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...     

基于水文学方法的黑河中游最小生态流量研究

本文基于黑河莺落峡水文站、正义峡水文站长系列水文资料,采用Q_P法、最枯月平均流量法计算了两处水文站断面的最小生态流量,并用Tennant法对计算结果进行评价。研究结果表明,莺落峡站断面用Q_P法和最枯月平均流量法得到的最小生态流量值分别为11.06m³/s和13.26m³/s,一年内最小生态流量可以满足生物栖息地需水要求;正义峡站断面用Q_P法和最枯月平均流量法得到的最小生态流量值分别为0.37m³/s和1.63m³/s,一年中5月的最小生态流量能够支撑大部分水生生物的生存栖息地。     

碗米坡水电站生态流量的计算与分析

为做好已建水利水电工程生态流量核定工作,本研究采用Tennant法、Qp法和7Q10法三种水文学方法计算碗米坡水电站坝址断面的生态流量,计算成果分别为29.40m³/s、25.80m³/s(25.06m³/s)和25.20m³/s。研究表明酉水属于丰枯变化剧烈的山溪性河流,河道径流季节变异相对较大,Tennant法计算生态流量成果较Qp法及7Q10法偏大。上游水利工程运行调节进一步加大了枯水期河道内径流变异程度,宜采用Qp法核定碗米坡水电站生态流量。同时强化流域水资源统一调度管理,提高水利工程生态流量保障程度。     

汉江流域控制断面生态基流量的确定

保障合理的生态基流是维护河流健康的基础,是有序、可持续利用流域水资源的前提。采用Tennant法、最小月90%保证率平均流量设定法（Q90）以及最近10a最小月平均径流量法分别计算汉江各控制断面的生态基流量。根据汉江流域生态环境保护需要,以及各方法计算结果,确定汉江流域武侯镇、石泉、白河、皇家港及皇庄等控制断面的生态基流分别为3,28,76,174,200 m³/s。     

赣江下游河道适宜生态需水量计算

受气候变化及人类活动的影响,赣江下游河道生产生活与生态用水的矛盾日益增加。本研究采用Tennant法和生态流量阈值法分别计算外洲断面生态需水量,并采用基于四大家鱼为生态保护目标的湿周法进行筛选比对,确定赣江下游适宜和较适宜的生态需水过程。结果表明：Tennant法和生态流量阈值法计算得到的年均适宜生态需水量分别为845.44m³/s、1 041.30m³/s,占外洲断面多年平均径流的40%左右;年均较适宜生态需水量为626.60m³/s、561.16m³/s,占外洲断面多年平均径流的27%左右,为赣江下游适宜生态需水量的预留提供依据。     

永定河官厅下游段生态基流估算研究

根据永定河官厅水文站1956年～2016年61 a实测月径流资料,采用Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法、基流比例法估算永定河官厅下游段生态基流。综合对比分析确定,永定河官厅下游段生态基流为2.05～3.93 m³/s;结合生态流量与现状年河道实际流量进行对比,评估分析三种方法计算得出的河道生态基流的保障程度表明,基流比例法在该区域表现最好,而90%保证率最枯月平均流量法计算得出的结果偏小,Tennant法在计算永定河此类型的北方季节性河流有明显的不足。     

长江上游地区生态需水量变化研究

生态需水是生态用水控制和区域生态环境恢复的基本依据和关键。为了确保流域生态系统健康发展,实现水资源合理配置,基于GIS技术与水文气象实测数据等,采用Tennant法计算研究区河流生态需水和Penman-Monteith法计算植被生态需水。结果表明:长江上游地区河流生态需水量为1 022亿m³,植被生态需水量为4 668.43亿m³。研究区1981—2007年年均生态需水量呈下降趋势;水资源二级区中,金沙江石鼓以下生态需水总量最大,为1 349.90亿m³,乌江生态需水总量最小,为562.73亿m³。各植被类型需水量由大到小依次为水田(1 564.62亿m³)、林地(1 460.30亿m³)、灌丛(1 231.91亿m³)、草地(397.22亿m³)、旱地(14.64亿m³)。研究区植被生态需水主要集中在5—8月,占植被整个生长季全部需水的63.78%,河流生态需水主要集中在6—10月,占河流...     

基于敏感保护目标的那棱格勒河生态需水研究

基于那棱格勒河生态特点,统筹考虑生态基流、鱼类繁殖生长关键期所需河道水量和植被需水高峰期所需短期洪水过程,综合确定河道内生态需水量,并采用流域水量平衡法确定绿洲生态耗水量,同时计算尾闾湖泊需水量。结果表明：河道生态基流10月至次年4月为5.48 m³/s、6—9月为11.82 m³/s,5月河道内生态流量考虑鱼类繁殖需保证11.82 m³/s,6月、9月各需一场不少于5 d、平均流量分别不低于80.0、82.5 m³/s的洪水过程;绿洲区平均生态耗水量为4.54亿m³/a。     

基于生态水力半径法的瑞丽江河道内生态需水量估算

从保护瑞丽江流域特有珍稀、濒危鱼类的角度出发,根据瑞丽江流域的水资源特性,采用生态水力半径法对瑞丽江进行河流生态需水量研究：利用戛中水文站的实测流量资料,建立Q～R关系,计算了瑞丽江河道内生态需水量,枯期最小生态需水量20.1m³/s;汛期最小生态需水量63.2m³/s。从而推求出龙江水电枢纽工程汛期下泄流量不应小于47m³/s;枯期下泄流量不应小于15m³/s,以满足水生生物生存繁衍所需的基本生态需水量。     

径流引水式小水电生态-发电协同优化模型及应用

以湟水河流域的湟乐水电站为例,基于自然水流范式计算河道内适宜生态流量和生态基流,以生态流量为主要约束建立径流引水式小水电生态-发电协同优化模型,利用NSGA-Ⅱ算法得到引水发电流量的Pareto解,研究成果对指导径流引水式小水电的生态调度和运行管理具有重要指导价值。结果表明：滑动t检验法诊断西宁水文站年径流量时间序列的突变点是2000年,经还原后得到1956—2000年多年平均天然径流量为41.3 m³/s;适宜生态流量在年内枯水期、平水期和丰水期展布的同期比分别是0.60、0.41和0.42,达到了“极好”标准;以传统Tennant法“一般”标准确定的非汛期生态基流为4.13 m³/s、汛期生态基流为12.4 m³/s;采用生态-发电协同优化模型计算多年平均来水条件下湟乐水电站的年发电量为634.29×10⁴ kW·h,枢纽下泄流量均满足减水河段生态流量需求;多年来水条件下湟乐水电站等效减排6 323.9 t CO₂,电站的减排生态效益为188.45×10⁴     

吉林省伊通河生态需水量计算及分析

为研究吉林省伊通河生态需水量年内分配情况,采用流量历时曲线法分别对位于伊通河中下游的农安站及上游的伊通站的历史流量资料进行分析,得到伊通河农安站和伊通站的河道内最小生态需水量分别为4 693.66万 m³和303.52万 m³, 分别占年径流量的15.46%和4.80%;同时采用Tennant法和最小月流量平均法对伊通河最小生态需水量进行估算验证。Tennant法估算得到的最小生态需水量与流量历史曲线法较接近 。结果表明:在天然情况下,伊通河生态需水量的年内分配过程符合于实际水量分配过程,即多水时需水量多,少水时需水量少。农安段生态需水量可以有限地保护水生生物栖息地;而伊通段水生生物栖息地已经退化或贫瘠,需要采取措施对其进行保护治理。     

黄河流域甘肃段河道生态需水阈值的探讨

研究河道生态需水阈值对于提升河流生态系统多样性、稳定性、持续性及河道生态需水管理具有重要意义。针对黄河流域甘肃段河流断流、水污染严重及泥沙含量高等水与生态环境问题,依据30个水文站1956—2016年的河流月径流资料,采用年内展布计算法确定生态基流量,并与自净需水量、输沙需水量按照“取大”原则整合为基本生态流量;采用逐月频率计算法确定目标生态流量。综合基本生态流量与目标生态流量分布特征,获得年内河道生态需水阈值,对其进行等级评价并分析满足程度。结果表明：年内水量较枯、较丰时段黄河干流河道生态需水阈值分别为74.78～393.29 m³/s、595.35～1 108.84 m³/s;玛曲至上诠段支流分别为8.97～26.81 m³/s、30.16～156.20 m³/s;上诠至安宁渡段支流分别为0.64～11.93 m³/s、3.50～124.61m³/s;安宁渡以下段支流分别为5.67～7.76 m³/s、14.77～30.53 m<...     

石羊河流域地表水资源量时空变化特征及趋势研究

为了更准确地掌握石羊河流域水资源量变化特征,本文收集了流域内主要河流的实测径流资料,采用滑动平均法、线性回归检验法、Lee-Heghinian法,从水资源量的时间变化、空间分布、趋势及突变年份等多角度进行了分析研究。结果表明,流域内水资源量年内分配不均,主要集中在5—9月,7月、8月最集中;夏秋偏多,秋冬少;石羊河下游、杂木河、西营河、古浪河水量呈递减趋势,平均每年递减变化率分别为0.017亿m³、0.043亿m³、0.008亿m³、0.008亿m³;西大河、金川河呈递增趋势,平均每年递增变化率为0.002亿m³、0.008亿m³;空间分布上,水资源量从海拔较高的地方向盆地平原区递减,水量随流程递减。该研究可为流域水资源量评价、跨区域引水、农业灌溉等提供参考依据。     

基于改进水文比拟法的新丰江生态流量计算

为减小水电站开发对下游河道生态环境的影响,以广东韶关新丰江为例,用改进水文比拟法计算流量,同时用水文学法进行生态流量计算。结果表明：运用改进水文比拟算法能较准确获得新丰江干流丰城、狮石滩、涧下和银潭4座水电站的月平均流量(分别为20.57 m³/s、21.80 m³/s、22.54 m³/s和22.97 m³/s);4座电站生态流量最终取值分别为3.62 m³/s、3.63 m³/s、3.73m³/s和3.93 m³/s;其生态流量的月满足程度均在99%以上,能满足设计保证率。研究成果可为新丰江等中小河流水资源开发利用与生态系统保护及中小河流水电站生态流量计算提供参考。     

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。     

基于四大家鱼栖息地模拟的汉江下游生态流量研究

梯级水库运行显著改变了河流自然水文情势,对河流水生态系统产生不利影响。选择四大家鱼作为汉江下游的指示物种,考虑四大家鱼对栖息地流速和水深的喜好性,构建了产卵期和生长期适宜度指数曲线,采用River 2D水动力模型,模拟了不同流量下四大家鱼适宜栖息地状况的变化,提出维持四大家鱼产卵期与生长期需求的生态流量及高流量脉冲。结果表明：汉江下游四大家鱼产卵期最小和适宜生态流量分别为1 310,3 520 m³/s,每年提供至少2次持续时间不低于3 d、流量不低于1 310 m³/s的高流量脉冲,以刺激四大家鱼自然产卵,增加产卵规模;生长期最小和适宜生态流量分别为441,1 520 m³/s。与Tennant法和实际生态监测对比,River 2D水动力模型计算结果较为合理可靠。但与历史实测流量过程比较,产卵期生态流量满足率不高,需择机实施汉江中下游梯级水利枢纽联合生态调度,提高生态流量满足程度。     

澧水流域山溪性河流生态基流的计算与分析

本文采用Tennant法和Q_p法两种常见水文学方法计算澧水9个水文站点生态基流值,评价枯水期月份生态基流满足程度。计算结果表明:Tennant法计算成果普遍大于Q_p法计算成果,而且在枯水期月份满足程度较低,山溪性河流生态基流宜采用Q_p法计算。集水面积与Q_p法、Tennant法计算的生态基流值之间具有较好线性拟合关系,相关经验公式可用于流域其他断面生态基流的计算。     

大通河流域生态流量确定及预警方案研究

生态流量是维护河流生态健康和功能的重要基础和保障。以大通河流域青石嘴站、天堂站、连城站、享堂站的长序列径流资料作为基础数据,采用基流比例法、Tennant法、最枯月平均流量多年平均值法、90%保证率法和7Q10法计算大通河流域生态流量,同时研究流域生态流量预警方案和预警流量控制指标。结果表明：基流比例法计算结果更具全面性和合理性,可以反映各年际各时段的流域生态流量;大通河流域生态流量的流量范围为多年平均流量的11%~35%,相应的青石嘴站、天堂站、连城站和享堂站的生态流量分别为5.57~17.73 m³/s、8.68~27.61 m³/s、9.08~28.88 m³/s和9.39~29.89 m³/s,经过保障度分析,各水文站全年生态流量保障度达到90%;依据确定的生态流量,将生态预警划分为蓝色预警、橙色预警、红色预警3个等级,并制定预警方案,该方案可以提高流量监测的可靠性和准确性,优化水库调度,维护生态环境健康。     

水库生态流量核定及保障措施研究

为推动江河湖库生态保护治理,以乌都河英武水库为例开展了生态流量核定及保障措施研究。英武水库作为乌都河干流的龙头水库,是流域内唯一的大型水库,其工程建设运行对下游水生态系统的结构和功能具有显著影响。在分析其坝下河段用水需求的基础上,综合采用水文学Tennant法、水力学R₂-Cross法等生态需水分析方法,结合坝址上下游梯级已批复的生态流量成果,综合研究确定英武水库生态流量以及保障措施。结果表明：按照取外包最大值的原则确定工程初期蓄水期和运行期,每年11月至次年3月下泄生态流量不应低于1.45 m³/s, 4～10月下泄生态流量不应低于2.9 m³/s。研究成果可为维持英武水库下游河流形态和基本生态功能、复苏乌都河流域生态环境提供参考。     

基于SWAT模型的无资料地区径流模拟及生态流量计算 ——以杨溪河为例

利用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型对武江流域2008～2013年的月径流量进行模拟,并根据犁市(二)站的实测径流资料对模型参数进行率定和验证;以武江支流杨溪河上的横溪、钓鱼台与银溪水电站3座梯级电站坝址为流域出口模拟得到其径流量,并以此为依据运用Tennant法计算各控制断面的生态流量.结果表明:SWAT模型对武江流域的径流模拟整体适应性较好,犁市(二)站率定期月径流模拟值和实测值的R~2和NS分别为0.77和0.91,验证期的R~2和NS分别为0.75和0.92;杨溪河上的横溪、钓鱼台和银溪3座水电站坝址处的多年平均流量分别为10.2m~3/s、11.7m~3/s和12.0m~3/s;根据模拟径流量和Tennant法,计算得到横溪水电站的最小、适中和最佳生态流量分别为1.02m~3/s、3.37m~3/s和5.40m~3/s;钓鱼台水电站的最小、适中和最佳生态流量分别为1.17m~3/s、3.82m~3/s和6.15m~3/s;银溪水电站的最小、适中和最佳生态流量分别为1.20m~3/s、3.91m~3/s和6.31m~3/s.