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Tennant法的清涧河生态基流量计算

清涧河洪水灾害较多,为保证黄土高原地区水生态环境的发展,有必要对清涧河的生态基流进行计算。使用Tennant法计算初步得出清涧河子长站和延川站断面生态基流量分别为0.58m~3/s和1.12m~3/s,生态环境需水量分别为0.60m~3/s和1.12m~3/s。这一结果为清涧河流域水生态修复工作提供了理论依据,对进一步的生态流量调控计算具有重要意义。     

河道生态基流保障引起的农业损失量计算

为了科学协调水资源短缺地区农业用水与生态基流的矛盾问题,推动生态基流保障工作开展,从优先保障生态基流后农业受到影响的角度出发,确定了不同保障水平下的农业损失量。以渭河干流宝鸡段为例,定量计算了生态基流调控值在5～10 m~3/s之间时宝鸡峡灌区的农业产值损失与产量损失,并分析了生态基流保障前后保障率变化情况。结果表明:生态基流调控值在5～10 m~3/s之间时,平水年农业产值损失在1. 04×10~8～2. 54×10~8元之间,枯水年农业产值损失在2. 99×10~8～4. 06×10~8元之间,特枯年农业产值损失在4. 78×10~8～6. 61×10~8元之间。减少农业灌溉引水后,河道生态基流保障率明显提高。     

渭河干流宝鸡段水资源边际效益的研究

传统的水资源分配只注重水资源能带来的经济效益,忽视了其在生态环境中的价值,不利于河流水资源的可持续管理。将河道生态基流视作一类用水部门,通过建立河道生态基流边际效益的计算方法,计算留存在河道中的水资源的边际效益,利用柯布-道格拉斯生产函数,计算三次产业的水资源边际效益,可实现效益最大化下水资源的简单分配。以渭河干流宝鸡段枯水期为例对所建立的方法进行计算,结果表明:2001-2015年第二产业和第三产业的水资源用量少,而边际效益高,可维持现状;河道生态基流和第一产业的水资源边际效益年均值低于5元/m~3,可使两者的边际效益相等,求出枯水期同时满足经济效益和生态效益时的水量为10 m~3/s,此时水资源边际效益为1元/m~3。     

面向水资源保护的九龙瀑布生态需水分析

生态需水是实施水资源保护的依据,依据全国水资源保护规划技术要求和瀑布保护需要,针对河道生态基流、河流水质污染自净需水、瀑布幕宽需水3方面,采用水文学法、水力学法及水质模型法等进行分析计算,推求九龙瀑布的生态需水,综合确定九龙瀑布生态需水量为年均3.51 m~3/s;结合断面实测流量结果,评价瀑布生态需水满足程度为中,为切实保护水资源、维持瀑布景观持续健康发展,对最枯月(4月)配置水量1.33 m~3/s,生态需水满足程度可达到良。通过对面向水资源保护的九龙瀑布生态需水分析,提出合理化建议,并为有关部门管理瀑布景观和保护水资源提供技术依据。     

渭河生态基流时空分异特征及保障率分析

以渭河为研究对象,依据渭河干流北道、林家村、魏家堡、咸阳、临潼、华县6个主要断面1971-2014年的水文实测资料,基于河流典型生态环境特征划分河流生态类型,并对其生态基流量进行优化计算,在此基础上揭示渭河生态基流时空分异特征及生态基流保障率。结果表明:选取北道、林家村、魏家堡、咸阳、临潼、华县断面枯水期的最小值作为相应断面的生态基流量推荐值,分别为5. 68、2. 51、11. 39、25. 33、77. 26和61. 86 m3/s;从时间变化看,各断面生态基流年内最大值均集中在汛期(7-9月),最小值集中在枯水期(12-次年3月)。除汛期外,各断面的生态基流月均值变化轨迹整体一致,各断面生态基流除8月与1、2、3、4、6、10、11、12月差异不显著(P>0. 05)外,其余各月两两之间差异均显著(P <0. 05);从空间分布来看,林家村断面1月生态基流量最小,华县断面8月生态基流量最大,体现出渭河上游生态基流量不足而下游河道泥沙淤积的生态环境特征;生态基流量总体上呈上游低下游高的特征,除魏家堡和华县断面月均生态基流量差异不显著(P> 0. 05)外,其余各断面之间差异均显著(P <0. 05)。     

淮河干流阜阳段生态基流估算研究

为了有效保障淮河干流阜阳段生态系统需水要求,根据淮河阜阳段鲁台子站1973—2017年实测流量资料,采用基流比例法、Tennant法、最枯月平均流量多年平均值法及90%保证率法,对淮河中游阜阳段生态基流进行了分析计算。综合对比分析各种生态基流计算结果认为,淮河阜阳段生态基流为67.17～201.52 m~3/s;除特枯年外,其生态基流保障程度基本能达到90%,结果比较符合实际。生态基流上限值占多年平均流量的32%,为了使河流健康状况达到更好水平,还需采取生态调度、跨流域调水等措施,实施引江济淮工程等,逐步提高生态基流值,从而保障生态环境安全。     

渭河宝鸡段生态基流价值估算研究

河流生态基流的保障为水生态系统的运行提供了良好支持,具有很高的效益和价值。生态基流保障提供的价值包括产品服务价值,调节价值,支持价值和文化审美价值等四个方面。以渭河宝鸡段为例,采用环境经济学估算方法,估算出渭河宝鸡段生态基流的产品服务功能价值为5034.83万元/年,调节功能价值为18135.93万元/年,支持功能价值为1187.8万元/年,文化审美功能价值为2620万元/年。渭河宝鸡段生态基流提供的年效益为26978.56万元,生态基流效益显著,应给予合理保障。     

基于RVA法的河流生态基流过程研究

针对我国目前生态需水量研究难以反映河流水文情势自然涨落变化的问题,从河流水文情势的整体角度出发,采用IHA法分析了金沙江上游岗托至巴塘河段的天然水文情势特征,得到了该河段各指标的RVA阈值范围。在总结前人研究的基础上,对计算河流生态基流量的RVA法进行了改进,提出非汛期、汛前期和汛后期采用RVA目标差值的75%推荐河流生态基流量,主汛期采用RVA目标差值的50%推荐河流生态基流量。采用改进的RVA法计算了金沙江上游巴塘断面的生态基流过程,得到巴塘断面各月的生态基流量分别为39.5 m~3/s、42.5 m~3/s、33.0 m~3/s、74.2 m~3/s、124.4m~3/s、259.3 m~3/s、394.0 m~3/s、581.0 m~3/s、493.5 m~3/s、259.7 m~3/s、131.1 m~3/s、71.0 m~3/s,占相应多年月均流量的比例范围为14.0%~32.9%,并与Tennant法的结果进行了对比分析。结果表明,该方法能够更好地反映金沙江上游天然河流水文情势的动态变化特征,可为金沙江上游水电开发生态保护提供技术参考。     

基于多种水文学方法的滦河典型断面生态基流研究

利用1980—2016年郭家屯水文站和三道河子水文站逐月流量数据,综合运用QP法、Tenant法、频率曲线法、典型水文频率年法、NGPRP(norther great plains resources program)法、近10年最枯月月平均流量法、TEXAS法等7种水文学方法,根据滦河丰水时段和枯水时段内不同月份径流量的特点,精细划分出相关断面每个月份生态基流取值的上限和下限,对相关断面的生态基流量进行测算和分析,得出三道河子断面生态基流取值1.10～6.06 m3/s为宜,郭家屯断面生态基流取值0.78~5.66 m3/s为宜。用上述确定的生态基流值对2个断面37年的逐月流量进行检验,结果表明:2个断面37年大部分月份生态基流都能得到保证,12月、1月和2月2个断面生态基流保证率相对较低,而对于生态基流保证率低的月份,建议通过合理划分水权、科学调度工程、建立监控体系等措施保障生态用水。