基于RVA法的沙颍河周口段水文情势评价

沙颍河周口闸的建成运行,使得下游河流水文情势发生较大改变,对其水生态系统结构功能产生了显著影响。为定量评价周口段的水文情势变化,选取周口水文站1951-2016年的日径流资料,采用RVA法评估水闸建成前后33个水文指标的改变度及其生态影响。结果表明:(1)1975年后,人类活动尤其是周口闸的运行对沙颍河干流水文情势影响加剧,月均流量均呈明显下降趋势,河道内多次出现断流情况;(2)周口站的整体水文改变度为42.23%,属于中度改变,其中11月月均流量、最小1d流量出现时间和流量下降率受到的影响最为强烈,为高度改变;(3)沙颍河流域水资源供需矛盾突出,水闸的运行调度对水生态系统的稳定性产生不利影响,迫切需要对沙颍河进行生态修复,对河流流量适时调整,实现区域经济和水生态系统协调发展。     

基于RVA法的金沙江下游水文情势研究

水库水电站的投运在给人类提供防洪、发电、供水等综合效益的同时,也改变了径流的天然分配过程,改变了河流原有的水文情势规律,对工程下游河流的生态环境造成了一些破坏。选取金沙江流域屏山水文站为研究对象,首先将金沙江流域梯级水库蓄变量还原到屏山水文站,构建屏山水文站天然径流系列,采用RVA法分析现有梯级水库运行对金沙江下游河流水文情势的影响程度,得出屏山站整体水文指标改变度为高度;然后模拟规划大型水库投运情景,预测屏山站水文情势变异情况,得出乌东德、白鹤滩等大型水库修建以后,屏山站汛期来水相比现状将减少20%~40%、枯期来水相比现状将大幅度增加。研究成果可为金沙江上游梯级水库运行方式优化调整提供参考。     

RVA/IHA法在万安水库下游水文情势变化的应用研究

水电工程的建设运行会对周边生态环境造成不同程度的影响.以江西省最大的赣江流域为例,根据栋背水文站实测径流资料计算各类别的水文改变指标（IHA）,结合变异范围法（RVA）,分析并评估万安水库建设运行对流域水文情势的影响.结果表明,万安水库施工运行后综合改变度为49.24%,属于中度改变.     

基于IHA/RVA法西江下游高要段水文情势研究

为综合评价西江下游高要段水文情势变化情况,选取西江下游高要水文站1974—2018年逐日平均流量资料,应用Mann-Kendall法、Pettitt突变检验法和累积距平法分析西江下游高要段的水文情势特征和水文突变点,运用IHA/RVA法综合评估了高要水文站突变前后水文指标的改变程度。研究结果表明：1974—2018年高要水文站流量综合改变度为37%,改变度是中度改变,流量总体呈现丰水期减少,枯水期增大的态势;研究成果可为西江下游水资源的合理开发提供依据。     

丹江口水库运用对下游水文情势影响研究

为了分析丹江口水库建成投入运行以后对下游河道水文情势的影响,利用黄家港站、襄阳站和皇庄站1961~2000年日平均流量资料,采用水文变化指标法(IHA)和变化范围法(RVA),定量分析了丹江口水库运用前后汉江中下游河道水文情势变化及改变程度。结果表明,在5组IHA水文指标中,除年极端流量发生时间变化不大以外,其他各组水文指标值均发生了较显著变化;黄家港站、襄阳站和皇庄站的整体水文改变度分别为中度、低度和中度改变,这对汉江中下游河道生态系统稳定性和生物多样性带来不利影响。研究成果为丹江口水库生态调度和汉江中下游河道生态修复提供了科学依据。     

基于IHA-RVA法的黄河水文情势演变分析

水文情势的自然波动是维系河流生态系统功能性及水文健康的关键。针对气候变化和人类活动造成黄河流域水文情势变化等问题,选取黄河干流代表性水文站(兰州站、龙门站、花园口站)1956—2020年逐日径流实测资料,采用Mann-Kendall和Pettitt检验方法,综合检验径流突变年份,利用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA),定量评价黄河流域水文情势改变程度。结果表明：1)兰州站、龙门站、花园口站径流突变年份分别为1984年、1987年、1986年,且龙门站、花园口站控制流域内年均流量呈显著性减小趋势。2)兰州站年均90 d最小流量改变度最高,达83%;龙门站4月平均流量改变度最高,达-100%;花园口站流量平均增大(减小)率改变度最高,达-92%。3)兰州站、龙门站、花园口站整体水文改变度分别为34%、37%、51%,均属于中度改变。     

湄公河下游生态水文情势变化研究

由于人类活动加剧,湄公河下游河段生态水文情势发生改变。为定量评价湄公河下游生态水文情势的变化程度,基于湄公河下游桔井水文站(1961～2020年)逐日水文数据,采用Mann-Kendall突变检验和滑动t检验法进行年均流量趋势特征分析,并应用RVA法综合评价了湄公河下游生态水文情势变化及其生态影响。结果表明：(1)桔井站年均流量总体呈现先下降后上升趋势,突变年份出现在1996年,表明1996年以来人类活动对湄公河下游水文影响加剧;(2)湄公河下游桔井站的整体水文改变度为57.99%,属于中度改变,其中旱季水文指标受影响最高;(3)人类活动的干预增加了湄公河下游的旱季流量,对丰水期流量影响较小,需要增加对水生态的监测,防止水文情势变化对生态产生不利影响。研究成果可为探究湄公河下游水文情势变化提供理论支撑。     

基于IHA-RVA法四水流域水文情势变化评估

为了分析湘江、资江、沅水、澧水流域的水文情势变化情况,选取了湘潭、桃江、桃源和石门4个代表性水文站1959—2016年历史流量资料,应用Mann-Kendall法、累积距平法检验以及滑动T检验法分析湘、资、沅、澧四水的水文特征与水文突变点,并应用水文指标变动范围法(IHA-RVA)和水文改变度法综合评估了四水各站点突变前后水文指标改变程度。研究结果表明:(1)1959—2016年四水流域的湘潭、桃江、桃源站年均流量均呈不同程度的增长趋势,石门站呈降低趋势;湘潭、桃江、桃源、石门站各水文站年均流量变化的突变年份分别为1991、1987、1989和1973年。(2)通过对水文突变前后各水系的水文情势的大小、频率、历时、发生时间和变化率5组水文指标以及变化程度分析,4个站点水文整体改变度分别为36%、22%、35%和42%,其中只有桃江站改变度为低度改变其余3站都处于中度改变。该研究成果可为四水流域水文情势影响评价以及流域水生生态安全提供技术支撑。     

三峡水库运行对长江中下游水文情势的影响

为了定量评价人类活动对河道径流的影响,应用变化范围法（RVA法）评估了三峡水库运行后对长江中下游水文情势的影响。利用三峡水库以下6个水文站1961~1985年和2003~2008年的日均流量作为建库前后的资料进行IHA指标计算,分析了32个水文改变指标的中值及离差系数。结果表明,三峡水库运行后,在不同的丰枯水期,对长江中下游的影响程度是不同的,且影响分布沿河流流向逐渐减弱。总体来说,三峡水库运行对长江中下游的径流影响属于中度改变。     

基于RVA法的河流生态需水量研究

以河流生态水文变化的指标体系（Indicator of Hydrologic Alteration,IHA）为基础,立足整体河流水文情势的流量谱系,采用变异性范围法（Range of Variability Approach,RVA）,进行基于长系列历史流量资料的河流生态需水量估算,并以山西省5条较大河流的生态敏感断面为对象进行研究。结果表明,利用本方法估算的结果是合理的,可为河流生态需水量的估算和水资源的可持续开发利用提供科学依据。     

东江流域水文变异及其对生态环境的影响

采用分形理论中的重新标度极差分析方法（Rescaled Range Analysis，R／S分析法）对径流量序列进行趋势分析和变异诊断，并根据水文改变指标，应用变化范围法（Range of Variability Approach，RVA分析法）对变异前后的环境进行分析对比，综合分析水文变异后整个流域的生态环境发生的变化，旨在对东江流域的河川流量和生态环境之间的关系进行探讨，以期为东江自然生态环境的保护提供参考。     

基于IHA/RVA法的修水流域上游大型水库影响下的枯水变异研究

根据水文变异指标法及变化范围法(IHA/RVA),对江西修水流域上游两个大型水库启用日期差异进行组合,定量计算、分析了水利工程影响下的修水流域上游枯水流量的时序变异特征,探讨了水利工程建设前后导致的水文变异程度,揭示了对河流生态系统至关重要的低流量范围内多个枯水情势高改变度的存在,为水库生态调度与河流生态保护提供了有益的参考。     

基于 IHA-RVA 法的大通河上中游水文节律变化

为探究大通河上中游天然水文节律受气候变化的影响,选择该区域气候增温迅速的突变时间1997年为分界点,基于水文指标及其变化范围评价法（IHA-RVA法）,共选取32个指标对尕大滩/青石嘴水文站1960—1996年、1997—2016年2个时段的径流过程进行分析,并应用主成分分析法去除冗余指标,优选8个代表性指标计算整体的水文改变度。结果表明：1997年前后水文指标变化较明显的有汛前5月份流量减少24.1%,枯季月份流量（1—3、11和12月份）、年多日最小流量和基流指数显著增大,多项指标增幅大于80%,发生高度改变;低脉冲次数和历时分别减少50%和85.7%,高脉冲次数减少2次,高脉冲历时增加21.7%。优选的8个代表性指标计算出的大通河上中游段的整体水文改变度为43%,表明在气候变化影响下上中游段总的改变程度达到中等程度,如此大的改变也与大通河源头区的含水层分布有关。     

基于主成分分析法的河流水文改变指标优选

为了克服传统水文改变指标法(IHA)在评价河流水文情势变化特征时各指标间相关性和数据冗余造成整体评价偏差的问题,收集了金沙江流域华弹水文站1952～2017年的日径流数据,运用主成分分析法(PCA),从IHA的32个指标中优选出7个能够较为全面评价水文情势变化的代表性指标:30 d最小流量、基流指数、落水率、涨水率、最大流量日、高流脉冲次数和最小流量日,进行了合理性分析。结果发现:①这7个代表性指标间相关性较弱,用其对河流水文情势变化进行评价的结果与传统IHA法的结果基本一致;②优选出的指标能够提供较为全面合理的水文情势变化评价。研究成果对河流水资源管理有着重要的参考价值和借鉴意义。     

1956-2019年乌江水文情势变化及其对鱼类的影响研究

水量变化导致河流生态水文情势发生改变,进而影响河流生态系统健康。为深入明晰乌江干流水文变异前后水文情势变化对鱼类生境的影响,选取武隆水文站1956-2019年逐日流量数据及2009-2015年12种漂流性鱼类产卵量资料,采用曼-肯德尔 (M-K)检验法、累积距平法研究乌江干流变异节点,分析突变前、后逐日流量的变化趋势,通过生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)综合评价乌江32组水文指标特征及改变度,基于水文情势变化下研究鱼类数量变化过程。结果表明：乌江流量突变年份为2009年,与彭水水电站的运行时间相同,变异后,多年平均日流量峰值波动于15 000 m³/s,而变异前流量峰值接近18 000 m³/s。乌江32组水文指标整体改变度为38.7%,处于中度变化范围;属于高度改变的低流量历时和次数改变度分别为74.64%、75.29％,发生时间推迟4 d;高流量历时和次数改变度分别为29.79%、37.83％,发生时间提前21 d。降雨与流量呈极强正相关,降雨量的逐年减少对流量有重要影响。此外,水文情势的变化易受彭水水电站的影响。流量减少和变化下的水文情势对鱼类的影响是一个累积的过程,2009年后12种漂流性卵鱼类的产卵总量大幅减少,尤以2011年最为突出,仅为1 541.69×10⁴粒。本研究可为研判乌江水文情势变化过程及制定水生态修复措施提供参考。     

基于RVA法的河流生态基流过程研究

针对我国目前生态需水量研究难以反映河流水文情势自然涨落变化的问题,从河流水文情势的整体角度出发,采用IHA法分析了金沙江上游岗托至巴塘河段的天然水文情势特征,得到了该河段各指标的RVA阈值范围。在总结前人研究的基础上,对计算河流生态基流量的RVA法进行了改进,提出非汛期、汛前期和汛后期采用RVA目标差值的75%推荐河流生态基流量,主汛期采用RVA目标差值的50%推荐河流生态基流量。采用改进的RVA法计算了金沙江上游巴塘断面的生态基流过程,得到巴塘断面各月的生态基流量分别为39.5 m~3/s、42.5 m~3/s、33.0 m~3/s、74.2 m~3/s、124.4m~3/s、259.3 m~3/s、394.0 m~3/s、581.0 m~3/s、493.5 m~3/s、259.7 m~3/s、131.1 m~3/s、71.0 m~3/s,占相应多年月均流量的比例范围为14.0%~32.9%,并与Tennant法的结果进行了对比分析。结果表明,该方法能够更好地反映金沙江上游天然河流水文情势的动态变化特征,可为金沙江上游水电开发生态保护提供技术参考。     

基于IHA-RAV法的长江源区生态水文情势变化

为评估长江源区河流水文情势变化及其生态效应,选用长江源区直门达水文站1957—2021年逐日流量资料,使用贝叶斯变点检验方法分析直门达水文站年平均流量突变发生时间,采用水文改变指标变化范围法(IHA-RVA)综合评价直门达水文站在突变点前后改变程度,使用趋势坡度、Kendall趋势检验以及去趋势波动分析法评价月均流量、年极值流量时间序列变化情况。结果表明：(1)长江源区直门达水文站年平均流量在2004年发生变异。(2)2004年前后直门达水文站水文综合改变度为37.2%,属于中度改变。(3)月均流量综合为中度改变,各月流量均有不同程度的增加,增大了河道内水生生物栖息所需水量。(4)流量极值综合改变度为低度改变,表明极端流量事件处于一个稳定的范围,在一定程度上维持了长江源区生态系统的稳定性;最小流量的增加更好地保障了流域生态流量。(5)极端值出现时间为低改变度,对水生生物栖息地以及鱼类洄游影响较小。(6)高、低流量脉冲频次均为低度改变,反映出长江源区干旱和洪涝发生次数减少,使得长江源区河道、河滩的受水情况趋于稳定;高、低脉冲历时变化又给源区河道及沿岸生态环境带来不确定的影响。(7)流量上...     

黄河生态水文评估指标体系的构建及案例研究

【目的】维持良好的生态水文联系是维持河流健康生命的基础,开展河流生态水文评估指标体系研究对进一步认识、量化和恢复河流系统健康状况具有重要指导意义。【方法】在总结、分析国内外相关研究成果的基础上,结合黄河生态水文特点,建立指标体系构建原则,通过因素分析提取可以表征黄河河流生态水文情势的50个指标,构建黄河生态水文评估指标体系,并将指标体系应用于黄河干流兰州断面的生态水文评估。【结果】实例研究结果表明,兰州断面的整体水文改变度为0.722,属高度改变。其中1、2、8、9月平均流量、逆转次数、高流量延时、枯季最大流量、丰季最大流量发生时间、大小洪水次数、涨水次数与延时等指标改变强烈,会对黄河兰州段的水沙关系、生物种群数量、幼苗比例、栖息地环境以及滩区、湿地、洪泛区的植被与动物种类产生较大的影响。与IHA指标体系对比,两者的评估结果基本一致。【结论】黄河生态水文评估指标体系在实际应用中可行,相对IHA指标体系更细致、更全面、更准确,可较好的反映黄河生态水文态势。     

环境流计算新方法:水文变化的生态限度法

水文变化的生态限度框架(ELOHA)是环境流理论最新成果。ELOHA要求对河流按照水文情势特征进行分类,相同类型河流的水文—生态关系具有相似性。ELOHA还要求对开发前后水文情势变化进行分析,计算现状水文条件与基准水文条件的偏离程度。ELOHA提出了水文情势变化预期生态响应的若干假定,总结了一套为建立水文—生态关系采用的生态指标。在建立大型水文和生物数据库的基础上,运用统计学方法拟合水文—生态函数关系。最后,各利益相关者对水文变化引起的生态风险进行评估,认定可以接受的生态风险水平,再依据水文—生态曲线,确定环境流标准。