广东省河道生态基流定量分析研究

针对广东省咸潮上溯、水污染严重及水库、水电站建设对下游河道生态环境的影响等问题,以满足河流最基本的稀释自净功能、维持河道稳定及生物多样性为目的,综合国内外现有多种生态流量计算方法,对广东省典型河道断面的生态基流进行了计算分析。通过分析不同的方法(Tennant法、月保证率法、7Q10法、最小月平均实测径流量法)的优劣与适用性条件以及不同保证率下的计算结果,提出可以75%保证率下河道生态基流为标准,建议广东省河道生态基流量控制在诸断面多年平均径流总量的10%~21%。     

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。     

大汶河汶口段生态基流计算分析

根据大汶口水文站1955—2013年径流资料,通过采用基流比例法、Tennant法、最枯月平均流量法和Texas法等多种水文学法计算,结合河道径流年内分布特点、综合对比分析各种生态基流计算结果,认为:基流量为0.84~13.0 m3/s能更好地代表该区域各年型不同水期的河道生态需水,其生态基流保障程度除特枯年份外均能达到90%以上。     

清河干流生态基流计算分析

根据清河干流八棵树水文站、开原水文站1988-2009年径流量资料,选取Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法、NGPRP法等5种水文学方法对清河干流生态基流进行了计算,通过对各水文学方法计算结果的对比分析,发现Tennant法更适合用于清河干流生态基流的计算。根据不同水平年清河干流生态基流Tennant法的计算结果,并与清河干流实际径流进行对比分析,表明随着不同水平年降雨量的减少,清河干流生态需水的满足程度逐渐减小。     

基于Tennant法的白杨河生态基流分析评价

根据白杨河进库站730水文站历年径流资料,采用Tennant法对白杨河生态基流量进行估算。在此基础上对白杨河现状河道水生态达标状况进行评价。经分析,各断面在50%来水条件下,6～9月能够满足20%的生态基流,10月～次年4月部分月份满足10%的生态基流要求,在枯水年90%来水条件下,部分月份满足生态基流要求。     

Tennant法在河流生态基流计算中的适用性探讨——以福建省东南沿海地区为例

Tennant法在生态基流的计算中得到广泛的应用,但该方法存在着局限性。以福建省东南沿海地区九龙江、晋江、木兰溪、东溪作为研究区,探讨Tennant法在该区域的适用性。结果表明:利用Tennant法分丰、枯两个时期计算求得的各河流生态基流量均小于河流最小月平均流量,说明Tennant法不适用于径流量年内和年际变化大的河流。以九龙江北溪为例进一步分析可知,该河流下游河段河床坡降较小,过水面积较大,断面流速、主槽水深以及水面宽度与多年平均流量百分比的关系曲线都较为平缓,无法支持将多年平均流量的10%作为河道健康的关键点或下限。Tennant法采用多年平均流量和百分数结合的形式计算生态基流,不适用于东南沿海诸河流。     

基于改进Tennant法的小清河生态基流计算

为拓宽Tennant法的适应性,针对北方地区部分河流丰枯期径流差异大的特点,提出了在一般用水期(11-次年3月)生态基流的确定方法;同时,为满足鱼类生存繁衍要求,确定了鱼类产育期(4-10月)所需的逐月最低流速,选取最低流速所对应的流量与传统Tennant法生态基流量较大者为最终生态基流量,更好地保障了鱼类的生存繁衍要求。以小清河为例,选取人类干扰较小的历史数据对生态基流量进行计算,并与其他计算方法的结果进行对比验证。结果表明:改进的Tennant法计算结果更为合理,同时兼顾了多方面需水要求,有利于生态保护和维持河道持续健康发展。     

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。     

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     

基于博弈论可变集模型的节水型社会建设评价

节水型社会建设评价的研究是制定相关节水政策与措施的基础。在节水型社会建设评价的过程中,既存在清晰信息,也存在模糊信息。根据这一特点,结合陈守煜教授的可变集理论,运用博弈论组合主观与客观权重,提出了一种基于博弈论可变集的节水型社会建设评价模型。利用该模型对洛阳市节水型社会建设情况进行评价,并与模糊综合评价法、模糊物元法、TOPSIS法和VIKOR法的结果相对比。结果表明:洛阳市节水型社会建设呈现一种发展向上的趋势,节水情况越来越好,可变集模型与其他评价方法相比具有更高的准确性与合理性。     

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。     

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。     

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。     

基于生态水力半径法的贾鲁河生态需水量计算

介绍了生态水力半径法的计算过程,并以淮河的二级支流贾鲁河为例计算了中牟和扶沟两个水文站不同水文频率年对应的最小生态需水量。根据研究区域的气候、地理特征和流域范围内鱼类对流速的要求对Tennant法的计算标准进行修正,并使用修正后的Tennant法对中牟和扶沟水文站最小生态需水量的计算结果进行验证。结果表明,生态水力半径法得到的中牟站丰、平、枯水年和扶沟站丰、平水年最小生态需水量计算结果是合理的,扶沟站枯水年最小生态需水量多数月份无法满足Tennant法设定的最小值,可用Tennant法计算结果代替。该方法更多地考虑了河流水文水力学特征和河流生态系统中水生生物对栖息地的要求,具有更强的生态学意义。     

广西南宁市邕江河段生态流量研究

以广西南宁市邕江河段为例,采用湿周法、生态流速-临界水深法和综合法计算生态流量,并对计算结果进行合理性分析;通过Tennant法核实得综合法计算结果最优,由此确定广西南宁市邕江河段生态状况.结果表明,广西南宁市邕江河段生态流量为20.54～77.56 m3/s,比扣除供水和内河补水后剩余的流量小,满足邕江的生态流量;研...     

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。     

基于Tennant法改进的生态水位计算方法研究

为了解决流量资料缺乏河流无法采用Tennant法推荐流量计算生态需水的问题,提出了基于Tennant法改进的生态水位计算方法。该方法将Tennant法中不同栖息状态下推荐流量占多年平均流量的百分比与水位保证率进行关联,以不同栖息状态对应的保证率水位作为生态水位。以淮河流域入海水道生态水位计算为例,选取淮河流域主要干支流上具有长序列流量资料的19个水文站作为参考站点,利用P-Ⅲ曲线推求Tennant法推荐流量阈值的水文保证率,综合分析各站结果,确定了淮河流域河流系统生态流量满足各等级所对应的水文保证率,并将其应用于流量资料缺乏的淮河入海水道生态水位计算。结果表明:淮河流域河流系统栖息状态为差与最佳时的水文保证率分别为90.2%,27.0%～41.6%。淮河入海水道淮阜控制调度闸和东沙港闸生态水位应分别保持在1.26～1.83 m、1.08～1.72 m之间。基于Tennant法改进的方法为流量资料缺乏河道生态需水的计算提供了一种新思路。