汉江石泉水库控制断面生态基流的计算探讨

本文运用国内外常见的生态基流计算方法,就石泉水库控制断面生态流量的大小进行对比计算分析,以满足河段不同环保要求的生态流量,合理的生态基流为石泉电站未来开发建设生态小机组所选定引水流量具有借鉴意义。     

我国河流生态基流理论研究回顾

从生态基流的概念内涵、发展历程、计算方法和相关规定4个方面回顾了我国河流生态基流的发展历程。首先梳理了生态基流的概念,从生态基流支撑的河流生态系统功能、生态需水过程辨析了我国河流生态基流内涵;根据40年来我国河流生态基流的发展历程,将其分为探索、起步、发展和完善阶段共4个阶段,并总结了各阶段的特征;回顾梳理了国内外生态基流计算方法的发展历程,并对计算方法进行分类;最后梳理了我国已颁布的河流生态基流相关法律、规范、导则和指南,分析了现有规定的不足及未来的研究发展方向。可为我国河流生态基流理论研究提供依据,为河流生态系统保护政策的制定提供决策参考。     

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 m³/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。     

禹城市生态基流及敏感生态需水分析

为改善禹城市生态环境问题,满足河湖生态用水需求,本文采用Tennant法计算徒骇河流域禹城段、赵牛新河、老赵牛河、人工湿地生态基流需水量。根据计算的生态需水量,分别对赵牛新河、老赵牛河及重要湿地进行了生态用水配置。     

白河干流最小流量变化与生态基流计算研究

河南省鸭河口水库修建后对白河干流最小流量变化产生了影响。为保障白河流域内生态可持续发展,根据新店铺水文站50多年的水文资料,采取Tennant法、90%保证率法和最小月平均流量法等3种水文学方法,对白河干流生态基流进行计算。通过对比分析,确定90%保证率法计算结果适用于白河干流的生态基流量。     

江口水库最小生态需水研究

根据水量平衡原理,建立了水库最小生态需水计算模型.以江西省新余市江口水库为例,确定其最小生态需水量及其逐月分配过程.     

新疆某水库工程建设对水生生态影响分析

根据克里雅河水系情况,分析流域内的水生生态环境特点,结合某水库的设计文件,分析水库建成前后生境的变化以及对水生生态的影响：对叶尔羌高原鳅、长身高原鳅及隆额高原鳅而言,由于大坝的阻隔,将造成鱼类种质交流的困难;水温情势及水温的变化也将造成它们种群规模的下降。建议采取人工捕捞过坝,资源补偿等措施来保护克里雅河土著鱼类。正文中没有此建议,应统一。     

湖南重要河湖生态基流及敏感生态需水现状评价

为协调生产、生活、生态之间的用水关系,在湖南省洞庭湖水系主要河流(湖泊)选取生态基流(水位)和敏感生态需水断面,对其生态需水满足状况进行评价。根据实测及现场收集资料,在充分考虑湖南省主要河段重要控制断面及湖南省各主要流域、区域气候和水文特点的基础上,拟定了湖南省36个重要河湖生态基流、生态水位控制断面,8个重要河湖敏感生态需水控制断面来计算生态基流及敏感生态需水。计算结果表明:36个控制断面生态基流总体基本可以满足;8个典型河段敏感生态需水方面,柘溪水库、沅江常德段生态需水满足程度为优,东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖、湘江衡阳段、湘江湘潭段生态需水满足较好,生态需水为良好,但索溪水库的生态需水满足程度评价结果为劣。     

面向鱼类越冬需求的滏阳河干流生态基流分析

以滏阳河干流为研究对象,研究滏阳河鱼类越冬生态基流需求.根据滏阳河流域自产地表水设定生态保障水量,加之南水北调中线生态补水量,可基本满足滏阳河干流鱼类越冬需求,研究成果可为北方缺水河流生态水量制定提供参考与借鉴.     

基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型及应用

传统的水库调度以兴利调度和防洪调度为主,常忽视生态环境问题,导致河流生态水文系统的健康状况不断恶化。相对传统的以水电站年发电量最大,发电保证率最高为目标函数,本研究还引入了生态保证率最高的目标函数,构建基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型,并采用NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解。利用该模型对天生桥一级水库1956年-2008年的来水过程进行优化调度,结果表明:经济效益最大的调度方案会对天然径流过程产生显著的改变,而兼顾经济效益和生态目标的建议调度方案对水库的经济效益产生影响较少的同时能保证生态系统的稳定性。     

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。     

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。     

基于基流比例法的洋河干流生态基流估算

为了更好地反映高频率取用水影响下北方季节性河流的生态基流量需求,采用细化到月尺度的基流比例法,分析计算了洋河1956—2015年的年尺度及月尺度生态基流量以及2015年的日生态基流保障程度。结果表明:丰水年、平水年、枯水年和特枯年的平均生态基流分别为3.64 m3/s、2.70m3/s、2.00 m3/s和1.31 m3/s;逐年生态基流持续减少,由1980年前的5 m3/s左右锐减到近十年的1.5 m3/s左右。不同年型基流量的逐月分布情况存在一定差异性,特别在特枯年1月、7月、8月及12月生态基流并不能满足至少保留10%多年平均径流量的生态需求,并出现非汛期生态基流最大,汛期生态基流反而最小的异常现象。2015年,洋河干流的日生态基流保障率仅为51%。不同年型及不同时间尺度的计算结果均阐释了洋河生态环境明显退化的趋势和严峻的健康形势,而且月尺度结果更详尽、更能映射取用水破坏河流生态的关键性和显著性。因此,建议分析河流生态需水时应区分河流丰枯状况,并尽可能地细化时间尺度。     

水库生态调度现状与展望

生态调度是在兼顾水库调度的社会、经济效益的基础上重点考虑生态因素的水库调度新模式。简要介绍了生态流量、生态调度等概念,同时对世界各地生态调度实践的过去(2000年以前)和现在(2000～2019年)的研究情况进行了综述,并对未来的研究进行了展望。生态调度研究最早于20世纪40年代从研究河流最小生态流量开始,期间提出水文学方法、水力学方法、生境模拟法等200多种生态流量计算方法。现阶段有关生态调度的探索强调将生态因子纳入传统的水库调度过程,由早期的单目标生态调度发展成多目标生态调度,包括生态水量调度、水质调度、泥沙调度和水生生物资源调度。联合调度、梯级调度、分层取水调度等方式被应用于水库调度实践中并取得了显著的成效。此外,大量研究显示,通过工程措施、生物措施和管理措施可以很好地解决生态调度过程中的一些难题。然而,对生态调度机制的研究仍旧匮乏,大量基于经验统计的生态调度工作难以从本质上解决经济发展与生态效益之间的矛盾。因此,从机理层面构建生态调度模型是目前亟待解决的问题,也将成为生态调度领域的新热点。此外,如何对生态调度的效果特别是其对水生态系统健康的效果进行量化,也是当今亟待解决的现实问题。     

河流生态流量特征图及生态流量评价方法

以水电站大坝下游河道为研究对象,从分析天然日流量特征出发,基于月中值流量和月内典型特征流量绘制了河流生态流量特征图,作为水库下泄生态流量的确定依据。基于此河流生态流量特征图,建立了判断生态流量满足程度的7 d流量偏差率、7 d生态需水保证率、月均生态需水适宜度及基于此3个指标的生态需水综合指标,并给出了各指标的评价依据和评价方法。结果表明,河流生态流量特征图符合各时段河流天然流量的基本特征,可作为指导水库生态泄流的依据;所建立的生态流量评价方法能够反映实际下泄流量与天然流量的变化程度,可用于评价河流的生态流量满足程度。     

河道基本生态需水的年内展布计算法

基于河流天然径流的变化特征和生态水文过程对径流的年内动态需求,提出了一种新的河道基本生态需水计算方法——生态需水年内展布计算法。该方法选取河流天然径流过程的特征变量来确定与量化同期均值比,并结合多年月均径流过程进行河道基本生态需水量的年内过程计算,弥补了传统水文学法以多年平均径流量的特定百分率或者天然径流量频率曲线上的特定保证率作为水文指标进行生态需水量计算的不足。以淮河干流的河道基本生态需水量年内过程计算为例,并同时与Tennant法、最小月均径流过程作对比。计算结果表明:在Tennant法的评价标准中所对应的河道状态与河道基本生态需水概念界定的生态功能目标相一致,并较好地体现了河流天然径流的年内丰枯变化过程,能够满足河流生态功能目标对径流的实际需求。本文方法计算结果较为合理,符合实际情况。     

河道基本生态需水的年内展布计算法

摘要：基于河流天然径流的变化特征和生态水文过程对径流的年内动态需求，提出了一种新的河道基本生态需水计算方法——生态需水年内展布计算法。该方法选取河流天然径流过程的特征变量来确定与量化同期均值比，并结合多年月均径流过程进行河道基本生态需水量的年内过程计算，弥补了传统水文学法以多年平均径流量的特定百分率或者天然径流量频率曲线上的特定保证率作为水文指标进行生态需水量计算的不足。以计算淮河干流的河道基本生态需水量年内过程为例，说明了计算过程，同时与Tennant法、最小月均径流过程作对比。结果表明：计算结果在Tennant法的评价标准中所对应的河道状态与河道基本生态需水概念界定的生态功能目标相一致，并较好地体现了河流天然径流的年内丰枯变化过程，能够满足河流生态功能目标对径流的实际需求。可见，生态径流年内展布计算法的计算结果较为合理，符合实际情况。     

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。