次年2月)、用水高峰期(3—6月)黄河干流骨干水库群的蓄补水量方案,全年黄河干流骨干水库群联合补水量为37.8亿m~3,通过判别供水重要性,保证了农业用水户作物灌溉关键期供水,减轻了农业缺水程度,控制上中下游农业缺水率基本在25%左右,减轻了流域旱情。结果表明:通过黄河干流骨干水库群联合调度,减轻了黄河上中下游不同地区的缺水程度,实现了黄河上中下游地区缺水均衡,提高了流域抗旱能力。     

面向河流生态完整性的黄河下游生态需水过程研究

提供适宜的生态流量对维护河流健康和支撑人类社会发展具有重要意义。尽管栖息地模拟法物理机制清晰、应用广泛,但对生物群落考虑不足、生命节律信号缺失等问题长期存在。以维护河流土著生物群落完整性为目标,本文将天然水文情势作为参照系统,结合栖息地模拟与水文参照系统特征值,建立了一种面向河流生态完整性的生态需水过程评估方法,兼顾指示物种生存繁衍和土著生物群落基本生存。黄河下游利津断面评估结果显示:利津断面年最小生态需水量119亿m~3,适宜生态需水量130～137亿m~3,涨水期需提供1～2次持续时间不低于7 d、流量不低于1220 m~3/s的高流量脉冲。对比历史实测流量过程与本文生态需水成果,发现利津断面水量充足,但流量过程不满足生态需求。黄河需加强水库群调度,协调径流年际和年内分布,塑造适宜的生态流量过程,并适时塑造高流量脉冲。     

基于案例推理的黄河流域水资源优化调配

利用水文要素的周期性、重现性、相似性等特征,将嵌套案例推理技术引入到黄河流域水资源调配方案决策中,建立K-D树定性搜索与相似度精确定位相结合的基于案例推理的黄河流域水资源调配决策模型。对黄河流域水资源调配中的水文要素进行定性识别,以关键水文要素的相似度作为检索指标,通过K-D树结构实现快速搜索定位与水文要素的相似性匹配,可搜索出与决策问题高度相似的方案,实现水资源的优化调配。     

基于多维临界调控理论求解21世纪黄河水资源问题

以黄河水资源可再生性和可持续性发展为指导，确定了黄河流域多维临界调控的主要目标；将控制论、协同论、耗散结构理论引入水资源系统，提出了基于这三大理论的水资源系统多维临界调控方法；按照对复杂系统“从定性到定量综合集成”的研究思路，建立了黄河流域多维临界调控控制论仿真模型，对21世纪黄河水资源调控进行了模拟研究，优选了调控手段的组合。     

多随机过程作用下的南水北调西线合理调水量

南水北调西线工程的调水量，受多个随机过程的影响。以黄河干流花园口站为例，应用序列运算理论，分析研究了在多随机过程相互作用下，南水北调西线工程合理调水量。结果表明：在花园口站年缺水量、黄河干流输水能力和花园口配水量3个随机过程共同作用下，合理的年调水量应为160亿m^3；年调水170亿m^3和80亿m^3也是可行的方案。     

中条山供水工程总承包施工质量管理

在中条山有色金属公司黄河水源迁建工程施工过程中，总承包单位如何对工程质量进行管理，是一个值得探讨的新问题。黄委会设计院在中条山供水工程施工总承包管理中，对工程质量有效地实施了“全过程、全工序、规范化”管理，取得了良好效果。