基于改进Tennant法的洋河流域生态基流估算研究

针对我国北方河流的特点,将传统Tennant法的计算时段重新划分为丰水期、平水期和枯水期(冰冻期或冰封期),并对生态基流所占比例进行调整。把洋河作为研究区域,分别用传统方法和改进之后的Tennant法计算了各情景下的生态基流量及年总需水量。结果表明,改进之后的方法更接近实际,能充分反映生态基流需求随季节的变化,符合洋河水文情势的特点。以2014年为评价年进行分析,结果显示评价年来水量为0.83×10~8m~3,仅占多年平均流量的17.7%,不能满足洋河生态用水需求。而为使洋河的河流生态系统逐步恢复,达到"好"的状态,目前生态缺水量约为0.58×10~8m~3。     

基于河流功能的Tennant法改进及其应用

在计算河道内生态需水量方面,传统Tennant法存在局限性。基于河流功能的量化计算,从计算时段标准、特征流量、综合影响因子等方面对Tennant法进行改进,提高了模型的实用性。用改进的模型计算黄河花园口、高村、艾山三站的生态需水量,并用其他方法的计算结果进行了验证。结果表明:改进的Tennant法计算结果更为合理,兼顾了生态需水的众多影响因素,有利于生态保护和维持河道持续健康发展。     

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。     

浙江兰溪东芝灌区河道环境需水量的分析与计算

在东芝灌区节水配套改造工程规划设计中,将河道环境需水量纳入水量平衡计算中,并在传统的Tennant法的基础上进行改进,根据实际河道水文特征周期来修正Tennant法的汛期和非汛期;采用典型年逐旬径流量修正Tennant法汛期、非汛期河道环境需水量,在满足必需的河道环境需水量的基础上,减少灌区不必要的弃水。     

青海省生态需水量研究

采用Tennant法和90%保证率最枯月平均流量法计算了青海省各河流的生态基流,并计算了重要敏感区的生态需水量。结果表明:青海省除西北诸河流域中巴音河和格尔木河的生态基流占多年平均流量比例较高,其他分区各河流的生态基流占比均在10%～30%之间;青海省河流的河谷林草生态需水量为30.32亿m~3,青海湖、克鲁克湖和托素湖生态需水量为25.43亿m~3,重要水生生物生态需水量为21.23亿m~3,生态需水总量为76.98亿m~3。本研究可为青海省合理调配水资源、进行水生态保护与修复提供科学依据。     

嘉陵江生态与环境需水量研究

生态与环境需水量的计算方法有多种，根据长江流域的特点和实际条件，初步确定选用Tennant法、90%保证率最小月平均流量法和湿周法3种方法来计算嘉陵江的河道内生态与环境需水量，通过分析比较，综合确定了嘉陵江的河道内生态与环境需水量。     

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。     

生态径流Tennant法的改进与应用

为弥补传统的Tennant法中平均值不能准确反映总体分布集中趋势的不足,提出了适用于季节性河流生态径流量计算的改进Tennant法,用径流系列的中位数替代均值,消除了个别极端值的影响.以四川白沙河生态径流计算为例,对传统的和改进的Tennant法进行了对比分析,结果表明改进后的生态需水量计算方法较传统方法更符合实际.     

洞庭湖断流区育乐垸生态需水量研究

本文结合育乐垸的自然地理条件,采用Tennant法、月保证率法以及最枯月平均流量法分别对育乐垸河道内生态需水量进行计算,通过计算结果可知采用月保证率法所得的结果能够比较全面地适应育乐垸当地的水环境、水生态情况。同时分别对植被生态需水、湖库蒸发补水量与城镇环境需水进行计算可得河道外生态需水量,利用河道内生态需水量以及河道外生态需水量计算出总生态需水量,并对其进行研究。结果表明,通流期内育乐垸的生态需水基本可以得到满足,而在断流期内(11月、12月与1月)会发生较为严重的生态需水缺口。研究结果可为进一步分析洞庭湖区生态需水规律及水资源合理配置提供参考。     

基于逐月径流频率法的挠力河流域生态流量计算

本文以挠力河为例,基于菜嘴子、保安、宝清、红旗岭四个水文站1956—2012年的月径流数据,运用逐月频率法、改进Tennant法计算年内适宜生态径流及生态需水过程,得到其年内适宜生态需水阈值,最终获得四站完整的生态径流及生态需水过程。研究结果表明,各站所在河道内的生态需水量计算方案结果均较为理想,各月生态需水量平均保证率为60.2%,河道内生态状态很好。     

基于生态安全的阿瓦提灌区生态需水量研究

阿瓦提灌区地处塔里木盆地西北边缘,气候极端干旱,降水稀少,蒸发强烈。近年来,由于大批开荒、水资源不合理利用、土壤盐渍化等导致灌区生态环境越发脆弱,阻碍其经济的可持续发展。在灌区实地考察、分析整理多年新疆统计资料的基础上,考虑灌区生态用水安全,针对不同植被生态需水特点,分别采用彭曼公式法、定额法和比值法等相适宜的生态需水研究方法,计算其生态需水量。结果表明:阿瓦提灌区生态需水总量为13. 37×10~8m~3,其中,河道外生态需水量为6. 8×10~8m~3,河道内生态需水量为6. 57×10~8m~3。通过生态需水量研究,提出适宜的用水建议,为阿瓦提灌区生态系统的健康与稳定提供一定的理论依据。     

基于生态补水的缺水河流生态修复研究

为研究河流生态修复所需的补水量和补水关键期,以永定河官厅山峡段为例,采用环境需水量和生态需水量两种方法,计算不同阶段河流生态修复所需的生态水量。结果表明:水文变异后,永定河生态严重退化,实施生态补水迫在眉睫;现状1. 7×10~8m~3补水水量具有一定的积极作用,但不能满足河流正常需水;未来3个典型年(75%、90%和95%)最低的生态补水量为4. 88×10~8、6. 11×10~8和6. 37×10~8m~3,同时推荐3-6月份为生态补水关键期。通过对生态补水量和补水时机的研究,为永定河生态修复提供一定的理论依据。     

浑江通化段河道内生态需水研究

随着社会经济的发展,人与自然的冲突加剧,生态环境问题日益突出,水与生态系统研究成为普遍关注的热点。以浑江通化段为例,基于通化站2008~2012年5a实测逐日流量资料,运用次最小(大)值、频率排位法和四种适宜生态径流计算方法分别计算研究区河道逐月最小(大)生态需水量和适宜生态需水量,并采用Tennant法对计算结果进行评价和对比。结果表明,次最小值法适合研究区最小生态需水计算,频率配位法适合研究区最大生态需水量的计算,改进后的适宜生态径流计算结果更适合适宜生态需水计算。     

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。     

北江中下游河道生态需水分析

以横石水文站为控制站点,结合其47a的天然月平均径流资料和飞来峡水库建库后的月平均出库流量资料,分别采用逐月最小生态径流法计算得到建库前后北江中下游的最小生态需水过程,以及用月保证率法计算得到的适宜生态需水过程。运用蒙大拿法对计算结果进行分析,指出飞来峡水利枢纽的调度对下游河道生态系统稳定的重要性。     

河流生态需水量研究综述

介绍了河流生态需水量基本概念的衍生过程、河流生态需水量的计算方法以及最新国内外的应用研究进展,讨论了几种常用计算方法如Tennant法、Texas法、生境模拟法以及整体分析法的适应性,总结了目前存在的主要研究问题。由于计算方法种类繁多,计算结果还需要一定的评价标准认可其有效性。最后结合我国水资源合理优化配置问题对今后河流生态需水量的主要研究方向进行了展望。     

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。     

The calculation of riverine ecological instream flows and runoff profit‐loss analysis in a coal mining area of northern China

The northern Shaanxi province of China has severe water shortages, especially in coal mining areas, and it is very important to calculate the riverine ecological instream flows (EIFs) and analyse the runoff profit‐loss situation. Using the Kuye River as a case study, the EIF was calculated for different years and seasons using the instream flows rate (IFR) method and compared with the Tennant and the minimum monthly average flow (MAF) methods. The recommended value of the Kuye River EIF was obtained by an analysis of the results of these three methods. The river runoff profit‐loss situation associated with the EIF was also calculated and the main reason for the loss explained. The Kuye River EIF was calculated to be 1.69 to 11.14 m³/s by the IFR method, 1.94 to 8.50 m³/s by the Tennant method, and 3.81 to 10.87 m³/s by the MAF method. Based on these results, the EIF annual recommended value of the Kuye River was 4.00 m³/s for the 1961–2010 period. The wet season (July–October), average season (March–June), and dry season (November–following Feb) EIFs were 6.50, 3.50, and 2.00 m³/s, respectively. The Kuye River had a large surplus runoff within the EIF prior to1999, but from 1999 to 2010, the runoff and EIF were very close and the April to June average runoff did not meet the EIF. The main factors that affected the river runoff were rainfall, temperature, water and soil conservation, coal mining, and water consumption for industry and domestic use, with coal mining becoming a more important factor since 1999. This case study provides important technical support and guidance for the ecological restoration of the Kuye River basin, and the concept can be applied to other similar coal mining areas.     

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。