河道生态基流理论基础与计算方法研究

系统梳理了生态基流的概念、内涵、确定原则、研究内容和计算方法,回顾了生态基流理论发展的历程,构建了生态基流计算分析的总体框架。以渭河关中段为例,首先识别了其生态保护目标,然后分别运用水文学法、水力学法和综合分析法估算了渭河关中段主要控制断面的生态基流,并基于专家论证意见,初步确定渭河关中段林家村、魏家堡、咸阳、临潼、华县断面生态基流近期目标为4.0、6.0、8.0、12.0、16.0 m~3/s,远期目标为8.0、10.0、12.0、18.0、20.0 m~3/s,最后从农业用水管理、地下水管理、工业用水管理、水质管理、水量调度管理等方面对生态基流未来的发展趋势提出了一些建议。     

河道生态基流研究综述

随着河流不断的开发与利用,其生态在一定程度上受到影响和破坏,特别是一些梯级小型水电站的建设,使得河流出现脱水段,导致河流生物多样性减少。而生态基流是恢复河流生态过程中的一个重点研究对象,以得到众多学者的重视,并且已经成为一个热点课题。本文根据已有研究成果,从生态基流的概念、内涵、特性、计算方法等方面,并结合我国生态现实状况和未来发展趋势,通过分析研究认为:未来生态基流的内涵将更多体现在社会经济价值和可持续发展方面;生态基流计算方法将使用更加准确合理的整体分析方法;对生态基流进行适应性管理能够使人类在开发利用水资源的同时同大自然和谐相处。     

水电工程生态损益评估技术方法初探

本文通过概念辨析,梳理了河流生态系统服务功能、生态价值及生态损益三个概念之间的定位及范畴,进一步明晰了水电工程生态损益评估概念;以生态系统服务功能和生态价值理论及方法为基础,提出了水电工程生态损益评估技术路线,将水电工程生态损益评估划分为河流生态系统服务功能评价、生态价值核算、生态损益分析三个阶段,并提出了各阶段的评价内容和方法;建立了水电工程生态损益评估定量计量模式,该模式可用于以货币形式定量评估水电工程的生态损益净值.研究结果将为综合研究水电工程的生态效益、生态影响及生态损益净值提供技术支撑     

河道生态基流计算方法回顾与评估框架研究

回顾了国内外河道生态基流计算方法的发展历程并对比分析其异同,同时提出了国内河道生态基流的研究不足。开展了国内外河道生态基流计算方法的分类对比研究,讨论了不同类型计算方法的优缺点与适用条件,为不同计算方法的应用提供了依据。最后,构建了河道生态基流评估框架,分析了生态基流评估计算时的影响因素,提出了评估框架构建原则。通过构建生态基流决策支持系统提出了河道生态基流评估框架的分析流程。研究成果可为不同区域生态基流的确定提供技术支撑。     

河流连通性及其对生态水文过程影响研究进展

为研究流域水资源开发利用对生态系统和水资源承载力的影响,梳理了河流连通性的内涵、分类及评价方法,并着重探讨了河流的纵向连通性,从水质、水量和生物3个方面剖析人工构筑物对水生态系统的影响机理。认为河流连通性是一个具有4维尺度的概念,即1个时间维度、3个空间维度,影响生态水文过程及群落结构的抵抗力与生态系统整体的稳定性,对其评价应该考虑时空变异性。指出后续的研究方向为:从指示物种层面进一步明晰河流连通性程度与生态水文过程的交互影响机理;统一河流连通性程度定量化评价方法和标准,增加不同河流、同一河流不同时期之间的可比性,为面向水资源承载力提升的河流可持续开发与保护提供理论基础。     

疏勒河流域生态需水量研究

采用Tennant法、近10 a最枯月实测径流量法、90%保证率法、月年保证率法分别计算了疏勒河流域的生态基流;对敏感生态需水(包括河流湿地生态需水、湖泊生态需水、重要水生生物生态需水),采用流域典型区进行计算。疏勒河流域生态需水即为其生态基流与敏感生态需水之和。在对上述方法进行比较、分析的基础上,得出的90%的保证率法即为疏勒河流域生态基流比较合适的计算方法。计算结果表明:该河流域生态基流的所需水量为河流90%保证率下的最枯月平均流量的23%,河流的湿地生态需水量为6.40亿m~3,湖泊生态需水量为0.14亿m~3,重要水生生物的生态需水量为0.23亿m~3。在此基础上,通过计算得出疏勒河流域的生态需水量为6.77亿m~3。据此确定了疏勒河流域水生态红线和生态特征流量值,可为最严格水资源管理及水生态红线管理提供参考依据。     

近40 a昆仑山北麓典型河流生态基流时空特征

生态基流是河流生态系统健康稳定的关键,对于水资源缺乏的干旱区内陆河流尤为重要。以昆仑山北麓克里雅河、尼雅河与车尔臣河3条典型季节性内陆河为研究对象,选取1978—2014年流域水文数据,利用QP法、Tennant法、近10 a最枯月平均流量法和Texas法4种水文学方法,计算确定河流生态基流并据此分析其时空分异特征与影响因素。结果表明：Tennant法更适合昆仑山北麓河流生态基流计算。从时间变化来看,3条河生态基流年内最大值均出现在7月份,最小值均出现在1月份;年生态基流最大值均出现在2010年左右,最小值在1980年前后,分别以1.378、0.653、3.066 m³/s·(10 a)^-1的速度增加。3条河流生态基流空间分布,春季表现为车尔臣河>克里雅河>尼雅河,夏季和秋季均表现为克里雅河>车尔臣河>尼雅河,且同一河流波动变化明显,不同河流之间变化差异不显著(p>0.05)。影响生态基流年内时空差异的主要因素分别是气温、降水和人类活动,其中以车尔臣河流域气温、降水与生态基流的相关性最强,相关系数r分别为0.87...     

河流生态水文学研究现状

生态水文学是一门新兴的边缘交叉学科,是生态保护的重要理论基础和技术支撑。河流生态水文学作为其一个重要分支,在河流生态恢复中被寄予厚望,以协调河流开发与河流生态系统保护之间的矛盾。本文简要回顾了生态水文学研究的发展历程,并从河流生态学理论、河流水文情势生态效应评价方法、河流生态流量及河流生态修复等方面重点介绍了河流生态水文学领域的研究进展。     

基于河道生态基流保障的农田生态系统服务价值损失量研究

河道生态基流保障的经济损失量直接决定着政府部门对生态基流保障的决策,同时也为河道生态基流的合理保障水平提供定量依据。基于河道生态基流保障的粮食损失引起的农田生态系统服务价值损失,提出了河道生态基流保障的农田生态系统服务价值损失量的计算方法,探讨了农田生态系统服务价值损失量的变化规律,并分析了价值损失量处理办法以及粮食市场价值对其影响变化。研究表明:来水量是计算农田生态系统服务价值损失量的基础,来水量年内分配影响农田生态系统服务价值损失量;通过水权交易和生态补偿等两种方法对河道生态基流保障的经济损失量进行处理,有利于促进农田生态系统和河道生态基流保障的协调发展;同时,粮食市场价格变化也会引起农田生态系统服务价值损失量变化。     

河流-流域生态系统健康评价研究进展

河流与流域生态健康研究是目前生态系统健康研究领域的研究热点之一。首先介绍生态系统健康、河流健康和流域生态系统健康相关概念的产生与发展及各自不同的内涵,分析河流与其流域生态系统的相互关系,认为从流域的层次进行河流生态的研究有着重要的意义。在分析河流及流域生态健康内涵的基础上,回顾国内外河流与流域健康评价的研究与实践情况,并指出目前河流与流域健康研究存在的问题和研究趋势。     

河道生态需水量研究进展

对国内外河道生态需水的理论研究与计算方法进行了回顾与分析,将河道生态需水量计算方法划分为水文设定法、水力参数法、栖息地模拟法及整体分析法。着重讨论并分析了各种计算方法的理论依据、适用范围、优缺点及其在我国的发展与应用情况。最后,结合我国实际情况对河道生态需水量研究进行了展望。     

基于Tennant方法的河流生态基流应用现状及改进思路

Tennant法作为国内外应用最为广泛的水文方法,在生态基流研究中起着重要作用。但是,作为一种经验方法,具有局限性,在参考或应用某种方法时应该对其进行合理性分析。系统总结了Tennant法普遍存在的时空变化大、流量适宜性较弱、普适条件较差的3个关键问题,基于3种改进形式的变量:特征流量、用水期、百分率,深化研究Tennant方法的改善战略,进而归纳出3种改进方法:年均值法、同期均值法、改进百分系数法。最后,对Tennant法进行展望,提出选取具有年内和年际丰枯变化性的低流量指标、建立基流百分比与水生生物栖息地之间的适应曲线簇、有针对性地修正具体河流中水生生物的生物和物理需求、确定生态基流阈值时需考虑到流量与河流生态系统之间的关系等发展趋势,以期拓宽Tennant法的使用范围、完善不同地区河流生态基流的技术支持。     

全国不同区域河流生态基流达标现状与不达标原因EI北大核心CSCD

为系统认识我国不同区域河流生态基流达标现状,针对全国各大流域90个已确定生态基流目标的主要河流控制断面,基于2009—2018年实测流量资料,综合月均流量、日均流量2种不同达标评估方法,对断面生态基流达标现状进行了评估,并初步剖析了不同区域不达标原因,提出了调控保障建议。结果表明:按照月均流量达标评价,全国主要河流断面生态基流达标率为73.3%;采用日均流量达标评价方法,全国主要河流断面生态基流达标率显著下降,仅为26.7%。东北、西南地区生态基流达标率好于其他区域,黄淮海地区的淮河水系、沂沭泗水系及东南沿海地区的西江水系为本次评价中生态基流达标率最差的3个水系。全国层面,取用水总量高、取用水季节性冲突、水利工程不合理调度等人为因素是生态基流不达标的主要原因,占比62.3%。     

渭河宝鸡市区段河道生态基流量初步研究

归纳了国内外有关河道生态基流量的理论研究以及计算方法,并对相关概念进行了辨析。在此基础上,结合渭河宝鸡市区段的实际,对其河道功能进行界定,采用Tennant法和最小月平均流量法对渭河宝鸡市区段不同时段的河道生态基流量进行定量研究,并分析了其生态基流缺水程度,即P=50%、75%、90%三个代表年的河道生态基流缺水天数依次为61天、149天、211天。成果可为渭河宝鸡市区段水资源的合理调配提供了科学依据。     

中国水电工程生态流量实践主要问题与发展方向

梳理了2001—2015年96个水电工程的生态流量数据,基于ArcGIS平台分析了工程时空分布特征,回顾分析了生态流量的落实情况,分析了生态流量计算方法、泄放方式、保障措施和监测措施的差异及其对保护坝下河段珍稀、濒危保护鱼类的生态效益;重点分析水电工程下泄生态流量的保障情况、目前存在的不足与改进措施。总结了中国水电工程下泄生态流量实践的主要问题,并从生态流量计算原则与流量过程线要求、梯级水库联合调度的考虑、加强河流生态修复中生态流量研究与实践等方面提出了未来的发展方向。     

基于水文学方法的大洋河河道生态需水量计算研究

河道生态需水量的确定对于河流生态系统健康至关重要,为计算大洋河河道内生态需水量,基于大洋河岫岩和沙里寨两个水文站1970-2012年流量资料,分别运用最小生态径流法以及本文提出的保证率为90%(枯水期)、75%(平水期)、60%(丰水期)的适宜生态径流法计算了大洋河河道内生态需水量,并运用Tennant法对计算结果进行评价分析并结合实测流量资料对大洋河生态径流满足度进行了分析,研究结果表明:适宜生态径流量可以使得大洋河河道内的生态环境状况在丰水期和枯水期达到极好的状态,而最小生态径流量也能使大洋河生态环境状况得到改善和稳定,大洋河在丰水期生态径流破坏程度要高于枯水期,本文的研究成果对于大洋河河道生态保护和治理可提供参考价值。     

河道生态基流生态经济价值及其时间变化研究

为了解决普遍采用单方水资源价值计算河道生态基流价值的缺陷,以及探索河道生态基流价值定量化计算新方法,采用水力学方法将河道生态基流从径流量中分离出来,并确定河道生态基流对应水面面积,进而采用当量因子法计算河道生态基流价值和并探索分析了河道生态基流价值的时间变化特征。以渭河干流宝鸡段为例进行研究,结果表明:渭河干流宝鸡段的丰水年、平水年以及枯水年的年平均河道生态基流量分别为5.82 m~3/s、3.59 m~3/s和2.76 m~3/s。近21 a来,该段河道生态基流价值在时间上总体呈下降趋势,该价值多年平均值为5.61亿元,单方河道生态基流价值为6.27元/m~3,单方价值与价值总量变化趋势相反。河道生态基流价值年内变化具有明显的周期性,总体呈倒"V"字型,汛期河道生态基流价值比非汛期大,单方河道生态基流价值与之相反。通过相同区域以及相近区域的河道生态基流价值研究成果以及价值变化特征的对比分析,证明研究成果较为合理。该方法可为河道生态基流合理保障提供定量化依据。     

基于生态水文学法的湘江生态流量研究

河流生态流量是维持河流生态系统健康的重要条件。选取湘江(湘潭)作为控制性断面,采用生态流量年内展布法和IHA-RVA法计算河道最小和适宜生态流量,并以Tennant法进行合理性验证。结果表明:最小生态流量为639.6 m~3/s,占多年平均天然流量的32.2%;适宜生态流量为983.4 m~3/s,占多年平均天然流量的49.5%。该方法计算的生态流量结果能够满足河流生态目标的需求,与天然河流年内丰枯变化状态相吻合,计算结果较为合理。研究可为湘江湘潭的水资源管理以及生态系统的保护和恢复提供科学依据。