中华鲟产卵栖息地的生态需水量研究

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，用Tennant法通过历史水文资料计算得到了不同栖息地状况下的生态需水量范围，其中最佳范围为7800~13000 m3/s；采用IFIM法将中华鲟对栖息地流速、水深、底质的喜好性纳入考虑, 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界条件下的适宜栖息地面积，并得到中华鲟产卵时生态需水量范围为5000~15000m3/s, 随后利用各年实测的中华鲟产卵日的流量数据验证了该结果的正确性；同时还得出当流量入口为葛洲坝大江电厂和二江电厂时，产卵场适宜栖息地面积比其它几种入口工况的大；且同流量下基于1999年地形得出的适宜栖息地面积远大于基于2003年地形得出的适宜栖息地面积。     

基于物理栖息地模拟的长江中游生态流量研究

将Delft3D水力学模型和栖息地模型组成物理栖息地模拟模型以研究鱼类的生态环境。以长江中游宜昌至枝江河段为研究区域,以长江的重要经济鱼类四大家鱼为目标物种,结合流速及水深两个栖息地限制因子计算研究区域内不同流量下四大家鱼4个产卵场的栖息地面积,得到了流量与栖息地面积关系曲线。分析该曲线,结果表明：长江中游四大家鱼4—6月份产卵期间的最小生态流量为4 570m3/s,适宜生态流量范围为12 000~15 500m3/s。计算结果在传统水文学法界定的生态流量范围之内,分析认为该计算结果更加合理,可为四大家鱼的保护和三峡及葛洲坝工程的生态调度提供参考建议。     

四大家鱼产卵栖息地适宜度与大坝泄流相关性分析

为探究三峡—葛洲坝水库联合调度运行后,长江四大家鱼对不同大坝泄流工况下产卵栖息地水动力环境的适宜性,在构建长江四大家鱼主要产卵栖息地水动力数学模型及产卵栖息地适宜度评价模型基础上,针对大坝不同运行参数进行大坝泄流方式与四大家鱼产卵栖息地适宜度相关性分析。结果表明,大坝泄流量为10 000~15 000 m~3/s时,四大家鱼产卵栖息地具有较高的适宜度;在流量基数为10 000~15 000 m~3/s,日均流量增长率为1 000~1 500 m~3/s时,四大家鱼产卵栖息地同样有较高的产卵栖息适宜度。研究结果可为构建考虑家鱼自然繁殖的水库生态调度方式提供参考。     

基于物理栖息地模拟的长江中游生态流量研究

利用Delft3D水力学模型和栖息地模型组成物理栖息地模拟模型，以长江中游宜昌至枝江河段为研究区域，以长江的重要经济鱼类四大家鱼为目标物种，结合流速及水深两个栖息地限制因子推求研究区域内不同流量下四大家鱼四个产卵场的栖息地面积。研究结果表明：长江中游四大家鱼4—6月份产卵期间的最小生态流量为4570m3/s，适宜生态流量范围为12000~15500m3/s。计算结果在传统水文学法界定的生态流量范围之内，而且比传统水文学法的计算结果更加合理，可为四大家鱼的保护和三峡及葛洲坝工程的生态调度提供参考建议。     

基于鱼类栖息地需求的雅鲁藏布江中游环境流量计算

针对水利工程影响下,河道下游天然水文情势改变造成鱼类产卵场面积减小和质量降低等潜在生态问题,通过数值模拟与统计建立拉萨裸裂尻鱼产卵期栖息地适宜度模型,采用栖息地模拟法计算了雅鲁藏布江中游藏木水电站坝下米林—尼洋河汇口处38.9 km河段的环境流量。结果表明:拉萨裸裂尻鱼产卵期适宜水深为0.7～1.0 m,适宜流速为0.4～0.6 m/s;研究河段内拉萨裸裂尻鱼产卵期环境流量为432 m~3/s。     

梯级水库对南渡江干流底栖动物丰枯水期沿程变化的影响

为探讨梯级水库影响下河流底栖动物种群在河流丰枯水期的沿程变化规律,通过对丰水期(8月)和枯水期(1月)采样处理和计量鉴定,对我国大型热带河流——海南南渡江干流的底栖动物的生物量、丰度、多样性、均匀度在丰枯水期的沿程变化进行了分析。结果表明:丰枯水期共检测出底栖动物2门4纲22种,各物种丰度在0～236个/m~2之间,生物量在0.27～31.5g/m~2之间;底栖动物种群结构沿程变化受梯级水库建设影响较大;丰、枯水量变化对底栖动物群落影响显著,受枯水期水库蓄水大幅度改变水流连通性影响,枯水期底栖动物种类沿程变化幅度大于丰水期;与温带河流不同,南渡江干流大多数底栖动物种类在冬季仍能较好繁殖,枯水期底栖动物丰度和生物量均大于丰水期。     

Quantitative evaluation of fish alternative habitats in the Luosuo RiverEI北大核心CSCD

针对罗梭江替代生境适宜度及影响因素尚缺乏定量分析的问题,选取澜沧江干流特有经济鱼类中国结鱼(Tor sinensis)为目标物种,基于河流内流量增加法(IFIM),结合二维水动力模型和鱼类栖息地适宜性曲线,建立了罗梭江典型鱼类的栖息地评价模型,分析了替代生境适宜度及其影响因子。结果表明:罗梭江作为澜沧江最大支流,能为中国结鱼提供良好产卵场,产卵场在丰水期(7—9月)数量和质量较优,高质量产卵场主要分布于河流蜿蜒处;罗梭江不适宜成鱼全年栖息,尤其在枯水期(2—4月),成鱼产卵及育肥适宜度最差。在罗梭江替代生境后期管理中,建议优先加强对河流弯道处的生境保护及捕捞管理,同时重视其关联干流的生态保护。     

底栖动物与水生栖息地面积耦合机制研究

底栖动物对河流的生态状况反应比较敏感、迅速,当河流水生态发生变化时,底栖动物能够首先感受到这种变化,并在短时间内作出反应。从水生栖息地面积着手,通过采集、鉴定、分析南水北调西线调水区底栖动物样本,研究底栖动物生物多样性与水生栖息地面积之间的耦合作用机制,并分析了调水对底栖动物的影响。结果表明:底栖动物与水生栖息地面积之间存在着密切的关系,其物种数随着水面面积的增加而增加,并趋于稳定;当水面面积减小至原水面面积的45%时,底栖动物物种数开始减少,但减少速度缓慢;当水面面积继续减小至原水面面积的10%时,底栖动物物种数开始急剧下降;为保持底栖动物生态系统的稳定性,调水不应使坝址下游水面面积减小至原水面面积的45%以下。     

汉江桥闸工程下游河段典型鱼种栖息地模拟研究

探究水利工程干扰下的鱼类生境变化特征是维护河流生态健康的基础性研究。以汉中平川段内汉江三桥桥闸下游10 km为研究河段,利用水文学法和栖息地模拟法计算了生态流量。建立了河段二维水动力学模型,选用宽鳍鱲为目标鱼种,依据其对水深和流速的适宜性曲线确定了流量变化下的生境面积,并采用生境质量分级分析了不同流量响应鱼类生境的变化特征。研究结果表明:两种方法计算出河流生态流量相近,分别为54.3和53.1m~3/s,最终适宜流量为47.8～54.3 m~3/s;在流量8.8～212.7 m~3/s时,相比中等和低质量生境,高质量生境面积随流量的波动更为显著,呈现先升后降的趋势,212.7 m~3/s以上流量的各级生境面积随流量变化较小;高质量生境多分布于两岸和冷水河交汇口,中等质量生境主要分布在河段下游;低质量生境位置相对不固定;研究成果可为桥闸运行和河流鱼类保护提供重要参考依据。     

基于黄河鲤栖息地水文-生态响应关系的黄河下游生态流量研究

本研究采用野外生物监测、栖息地同步观测和实验室控制实验等技术手段,应用生物学、鱼类生态学、生态水力学、水文学等多学科理论,基于河流栖息地模拟法,研究了黄河下游指示物种黄河鲤生态学特性及其栖息生境与流速、水深、水温等水文水环境因子之间的关系,将径流条件与目标物种不同生长阶段生物学信息相结合,建立了代表物种繁殖期、越冬期栖息地适宜度指数,构建了黄河下游重点河段河流栖息地模型,建立了指示物种栖息地状况与河川径流条件定量响应关系,提出黄河下游花园口和利津断面繁殖期最小生态流量为300 m³/s和100 m³/s、适宜生态流量为600~700 m³/s和190~250 m³/s。该研究在水生生物习性及其与河川径流响应关系方面实现突破,解决了黄河生态需水研究中关键技术问题。     

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。     

基于栖息地模拟的河道生态需水量多目标评价方法及其应用

本文提出基于栖息地模拟法的多目标评价法计算河道生态需水量,以加权可利用面积(WUA)最大和流量最小为目标,采用理想点法进行求解.该方法综合考虑了生态用水和经济用水,提供了一个栖息地保护和经济用水相协调的最优河流生态需水量.最后以鱼类作为指示物种,对新疆额尔齐斯河中游鱼类产卵期的河道生态需水量进行了计算.计算结果表明,其生态流量为78m3/s,占该河段多年平均流量的74%.该结果比直接采用栖息地模拟法计算的结果小,但该生态流量可以对河流栖息地提供足够的保护,且较好地协调了生态用水和经济用水的矛盾.     

Development of transient habitat modeling for stream Macrozoobenthos

In addition to the hydromorphological pressure on the ecological conditions of free-flowing river courses, increasing water temperature is affecting the water bodies, particularly by changing freshwater community compositions. The low discharge of numerous European rivers in the dry and hot hydrological year 2022 proves this relevance. Therefore, ecological assessment tools such as habitat modeling should take these factors into account when assessing the quantity and quality of habitats. In this paper, the habitat modeling tool “Transient River Habitat Modeling for Macrozoobenthos” (TRiMM) is improved by incorporating a fuzzy logic approach and adding water temperature to the set of parameters determining habitat suitability for macrozoobenthos. Habitat-relevant parameters, including hydromorphological factors (depth, velocity, mineral and organic substrate) and a water quality factor (temperature), are combined in the habitat model so that it can more broadly characterize river physical conditions and their interactions with biological indicators. Habitat modeling employed the mentioned parameters to simulate suitability for the macrozoobenthos in a small river in central Saxony, Germany. Due to its deteriorated condition, this river was selected as a representative for thousands of kilometers of small rivers across the region, which have been restored. The model simulated the status quo of river conditions from spring to summer for three macrozoobenthos species (Ancylus fluviatilis, Ephemera danica and Gammarus fossarum). The results showed that the natural flow resulted in dynamic habitat suitability both spatially and temporally, which differs for each species. Remarkably, the five-parameter model (depth, velocity, temperature, mineral, and organic substrate) generally performed better compared to a similar model without temperature.     

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。     

黄河口盐沼湿地植被群落适宜生境模拟Ⅱ：应用

在径流和潮汐的共同作用下,黄河口三角洲天然盐沼植被具有明显的带状分布特征。本文基于盐沼植被对土壤水盐的响应机理构建地下水动力-种群动力学生境耦合模型,模拟了径流和潮汐共同作用下,黄河三角洲不同土壤水盐条件下盐沼植被适宜生境及生物量的时空分布。以不同年份黄河利津站的水资源量为依据,模拟了最大年、丰水年、平水年和枯水年和最小年5种水文年时间序列方案,模拟不同河流径流过程对河口盐沼植被的影响。研究发现盐沼植被在研究区内的适宜生境在黄河两岸呈带状分布,在距离黄河较远的区域呈散点状分布;芦苇的生物量积累主要发生在较窄的条带上,而翅碱蓬和柽柳的生物量积累均匀分布在面状区域,3种盐沼植被在散点状适宜生境上均无生物量积累;丰水年情景下生长季内适宜生境月均面积最大,达研究区总面积的16.66%;而枯水年情景生长季内月均生物量最多,最大达13.86万t。研究构建了地下水动力-种群动力学生境耦合模型,能够定量化模拟不同径流情景下河口湿地地下水、土壤水盐条件及盐沼植被适宜生境与生物量分布规律,以期服务于河口三角洲盐沼植被保护与修复。     

山地河流生境快速评价模型与应用

从河流生境结构和功能出发，选用河流生境多样性指数、河道湿润率、生境单元质量指数，采用专家打分法确定权重系数，建立了山地河流生境快速评价指标体系及定量评价模型。选取三峡库区腹心区域的典型山地河流东河进行河流生境质量定量评价。结果表明河流生境质量从库尾以上河段起逐步下降，在引水坝以下河段降至最低，其后呈逐渐回复的态势。坝下河流生境主要受到河流减水影响；坝上河段河流生境主要受泥沙淤积影响。评价结果能较直观地反映水电工程影响下山地河流生境状况，以及导致河流生境质量衰退的原因。