湿周法估算巴音河河道内最小生态需水量

文中采用湿周法估算巴音河最小生态需水量。选用巴音河德令哈水文站作为控制断面,用对数函数和幂函数关系对湿周~流量关系进行拟合。通过建立河道断面湿周与流量的关系曲线,依据该曲线确定变化点的位置,估算最小需水量的推荐值。分别用斜率为1法和曲率最大法对巴音河的德令哈断面的最小生态需水量进行定量估算。     

河流生态需水量计算的湿周法拐点斜率取值的改进

现行计算生态需水的湿周法在相对湿周相对流量曲线上判定拐点时,常以斜率为1的点为拐点。在应用于标准抛物线形河道断面计算河段的生态需水时发现,在采用该拐点确定生态需水流量时,不同形状断面的需水流量比例都非常接近,没有反映出河段特征的差异。在对其原因分析后建议将拐点的斜率取为多年平均流量与相应湿周长比值的平方根。并以此进行计算,结果表明：河道断面越宽浅生态需水量占多年平均流量的比例越大;河流多年平均流量越大生态需水量所占的比例越小。反映出河流特征的差异,其变化趋势符合对河流生态需水规律的一般性认识。同时在计算     

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。     

基于湿周法的河道最小生态需水量多目标评价模型

以湿周与流量关系为基础,建立了基于多目标评价方法的河道最小生态需水量估算模型,以湿周最大和河道流量最小作为栖息地保护和水资源开发利用的目标,采用理想点法求解,以增江下游麒麟咀站为例计算河道最小生态需水量,并将该模型的计算结果与斜率法和曲率法的计算结果进行了比较分析。结果表明:增江下游河道最小生态需水量阈值范围为20.8～26.3 m3/s,相应的平均流速范围为0.42～0.44 m/s;模型计算结果比传统的湿周法适用性更强,且能较好体现生态用水和经济用水的均衡发展。     

改进湿周法的探讨与修正

采用改进的湿周法按斜率为1对不同宽深比、不同坡度以及不同流量规模下河段的生态需水量进行了计算对比，河道断面采用抛物线形标准断面，发现得出的各断面生态需水流量比例都非常接近，河段特征差异对计算结果影响很小，这与湿周法作为水力学方法的定位不符，斜率恒取为1不合理。本文建议斜率取为多年平均流量与相应湿周长比值的平方根。采用修正的斜率确定出的生态需水量能充分反映河流特征的差异，其变化趋势符合一般的生态需水规律。在生态需水量下，断面水力参数除湿周率外均能达到R2CROSS法提出的水力参数标准，计算结果较为合理。     

用改进湿周法计算河道内最小生态流量

在探讨总结国内外计算河道内最小生态流量(minimum instream ecological flow)方法的基础上,针对汉江流域的实际情况,选用改进湿周法对汉江上游石泉、安康和白河3个水文断面的最小生态流量进行定量估算。与Tennant法相比较,表明采用曲率湿周法计算的汉江上游河道内最小生态流量是比较合理的。计算结果为：石泉、安康、白河3个断面的最小生态流量依次为40,70,100 m3/s,分别占各断面多年平均天然流量的11.23%,11.08%,12.55%。     

确定河流生态流量的几种湿周法比较

为比较不同湿周法在计算河流生态流量中的适用性,采用幂函数描述无量纲化的湿周～流量关系,利用曲率法、斜率法及多目标评价法中的线性加权和法、理想点法(尺度系数r分别取1,2,∞)、乘除法等7种方法计算河流生态流量。结果表明:曲率法的结果偏小;斜率法、理想点法(r=1)、线性加权和法的结果相同,且位于各方法的中间;另外3种多目标评价方法得到的河流生态流量大于斜率法等的结果,但湿周的增加比例明显小于流量增加比例。在湿周～流量关系符合幂函数关系时,利用斜率法或理想点法(r=1)、线性加权和法确定河流生态流量的方法是适宜的。     

湿周法在超宽浅型河道生态需水计算中的应用

采用湿周法计算河道生态需水量是通过建立湿周—流量关系,利用斜率法或曲率法来确定湿周—流量关系曲线上的拐点,进而确定河道生态需水量的。当河道水浅、宽深比特别大时,该方法建立的湿周—流量关系曲线会出现明显的分段转折点,分析表明它并非确定生态需水量所需的拐点。为此,引入"计算水深"概念,根据河道断面几何形态进行概化,转化得到新的湿周—流量关系,能够有效、合理地利用斜率法和曲率法计算河道生态需水量。     

湿周法确定河流生态环境需水量临界点的应用

湿周法是河流生态环境需水量的确定方法之一。文章针对其应用中对多组实测数据确定临界点困难的实际情况,对该法进行了改进。提出了湿周法确定临界点理论公式,并利用实测数据对选定的西南岔河流域的三个河段进行生态环境需水量计算。     

生态水力半径法计算河道内生态需水量研究

生态需水的研究已成为国内外地球科学领域普遍关注的一个热点问题.在理论研究的基础上,根据雅砻江干流独特的生态环境与环境保护目标,采用包括水文和生物两方面信息的生态水力半径法,计算了雅砻江干流温波、甘孜、雅江3站各年河道内生态需水量,其结果基本上处于Tennant法所设定的最小和适宜生态需水量之间;设定的计算标准主要考虑当地水生生物生活习性及气候特点,符合当地河流生态与环境条件,因此应用生态水力半径法来计算河道内生态需水量是可行的.     

二维水力模拟在河流生态需水湿周法中的应用

湿周法是河流生态需水量计算中使用较为常见的一种水力学方法,通常采用一维的水力分析结果作为计算依据。二维水力模拟能提供更为细致全面的河道水力参数分布,通过对某水电站坝下13.3 km河道进行平面二维水力模拟,对其在湿周法中的应用进行了探讨。采用弗汝德数(Fr)作为浅滩生境划分标准,把浅滩生境较为集中的河段作为湿周法分析的浅滩河段。随后根据平面二维水力模拟结果,给出了浅滩断面相对湿周-流量关系曲线,采用斜率为1的斜率法计算得到了各浅滩断面的生态需水量。结果表明,采用二维水力模拟结果给出的曲线更为合理。     

湿周法的改进和应用

由于湿周法在确定突变点中存在主观性的缺陷，而最大曲率法可客观的确定河流生态基流，避免了主观性。在湿周法的基础上，研究了河流生态基流的概率分布，同时研究了径流特征值和生态基流之间的关系，为河流生态需水的预测提供了解决方法。     

A multiple criteria decision‐making approach to estimate minimum environmental flows based on wetted perimeter

Minimum environmental flows in rivers provide a certain level of protection for the aquatic environment. The relationship between wetted perimeter and discharge can be used to define the minimum environmental flows by the slope method (SM), or curvature method (CM), especially for cases with poor understanding of the aquatic ecosystem. SM and CM derived inconsistent values of minimum environmental flows. It was not clear which method better defined minimum environmental flow. Moreover, the computation and optimization procedures are both time consuming and error‐prone, especially for complicated wetted perimeter–discharge relationships. In this study, flow regulation for rivers was regarded as a multiple criteria decision‐making problem, with the objectives of minimum river discharge and maximum wetted perimeter. Ideal point methods (IPMs) with the scaling coefficient r = 1 (IPM1) and r = 2 (IPM2) were used to solve this model to determine optimal environmental flows. IPM was simple in computation, especially when the wetted perimeter–discharge relationship was given as scattered data pairs. Meanwhile, it was applicable to a wider range of wetted perimeter–discharge relationship than SM and CM. Environmental flows estimated by IMP1 are the same as that by SM. The analytical results for environmental flows using SM, CM, IPM1 and IPM2 were compared for wetted perimeter–discharge relationship expressed as power or logarithmic function. It showed that CM is not a good method to define environmental flows. SM with unity slope and IMP1 were recommended. CM, SM and IPM were examined for the determination of environmental flows in a river in North Xinjiang, China. Environmental flows for different transects of the studying river reach were estimated to be 21% of the mean annual flow by SM or IPM1, which provided the satisfactory wetted perimeter, water depth and average velocity for aquatic organisms. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于水力水文学法的大渡河上游生态流量确定

利用湿周法、Tennant法、Tessman法、逐月最小径流法分别计算大渡河上游的最小生态流量,并通过鱼类繁殖产卵所需的流量验证4种方法的合理性.结果表明,Tennant法、Tessman法、逐月最小径流法能保证足木足断面鱼类繁殖产卵所需的最低流量,大金断面4种方法均能满足.推荐3-8月采用Tennant法,9月至次年...     

长江中下游河道生态流量研究

探讨了河道生态流量基本理论方法,针对长江中下游河道实际情况,选取宜昌站和汉口站作为控制性断面,采用改进河道湿周法计算长江中下游各河段最小生态流量,进一步根据鱼类产卵繁殖所需流速,估算了长江中下游各河段的适宜生态流量,并利用Tennant法对计算结果进行了分析评价。计算结果为,宜昌、汉口站断面的最小生态流量为2315m3/s3、124m3/s,分别占多年平均天然流量的16.7%、13.8%;宜昌、汉口站断面的适宜生态流量为8154.7m3/s1、6663m3/s,分别占多年平均天然流量的65.7%、73.6%。该研究结果为长江中下游的河流生态环境保护及水资源科学配置提供了参考。     

基于生态水力半径法的武江流域生态流量研究

采用综合反映水生生物需求和河道断面信息的生态水力半径法,对武江河上北江特有珍稀鱼类省级自然保护区内的生态流量和生态水位进行估算。结果表明:生态水力半径法计算的生态流量过程线上存在明显的低流量、高流量和流量脉冲等水文要素,符合鱼类的自然需求;天然径流量下生态水力半径法估算的生态需水均可得到满足,但武江上梯级开发较多,需进行生态水位开展闸坝联合调度来保障河道的生态需水,确保犁市(二)站断面处各月份水深不小于平均生态水深。     

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。