黄河河口生态保护目标及其生态需水研究

在分析黄河口生态系统组成与各生态单元生态功能的基础上,综合考虑河口地区生态现状及黄河水资源支撑能力等因素,界定了黄河河口生态保护目标,分析了重要保护目标河口淡水湿地的合理保护规模,针对不同的保护对象,采用不同的方法对生态需水进行了计算,耦合不同生态单元（对象）的生态流量得出利津断面不同时段最小、适宜生态流量。结果表明,黄河河口利津断面最小生态流量11月。翌年4月为75m^3／s,适宜生态流量为120m^3／s,5—6月最小应为150m^3／s,适宜生态流量为400m^3／s。     

基于鱼类生境需求的生态流量过程研究

选用日涨水率和日落水率两个生态水文因子,构建裂腹鱼栖息地生态水文学特征指标。结果表明,产卵期日涨水率的适宜范围为0.005~0.015,日落水率的适宜范围为0.005~0.015;非产卵期(5~10月)日涨水率的适宜范围为0.01~0.05,日落水率的适宜范围为0.02~0.04。采用文献法和专家法得出裂腹鱼产卵期偏好水深范围为0.5~1.5 m、偏好流速范围为0.5~2.0 m/s。用不同方法计算了苏洼龙水电站坝下河段生态需水量,并结合金沙江上游天然河流的水文情势及裂腹鱼栖息地生态水文学特征,以生态水力学法的计算结果作为基流量,确定了苏洼龙水电站坝下河段的生态流量过程。     

黄河河口鱼类春季生态需水

黄河河口鱼类春季生态需水主要满足河道淡水鱼类栖息地及产卵场、河道洄游鱼类上溯通道和近海洄游鱼类低盐产卵场需求。综合考虑鱼类生活习性,径流传播以及与近海淡咸水混合时间和小浪底水库运行以来月均流量特征,鱼类需水应重点关注3—5月。依据河道淡水鱼类和洄游鱼类的生活习性,从洄游通道的全程连续性出发,需要的低流量为240 m~3/s。结合自然时期流量脉冲特征,每年需要一次4月中旬持续8 d的峰值为890 m~3/s的流量脉冲;在此条件下,春季入海径流量为21.6亿m~3,已满足近海洄游鱼类低盐产卵环境要求的21亿m~3冲淡水量。小浪底水库运行以来,平均春季径流量已达到21亿m~3。通过优化年内或年际调度模式,满足鱼类春季生态需水具有很大可行性。     

考虑鱼类生态需水过程的漓江并联水库群生态调度

水库群联合运行带来巨大的经济和社会效益,同时也对河流生态造成诸多影响。为提升漓江流域水库群联合运行的发电、通航、生态保护和青狮潭水库蓄水综合效益,构建了考虑鱼类生态需水过程的并联水库群多目标调度模型,采用第三代非支配遗传算法（NSGA-Ⅲ）对模型优化求解。结果表明：（1）与常规调度相比,优化调度在保障发电工程效益的同时,实现了通航与生态效益的提升;（2）构建的并联水库群多目标生态调度模型,在枯、平、丰水年的生态流量满足率都维持在47%之上,尤其保障了鱼类越冬、产卵和繁殖期的生态需求;（3）实施漓江并联水库群联合生态调度,青狮潭水库在枯水年和丰水年蓄水量分别增加22.26×106 m3和24.55×106 m3,缓解了青狮潭水库供水压力。研究可为并联水库群多目标生态调度提供相关参考。     

流域生态需水研究进展

一、为什么研究生态需水 在我国,水资源已经成为生态系统健康和经济发展的限制性因素,水生态系统退化和人类对水生态系统服务功能需求不断增加构成的矛盾,使社会安全、经济安全、生态安全和水资源安全受到威胁.因此,如何解决这种矛盾,合理地安排水资源在社会经济和生态环境中的比例,维护生态环境的相对稳定,是流域规划和管理中需要解决的根本性问题,同时也是实现社会-经济-生态复合系统可持续发展的关键性问题.     

基于管理目标的塔里木河干流下游生态需水研究

依据生态管理思想,建立基于管理目标的塔河下游生态需水研究体系:首先根据流域自然地理特征、生态保护规划等进行生态管理分区,在各分区内设定不同的管理目标,并进行生态需水计算。最后综合水资源配置的结果,探讨生态用水及其配置方式问题。研究认为:塔河干流下游生态需水量在不同管理目标下存在显著差异,应综合生态环境、水资源、社会经济等的现状和发展要求,拟定动态的生态保护目标;以应急输水为主的生态用水方式是有成效的,但由于现行应急输水方式并不具有可持续性,研究区生态存在较大风险;在生态用水配置方面,应该通过优化输水时间和输水方式使有限的水资源与生态需水的时空要求最大化匹配。     

滨海核电厂水资源论证中的生态需水

滨海核电厂的水资源论证中须考虑生态需水.水文学法宜用于对计算结果精度要求不高,并且生物资料缺乏的情况;栖息地评价方法宜用于生态保护目标为确定的物种及其栖息地;整体分析法宜用于流域整体生态需水评估.将生态需水分为天然生态需水、功能生态需水、目标生态需水等类.水资源论证中的生态需水应为目标生态需水,应先获得生态保护目标,再确定生态需水.     

面向水资源保护的九龙瀑布生态需水分析

生态需水是实施水资源保护的依据,依据全国水资源保护规划技术要求和瀑布保护需要,针对河道生态基流、河流水质污染自净需水、瀑布幕宽需水3方面,采用水文学法、水力学法及水质模型法等进行分析计算,推求九龙瀑布的生态需水,综合确定九龙瀑布生态需水量为年均3.51 m~3/s;结合断面实测流量结果,评价瀑布生态需水满足程度为中,为切实保护水资源、维持瀑布景观持续健康发展,对最枯月(4月)配置水量1.33 m~3/s,生态需水满足程度可达到良。通过对面向水资源保护的九龙瀑布生态需水分析,提出合理化建议,并为有关部门管理瀑布景观和保护水资源提供技术依据。     

基于河流廊道构建目标的洋河生态需水核算

保障河流廊道生态环境需水对复苏河湖生态环境意义重大。洋河作为永定河重要支流,应按照高质量发展复苏河湖生态环境新要求进行生态水量核算。结合“流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河”的廊道构建目标和复苏河湖生态环境要求,选取Tennant法、水量平衡法、湿周法等对河道生态基流、城市河段满足景观蓄水及水体净化功能的生态水量、敏感期生态需水进行了核算,采用外包值同时满足防洪标准要求作为构建洋河生态河流廊道的生态需水量,最终确定洋河年生态需水量0.97亿m³。分析了近2 a洋河生态水量满足情况,结果表明,年径流量均满足生态环境需水要求,但个别月份达不到生态基流或生态需水过程要求,建议通过水库调度调整径流过程,满足生态需水过程要求。     

生态需水理论与方法研究及发展前景分析

生态需水研究是近年来国内外广泛关注的热点,从生态需水的基本概念出发,回顾了生态需水问题的提出的背景,分析了目前有关生态需水的定义,概述了生态需水的类型,讨论了河道内外生态需水计算方法,提出了目前生态需水研究中亟待解决的一些问题和面临的挑战,并展望了生态需水的发展前景。     

淮河流域环境流变化及其对洪泽湖鱼类栖息地的生态影响

为分析淮河流域环境流要素的变化趋势及其对洪泽湖鱼类栖息地的生态影响,以淮河中下游河段为研究区,采用IHA法,将蚌埠水文站1950—2015年径流序列划分为2002年蚌埠闸扩建前后两个时期,采用5种流量事件筛选出32种环境流评价指标,分析了水文变异条件下5种环境事件的生态效应;以鳜鱼为洪泽湖指示鱼类,综合考虑栖息地限制因子,运用PHABSIM模型得到栖息地加权可利用面积-流量曲线,计算了鳜鱼产卵期的生态流量。结果表明:淮河中下游环境流组成趋于单一化,大洪水事件减少,枯水流量增大,高脉冲流量持续时间缩短,出现次数增加,对下游生态环境不利;洪泽湖鳜鱼4—6月产卵期的最小生态流量为300 m~3/s,适宜生态流量为550 m~3/s;需合理调控环境流,增加鱼类补充和物质循环,并采取湖泊生态修复等措施,维持洪泽湖的生态平衡。     

基于鱼类栖息地需求的雅鲁藏布江中游环境流量计算

针对水利工程影响下,河道下游天然水文情势改变造成鱼类产卵场面积减小和质量降低等潜在生态问题,通过数值模拟与统计建立拉萨裸裂尻鱼产卵期栖息地适宜度模型,采用栖息地模拟法计算了雅鲁藏布江中游藏木水电站坝下米林—尼洋河汇口处38.9 km河段的环境流量。结果表明:拉萨裸裂尻鱼产卵期适宜水深为0.7～1.0 m,适宜流速为0.4～0.6 m/s;研究河段内拉萨裸裂尻鱼产卵期环境流量为432 m~3/s。     

水文变异下淮河长吻鮠生境变化与适宜流量组合推荐

以淮河干流鱼类长吻鮠为保护目标,建立长吻鮠分时期生态需求与流量之间的概念性模型。对FLOWS法进行改进,加入水文变异前后长吻鮠生态环境对比分析,根据分析结果推荐一组适于长吻鮠生长繁殖的流量组合。结果表明,在环境流量成分的对比分析中,变异前的高脉冲流量历时长、发生时间合适,变异后发生洪水的频率增高,变异前的流量更适于长吻鮠的生长繁殖;在相关水力参数满足程度的对比分析中,在长吻鮠生长繁殖的各个时期,变异前的流量条件均优于变异后。选取变异前的平水年1970年的流量作为基础,推荐适宜流量组合,即产卵期的流量为545~1 212m~3/s,幼鱼索饵期应大于1 750 m~3/s,越冬期应大于等于74 m~3/s。该研究可为保护淮河珍稀物种,为淮河生态调度提供依据。     

水库建设影响河流鱼类生境的保护研究

由于水库的建设会对河流产生阻隔,从而影响鱼类洄游、产卵、索饵等,本文以赤峰市东台子水库为例,结合西拉木伦河流域特征、水库特性及鱼类生活习性、繁殖特征等,简要阐述了通过采取水库生态调度、鱼类增殖放流站及鱼道建设等保护措施,对河道内的鱼类生境进行有效保护,可减少水库工程建设对鱼类生境的影响。     

基于物理栖息地模拟的长江中游生态流量研究

利用Delft3D水力学模型和栖息地模型组成物理栖息地模拟模型，以长江中游宜昌至枝江河段为研究区域，以长江的重要经济鱼类四大家鱼为目标物种，结合流速及水深两个栖息地限制因子推求研究区域内不同流量下四大家鱼四个产卵场的栖息地面积。研究结果表明：长江中游四大家鱼4—6月份产卵期间的最小生态流量为4570m3/s，适宜生态流量范围为12000~15500m3/s。计算结果在传统水文学法界定的生态流量范围之内，而且比传统水文学法的计算结果更加合理，可为四大家鱼的保护和三峡及葛洲坝工程的生态调度提供参考建议。     

基于物理栖息地模拟的长江中游生态流量研究

将Delft3D水力学模型和栖息地模型组成物理栖息地模拟模型以研究鱼类的生态环境。以长江中游宜昌至枝江河段为研究区域,以长江的重要经济鱼类四大家鱼为目标物种,结合流速及水深两个栖息地限制因子计算研究区域内不同流量下四大家鱼4个产卵场的栖息地面积,得到了流量与栖息地面积关系曲线。分析该曲线,结果表明：长江中游四大家鱼4—6月份产卵期间的最小生态流量为4 570m3/s,适宜生态流量范围为12 000~15 500m3/s。计算结果在传统水文学法界定的生态流量范围之内,分析认为该计算结果更加合理,可为四大家鱼的保护和三峡及葛洲坝工程的生态调度提供参考建议。     

长江中游典型河段底栖动物的物理栖息地模型构建与应用

考虑水生生物生境需求的物理栖息地模型被认为是评估河流流量变化对水生态系统影响的最可信的方法之一。本研究选取长江干流含有河漫滩的监利江段为实例,建立底栖动物各类群的物理栖息地模型,计算变化流量下栖息地适宜面积的时间序列,并据此进行生态流量决策。结果显示长江中游底栖动物最敏感的环境参数是流速,适宜范围为0～0.2 m/s;其次是水深,适宜范围为0～6 m。在考虑敏感环境参数的前提下,得出监利江段底栖动物的最佳生态流量为20 000 m3/s。三峡大坝蓄水后枯水期和平水期底栖动物适宜面积的低值部分减小,丰水期适宜面积增加。为了保护底栖动物栖息地,建议三峡大坝在防洪蓄水的同时能兼顾底栖动物的生态流量需求,调节枯水期和平水期的流量,让监利江段接近4000 m3/s,丰水期接近20 000 m3/s。在枯水年增大枯水期和平水期的流量,平水年增大枯水期的流量,丰水年减少丰水期的流量。本研究方法可以供长江其他河段目标物种的生态流量决策和生态修复方案设计参考。     

澜沧江中游河段中国结鱼栖息地模拟

为了定量化评估和预测不同水库流量下泄情况对生物栖息地变化的影响,选取澜沧江特有的经济鱼类——中国结鱼作为指示物种,构建栖息地模型模拟其适宜的生境范围。根据成鱼生活习性和产卵行为等关键因子建立栖息地适宜度评价指标(HSI),通过耦合一维水动力模型和HSI建立中国结鱼栖息地模型。基于模型模拟结果,得到成鱼加权可用面积(WUA_d)和产卵加权可用面积(WUA_s),并运用Mann-Kendall测试分析漫湾大坝建设前后WUA_s和WUA_d的变化趋势。结果表明:漫湾大坝建设期和运行期WUA_s和WUA_d分别发生突变。对中国结鱼的产卵场(WUA_s)而言,大坝对最低和中等级别的栖息地有显著影响,对最优级别的栖息地影响较小;对中国结鱼的成鱼(WUA_d)而言,大坝降低了中等和最优的WUA_d。产卵所需的最佳流量(2 200～3 200 m~3/s)大于成鱼生存所要求的最佳流量(510～760 m~3/s),因此为了给不同时期的鱼类提供适宜的生境,应尽量保持流量的多样性。     

鱼类栖息地环境评价指标体系初探

根据鱼类洄游、产卵和越冬等生命周期中的水环境状况、水文情势、水动力特性及地形特征等要素将影响鱼类栖息地的若干指标分成水质指标、水文学指标、水力学指标及河流地形指标。并通过分析各项指标的生态学意义,筛选出其中若干与鱼类生活、繁殖相关的评价指标。最终建立了包含目标层、要素层、特征层和指标层4个层次的鱼类栖息地环境评价指标体系,该体系以保护鱼类栖息地为目标,包含4类要素、13类特征共46项指标,可为河流栖息地评价及鱼类保护提供重要依据。     

基于生径比的淮河流域中上游典型断面生态流量研究

基于选取的淮河中上游5条河流,11个断面的典型鱼类调查资料以及长系列(1956年-2000年)天然和实测逐月径流数据,运用流速法(最小,平均,最大)、月最小径流法、逐月频率法设定四种生态流量的计算方案。首先,根据Tennant法提出针对丰、平、枯、特枯四种年型和年内汛期、非汛期差异的生径比标准。然后,根据流速法三种计算结果满足生径比标准的情况选取合理的生态流量计算方案。研究表明:5条河流的最小和适宜生径比大小关系均为涡河沙颍河淮河干流淠河洪汝河;满足生径比标准的难易程度为洪汝河淮河干流淠河沙颍河涡河。涡河、沙颍河生态需水满足程度低,应提高生态用水比例。