生态需水概念及国内外生态需水计算方法研究

一、生态需水的构成河道内生态需水量包括河道及连通的湖泊、湿地、洪泛区范围内的陆地,其生态需水量由以下方面组成:维持水生生物栖息地生态平衡所需水量;维持合理的地下水位,保护河流湿地、沼泽生态平衡,保持和地表水转换所必需的入渗补给水量和蒸发消耗量;维持河口淡、咸水平衡和生态平衡所需保持的水量;维持河流系统水沙平衡和水盐平衡的入海水量;使河流系统保持稀释和自净能力的最小环境流量;防止河道断流、湖泊萎缩所需维     

基于水盐平衡的南通地区河流系统生态需水量研究

论述了水盐平衡的概念,从水盐平衡的基本原理出发,探讨了南方地区维持河流水盐平衡的生态需水量计算方法,以此生态需水校核河道整治的断面是否达到水盐平衡的要求。以南通地区的河流系统为例,估算其多年平均维持河流水盐平衡的生态需水量,并据此对河道整治提出了要求。     

大凌河流域生态需水量定量计算研究

河流生态需水量具有时效性和空间性特征,它是维持河流生态功能及自然结构的最低水量。针对大凌河流域面临的地表水污染、泥沙淤积、河道断流等问题,将流域生态需水量划分成蒸发、输沙、河流自净稀释和基本生态需水量,并定量计算了75%保证率下干流各水文站生态环境需水量。结果表明：天然径流条件下各水文站能够满足生态需水要求,最大生态需水量占年径流量达到52%,为保证流域水生态系统健康应合理的实行水资源规划和优化配置。     

银川平原艾依河湿地生态水平衡研究

通过对艾依河水量平衡影响因素作用方式的系统分析,建立适宜的水量平衡方程,测算维持艾依河现有湿地格局和规模的基本需水量。以城市河湖生态需水理论为依据,测算水面蒸发需水量、换水需水量、河道输水损失量、渗透需水量和河道基流量,得出维持艾依河湿地生态健康的生态需水量。     

河北省河道生态环境需水量分析

提出了河流及河口“生态需水量”和“环境需水量”估算和计算方法。生态需水量是协调人与自然的关系，即维持河流不干涸、断流，河口；中淤平衡所需要的基本水量，这样，水生动、植物才可能有一个最低需求的“水环境”；环境需水是协调人与资源的关系，即保证河流水体能达到既定的水环境功能要求的水质标准的所需用水．从而计算需增加的水量：生态和环境需水量构成综合的河北省地表水或河道生态环境需水量。     

河北省河道内生态环境需水量分析

本文按照“水环境承载能力”的理念，提出了河流及河口“生态需水量”和“环境需水量”的概念和计算方法。生态需水量是协调人与自然的关系，即维持河流不干涸、断流，河口冲淤平衡所需要的基本水量，这样，水生动、植物才可能有一个最低需求的“水环境”；环境需水是协调人与资源的关系，即保证河流水体能达到既定的水环境功能要求的水质标准，从而计算需增加的水量。生态和环境需水量构成综合的河北省地表水或河道内生态环境需水量。     

城市河道内生态需水分析及多水源生态补水——以深圳市为例

河道内生态需水是水资源开发利用和维持生态系统平衡需要考虑的基本问题。为改善城市河湖水环境、恢复水生态系统,以深圳市布吉河流域龙岗段河道作为研究区,进行河道内生态需水量分析及补水方案设计。基于河道内生态环境需水量的组成,分别采用水文学和水力学法确定生态需水量。水文学和水力学法计算结果表明河道最小、适宜和较佳生态需水量分别为1. 77、5. 31和11. 41万m3/d,并提出将再生水和水库水作为水源的综合补水方案,水力学法计算结果需水量较大,可作为远期生态补水推荐值。研究成果为合理确定城市河道内生态需水量,有效提升水质,提高水资源利用率、维护河道生态系统健康稳定提供科学依据和技术支持。     

河道内生态需水及取水断面可调水量研究

宁夏固原城乡安全饮水水源工程的实施有效缓解了宁夏中南部地区水资源短缺现状,改善了区域生态环境,但调水工程在确定可调水量时,应充分考虑调出区生态环境建设,预留充足的水量。首先,对调出区河道生态环境需水量的类型进行了界定,认为河道内生态环境需水包括河流基本生态环境需水、输沙需水、河流水质稀释自净需水、河道内水面蒸发4个部分;其次,结合区域河道实际情况对估算河道基本生态环境需水量的Tennant法进行了改进,并采用改进的Tennant法及当前广泛应用的最小月平均流量法对河道内基本生态环境需水量进行了估算比较,认为Tennant法估算结果更能够为区域水资源开发利用提供依据;然后,采用最大月含沙量法对河道输沙需水量进行了估算,并结合区域实际情况分析认为河道蒸发需水量及稀释自净需水量可忽略不计;最后,系统分析了调水区各截引沟道生态环境需水量的最小值及适宜值,初步确定了调水区各截引沟道水资源可利用量的最大值及适宜值。     

漳河水库流域生态环境需水量预测研究

依据漳河水库流域实测的历史水文资料与流域各市县社会经济发展现状和规划,以维持河流自净能力所需的基本生态环境用水量为原则,研究了流域河道内外生态环境需水特性,提出了生态环境需水预测模型及方法,并对流域内生态环境需水量进行了预测。     

生态流速—临界水深法及在杜柯河中的应用

在归纳国内外河道内生态需水方法的基础上,提出了一种同时考虑河道信息和维持河道生态功能所需河流流速的生态需水计算方法（下简称生态流速—临界水深法）,并建立相应的流量与水深、流速的函数关系,重点推导了抛物线型过水断面下流量与水深、流速与水深之间的关系。以绰斯甲河支流杜柯河河道内生态需水为例,给出了计算过程,同时用Tennant法作为对比。结果表明：生态流速—临界水深法计算杜柯河壤塘站河道内适宜生态流量处于Tennant法所计算的适宜和最佳生态需水量之间,计算得出的最小生态需水量比Tennant法计算的最小生态需水量少0.06 m3/s。由于该方法考虑了生态流速（保护目标鱼类产卵所需流速）和临界水深(维持生境最低水深),以临界水深确定了最小生态需水量,以生态流速界定了适宜生态需水量范围,故所得的结果更接近实际状况。     

河道内生态环境需水量探析

文中在综合国内外有关河流系统生态环境需水研究的基础上，以桑干河为例，探讨了河道内生态环境需水量的内涵及组成，并从生态基流、自净需水量及输沙需水量三个方面对河道内生态环境需水量进行了研究。     

关于生态环境需水量的探讨

文章探讨了维持生态系统平衡所需的水量,包括河湖水生生物生存的最小需水量;防止河流系统泥沙淤积 的河道最小径流量;水体自净的最小基流量;防止海水入侵的河道最小流量;防止河湖断流、湖库萎缩的河道最小径 流量。必须合理预留生态环境需水,以实现水资源的科学配置和有效管理,维持生态平衡。     

沂河流域河流生态需水研究

基于沂河临沂站的天然径流和实测径流资料,遵循水量平衡基本原理,结合河流生态需水量、可取水量,提出一种新的河流生态需水分析方法,以满足河流生态需水量要求为前提,分析沂河河流可取水量、可取水比例及不同水平年条件下沂河河流生态需水保证程度。结果表明:沂河河流生态需水量、生态需水比例阈值分别为3.43亿~20.63亿m3、12.50%~75.17%,河流可取水水量、可取水比例的阈值分别为6.80亿~24.0亿m3、24.79%~87.50%,河流实际取水量、实际取水比例分别为8.65亿m3、31.53%;丰、平、枯、特枯水平年条件下,仅有特枯水年部分月份河流最小生态需水量不能够满足,河流适宜生态需水保证程度则处于较低水平。因此,在减少河流取水量的同时,有必要通过一定的水利工程调度,适当增加河道内生态用水量,以维持沂河河流生态环境的健康、稳定。     

随机流量历时曲线及其在生态流量计算中的应用

河流生态流量是生态水文研究的重要部分,其相关理论和计算方法一直是当前国内外学者研究的热点。尝试基于随机流量历时曲线计算河流系统的生态流量,给出了维持河流生态系统健康各等级流量的历时或频率,并进而估算生态需水,为流域水资源的合理配置提供参考。以松花江干流8个断面为例,研究结果表明,在随机流量历时曲线上基于Q97,10估算得到的最小生态需水量与7Q10法所得到的需水量数值接近且相关性好,而基于保证率P=75%的随机流量历时曲线可求得河道的适宜生态需水量。研究区内嫩江流域大赉断面以上河段最小生态需水量、适宜生态需水量分别为4.6亿m3和99.1亿m3,约占总水资源量的2.6%和56.2%;松花江下游佳木斯控制断面以上河道最小生态需水量、适宜生态需水量分别为79.1亿m3和388.9亿m3,约占总水资源量的13.4%和65.7%。     

滨海平原河网地区水盐平衡生态需水量计算与河道断面复核

根据生态需水量的基本原理,从水盐平衡的角度探讨了滨海平原地区河流生态需水量计算方法,文章以南通地区为例,在建立河网水量水质模型的基础上,提出了利用长江潮汐水流的稀释容量来动态调节水质的综合治理方案,据此计算了维持南通地区河网水盐平衡的生态需水量,并根据生态需水基流量对骨干河道的现状断面进行复核,验证了南通市骨干河道整治的必要性,为骨干河道综合整治规划提供了生态依据。     

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。     

资料短缺平原河流的生态需水量计算——以通顺河武汉段为例

各类计算生态需水量的方法多需要长序列实测的水文或生境资料,无法直接适用于资料短缺的河流。在实测资料短缺的平原河流通顺河武汉段上布置10个典型断面,利用人为设定的多级试算流量来替代长序列实测流量,利用MIKE11软件模拟推求河道典型断面水力参数(河宽、水深、流速和湿周等)随流量的变化关系;在此基础上,依据平原河流滩槽明显的特点,选用水力学法中基于水力参数与流量间相关关系的湿周法和生态水力学法分别计算研究河段的生态需水量。计算结果表明,通顺河武汉段的河道基本形态得以维持和生物基本栖息地得以保障时的生态需水量应为26 m³/s。所提出的计算方案能较好地推求资料短缺地区平原河流的生态需水量,也可为类似河流的生态需水计算提供一定的参考。     

生态需求流量与河道内生态需水量计算研究——以澜沧江、红河为例

目前关于生态需水的研究较多,但相关研究主要是从水资源需求和流量控制这2个角度进行理论方法以及案例应用方面的探讨,未将二者有力地结合在一起。将河道生态需水总量与河流生态需求流量相结合,提出了生态需水系数-水文参数耦合模型,选择西南纵向岭谷区2条典型河流的相似断面进行案例应用研究,分别计算了河道内生态需水量和河流生态需求流量,并对比分析了二者的结果,同时对不同地区的案例应用进行了比较分析。经过计算,结果表明:红河河道内最小、适宜以及理想生态需水量分别占还原径流量的21.55%,34.51%,54.62%;而澜沧江河道最小、适宜以及理想内生态需水量分别占还原径流量的15.61%,27.45%,48.85%;由红河干流生态需求流量推算的河道内生态需水量占还原径流量的42.27%,而澜沧江推算值为19.06%。分析可知:生态需求流量与河道内生态需水量由于应用层面不同而使得其结果有一点差异,通过对二者的综合分析,可以为水资源管理以及生态保护提供一定的科学支持;多元相关性分析结果表明,提出的河流生态需求流量的模拟结果有很强的相关性;将生态需水系数-水文参数耦合模型应用于澜沧江与红河生态需水的计算研究,发现该模型具有很强的实际操作性。     

基于多目标保护的山区河道生态环境需水量过程研究

我国西南山区一大批引水式水电站陆续建成,河道减水的生态影响不容忽视,生态环境需水研究已成热点。针对我国目前生态环境需水研究难以反映河流自然水文情势和保护对象需水过程的问题,以生态、景观、水质等多目标为保护对象,引入不同的指标及标准研究山区河道生态环境需水量的过程;并推求了岷江上游干流典型电站——福堂水电站基于多目标保护的生态环境需水量过程,为后续生态环境需水的研究提供借鉴。     

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。