天然河道中鱼类对水深、流速选择特性的初步观测——以长江江口至涴市段为例

将长江江口至涴市天然河道的鱼类水声学调查数据和水文学观测数据相结合,在对流速和水深空间插值基础上,提取不同鱼类规格和密度对应水深和流速的特征值,从而研究鱼类对天然河道中水层平均流速、水深2个环境因子的选择特性。研究结果表明：①不同规格的鱼对流速和水深的选择存在差异,规格小的鱼选择了较低的流速和较宽的流速范围,规格大的鱼选择了较高的流速和较窄的流速范围;规格小的鱼选择的水深明显高于规格大的鱼,喜好的水深范围也宽于规格大的鱼。②鱼类密度对流速的选择性不明显,但对水深的选择性明显,即深水区鱼类密度较高。③研究江段范围内江口镇附近江心洲两侧流速变幅范围较其上、下游江段宽,并且江心洲两侧鱼类的分布密度也高于其邻近上、下游段鱼类密度。可见,江心洲的存在提供了流速多样性格局,丰富了鱼类生境的多样性。本研究方法可为评价河流栖息地适宜性及生态功能提供借鉴。     

长江葛洲坝下游鱼类资源量的关键水文指标识别

采用遗传规划法和相关系数法识别影响鱼类资源量的关键水文指标,结果显示坝下经济鱼类天然捕捞产量与年最大流量、高流量脉冲历时、10月和12月的月均流量正相关;四大家鱼鱼苗丰度与涨水率、7日最大流量、5月和6月的月均流量正相关;中华鲟繁殖群体数量与基流指数和涨水率呈正相关,与年最小流量、日均流量逆转次数负相关。这些水文指标分别反映了流量的量值、变化率和历时等特征对鱼类的影响。建立了关键水文指标与鱼类资源量之间的非线性函数关系式,通过对比计算值与实测值发现遗传规划法的拟合效果明显优于相关系数法,表明遗传规划法更适用于识别影响鱼类资源量的关键水文指标。     

葛洲坝下游河势调整工程对中华鲟产卵场的影响

水文水力条件的变化会给水生生物繁殖栖息带来一系列的影响,评估这些影响能为保护和重建物种栖息地提供科学依据。本文以葛洲坝下游河势调整前地形(2003年)和河势调整后地形(2008年)作为边界条件建立二维非恒定流水动力学模型,模拟中华鲟产卵场整个产卵期的水流变化特征。通过对比河势调整前后中华鲟产卵场地形、流场和涡量的变化,流量变化过程中各水流参数与相关系数的变化,以及河势调整工程给产卵场水力条件带来的变化,对照河势调整前后中华鲟产卵位置和资源量的变化进一步分析了其对中华鲟产卵的影响。结果显示,河势调整使中华鲟上产卵区河床高程抬升,流场紊动程度加大,水流结构随着流量变化的相关性减小;使下产卵区流场紊动程度减小。     

中华鲟产卵栖息地的生态需水量

分析了葛洲坝坝下中华鲟产卵场近20年的水文资料和实测的产卵场地形和水力数据,通过Tennant法计算得到了不同栖息地状况下的生态需水量范围,其最佳范围为7 800～13000m3/s.随后采用IFIM法,同时考虑中华鲟对栖息地流速、水深、底质的喜好性,并利用地理信息系统技术结合中华鲟产卵场水动力模拟结果计算了不同流量边...     

大型水利工程对中华鲟生态水文学特征的影响

通过对长江流域中华鲟产卵江段水文监测站近40年历史实测数据资料的调查分析,初步确定了中华鲟产卵时的生态流量和生态水位.结合三峡工程的修建,分析了三峡水库蓄水后所引起的葛洲坝下游中华鲟产卵场水位、流量、含沙量、河床底质等一系列水文要素特征的变化,可为三峡工程的生态调度与运行提供理论依据.     

长江中游典型河段底栖动物的物理栖息地模型构建与应用

考虑水生生物生境需求的物理栖息地模型被认为是评估河流流量变化对水生态系统影响的最可信的方法之一。本研究选取长江干流含有河漫滩的监利江段为实例,建立底栖动物各类群的物理栖息地模型,计算变化流量下栖息地适宜面积的时间序列,并据此进行生态流量决策。结果显示长江中游底栖动物最敏感的环境参数是流速,适宜范围为0～0.2 m/s;其次是水深,适宜范围为0～6 m。在考虑敏感环境参数的前提下,得出监利江段底栖动物的最佳生态流量为20 000 m3/s。三峡大坝蓄水后枯水期和平水期底栖动物适宜面积的低值部分减小,丰水期适宜面积增加。为了保护底栖动物栖息地,建议三峡大坝在防洪蓄水的同时能兼顾底栖动物的生态流量需求,调节枯水期和平水期的流量,让监利江段接近4000 m3/s,丰水期接近20 000 m3/s。在枯水年增大枯水期和平水期的流量,平水年增大枯水期的流量,丰水年减少丰水期的流量。本研究方法可以供长江其他河段目标物种的生态流量决策和生态修复方案设计参考。     

葛洲坝下游中华鲟产卵栖息地适宜度标准研究

以美国渔业及野生动物署提出的河道内流量增量法为理论基础,参照国内不同领域鱼类专家对中华鲟产卵栖息地的物理变量范围研究,分别用专家建议法和实测法绘制了葛洲坝下游中华鲟在不同生长阶段需求的栖息地各物理变量所对应的栖息地适宜度曲线,并根据二元法的分类格式对适宜度曲线上50%、75%、90%的水深和流速组合适宜度值的变量范围进行了求解.从而为河道内流量增量法中的物理栖息地模拟系统分析中华鲟在不同流量下的加权适宜栖息地面积提供了计算标准,同时为三峡大坝的生态调度提供了技术参考.     

基于变化范围法的汉江中游水文情势变化规律分析

河流水情对河流生态系统起着决定性作用,以河流的变化范围法(Range of Variability Approach,RVA)来分析建坝对河流水文情势的影响,这对保护河道生物群和河流生态的完整性十分必要。应用变化范围法评估汉江中游襄阳站和宜城站1952—2013年的水文情势变化,以突变年1974年为界分析水文指标变化偏差率和水文改变度,使用流量的等级、频率、历时、发生的时间分布和变化率这5组水文指标进行分析评价,量化了汉江中游水文变化的程度。研究表明,由于丹江口大坝蓄水,引起襄阳和宜城站点的水位普遍降低,襄阳站的水位整体为高变化度,宜城站的水位整体为中变化度。分析结果可为汉江下游水文情势评价提供参考,为水资源管理提供技术支撑。     

涵闸取水与无螺取水对钉螺扩散的影响

采用ADV及PIV流场测量技术分别对涵闸水槽和无螺取水装置中的流场结构进行了精细测量,然后运用标准k-ε紊流模型和有限体积法建立的数学模型对2个模型水槽中的流场结构进行计算并得出其三维流场结构,从实验和数值计算两方面对比分析得出了2种装置的水流特性.数值模拟及实验结果表明:无螺取水装置更能有效防止钉螺扩散.最后阐明了单纯涵闸不能起到阻螺的效果,还会引起钉螺在涵闸周围孳生扩散而无螺取水则能有效阻螺的原因,从而为消灭钉螺防止血吸虫病蔓延提供有效的手段.     

气候变化和水利工程对丹江口大坝下游水文情势的影响

采用变化范围法划分不同影响期,并对丹江口下游的黄家港站1965—2017年水文情势的变化趋势进行评估。结果表明:丹江口大坝蓄水使下游河道枯水期的流量增加,丰水期和平水期的流量减少;气候变化引起的降雨减少使各月份的月中值流量和年极大值流量减少,低流量脉冲次数增加;梯级大坝的修建使黄家港水文站受回水影响,月中值流量和年极小值流量增加,发生时间提前。受南水北调中线工程调水影响,月中值流量和年极小值流量大幅度减少,高/低流量脉冲次数增加。不同时期影响造成汉江中下游水文情势的波动,并影响了汉江中下游水生态系统的稳定性。