某水利工程上下游河谷林草和湿地用水分析

文章论述了某水利工程上下游河谷林草植被类型、分布和汇合口湿地用水分析,就工程调查区植物群系生态耗水机理的分析、河谷林草生态需水估算、河谷林草生态需水定额的确定、河谷林草生态需水量分区估算结果做了介绍.     

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。     

长江上游地区生态需水量变化研究

生态需水是生态用水控制和区域生态环境恢复的基本依据和关键。为了确保流域生态系统健康发展,实现水资源合理配置,基于GIS技术与水文气象实测数据等,采用Tennant法计算研究区河流生态需水和Penman-Monteith法计算植被生态需水。结果表明:长江上游地区河流生态需水量为1 022亿m³,植被生态需水量为4 668.43亿m³。研究区1981—2007年年均生态需水量呈下降趋势;水资源二级区中,金沙江石鼓以下生态需水总量最大,为1 349.90亿m³,乌江生态需水总量最小,为562.73亿m³。各植被类型需水量由大到小依次为水田(1 564.62亿m³)、林地(1 460.30亿m³)、灌丛(1 231.91亿m³)、草地(397.22亿m³)、旱地(14.64亿m³)。研究区植被生态需水主要集中在5—8月,占植被整个生长季全部需水的63.78%,河流生态需水主要集中在6—10月,占河流...     

额尔齐斯河水库群多尺度耦合的生态调度研究

针对我国额尔齐斯河流域生态问题,给出了水库群生态调度的定义。以保障河流健康、河谷生态系统安全为目标,构建了宏观、中观、微观相互嵌套多尺度耦合的水库群生态调度体系;结合生态调度的原则和依据,建立了水库群多尺度耦合的生态调度多目标模型,以及水库群中长期、短期和实时生态调度模型;提出了多时间尺度耦合的水库生态调度技术、多目标非线性水库调度模型求解技术和生态系统漓漫灌溉技术;定义了漓漫灌溉,构建了生态漓漫灌溉系统。应用上述体系、模型和方法,计算结果表明,中长期调度方案能满足额尔齐斯河流域水资源综合利用各部门的供水量及保证率要求,尤其是满足河谷林草生态供水的破坏深度要求和最大连续缺水年数的限制;水库群实时生态调度模型的计算结果表明:模型计算的河谷林草、湿地的水库人工生态洪水过程与实测值比较接近,相对误差为0.04%,说明模型结果合理。实时监测了河谷林草的漓漫灌溉效果,包括范围、面积、水深等,监测结果表明:水库人工生态洪水过程基本满足河谷林草漓漫灌溉面积、水深等生态需水要求。研究成果对额尔齐斯河维持河流健康、保障生态安全、解决国际河流的水资源综合利用问题、发展水库群生态调度的理论和方法,具有重要的理论意义与应用价值,可供我国北方河流生态调度借鉴。     

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。     

注重干旱区河谷林草生态保护与修复的漓漫灌溉研究

为提高干旱地区灌溉效率,保障河谷林草的正常生长,本文以额尔齐斯河流域为研究对象,深入阐述了漓漫灌溉理论,提出了漓漫灌溉主要技术.据此分析计算了流域内河谷林草的生态需水量,制定了河谷林草的漓漫灌溉制度,相比传统的农业灌溉,更注重于考虑生态的修复和保护.计算结果表明:(1)河谷林草的生态需水集中在4—9月,且缺水量最大在6...     

黄河河口生态需水研究进展与展望

黄河河口生态需水包括河流生态需水、湿地生态需水和近海生态需水。系统梳理了近20年来黄河河口生态需水目标、需水类别和需水量计算结果;结合黄河河口演变特点,提出生态需水研究的重点和主要方向。河流生态需水以满足重要渔业物种生境为主,重点研究指示物种对天然径流量节律的响应特征,量化水文-生态响应关系,在某种程度上恢复自然水文情势的生态功能。湿地生态需水应深入研究植被、土壤、水体的水盐平衡和蒸散发规律,从植被和鸟类生态位的合理设计以及生物多样性维持出发构建生态系统结构,确定湿地合理规模。近海生态需水应研究入海冲淡水对渔业物种低盐产卵育幼场的塑造和维持机制,以及重要渔业物种习性、适宜营养盐水平与磷酸盐输送扩散机制。小浪底水库运用以来,利津断面径流量满足已有生态需水径流量各项研究成果要求的年份比例为37%～58%,春季经流过程经常缺乏流量脉冲。初步分析以湿地、河道鱼类和近海鱼类为主要目标的全年生态需水量为86亿m³,径流过程需要阶段性场次洪水。建议对小浪底水库调度方案进行多年优化调整,兼顾春季流量脉冲的塑造,在更大程度上满足河口生态需求。     

阿穆尔河流域水环境变化条件下的生态环境分析

阿穆尔河流域水环境变化条件下,运用GIS和RS技术,对阿穆尔河流域的2期NOAA影像数据和1期MO-DIS影像数据进行解译判读,获取不同时期阿穆尔河流域湿地与生态要素数据,为研究区的生态地质环境治理提供数据依据。通过动态度模型和转移矩阵模型,对研究区1992年-2010年间的湿地与生态的动态变化情况进行了量化的分析。结果表明:1992年-2010年18a间,沙化土地的动态度最大,为15.25,属于急剧变化型,沼泽和湿地面积大面积减少,林草混杂地面积减少,沼泽、湿地、林草和混杂地快速转化为林地和耕地,在近10a间,沙化土地面积又有增加趋势,主要转入类型为林地和草地混杂地。     

多水源河流生态补水优化配置模型与应用

生态需水不足是河流生态系统健康的重要制约因素。为了有效保障河流生态需水,构建了基于多水源的河道月尺度生态补水目标优化模型,并以滇池流域的宝象河为例,开展了案例研究。研究结果表明:①宝象河生态需水量为0.37亿m~3/a,以基本生态需水量为主,占比为94.3%,且具有显著的年内变化特征,因此生态补水应当考虑到比年更小的时间尺度;②在无补给和污水处理厂再生水两种情景下,宝象河无法满足生态需水的水量和水质要求,必须配合外流域调水;③多水源优化后,最优的再生水补给量和调水量分别为0.24亿m~3/a和1.37亿m~3/a,当前再生水补给在部分月份过剩(10月份),不利于流域水资源优化配置;④河流水质达标能够降低98.6%的生态补水,水质是影响生态补水优化配置的关键因素。     

卡拉贝利水库的修建对克孜河下游天然河岸林草需水胁迫的影响分析

通过分析克孜河下游河岸林草区的水分运动和补给条件,对生态系统可能利用的水资源量与生态需水量、生态耗水量进行盈亏分析,计算河岸林草生态需水量和生态耗水量,预测水库修建后天然植被的生长状况。分析结果表明,水库修建后在满足流域内用水时,对下游河岸林草植被提供的生态用水增加,实际径流补给量超过濒临生长胁迫状态生态耗水量,有利于河岸林草区植被的恢复和生长。更多还原     

巴音河流域下游湖泊湿地生态需水量研究

中国西北干旱半干旱地区是水资源短缺和生态环境系统比较脆弱的地区。柴达木盆地地处西北地区,开展该区域生态需水研究,具有典型性和重要意义。以青海柴达木盆地巴音河流域下游尾闾湖泊湿地为研究对象,以保护下游生态基本功能为目标,在下游湖泊面积变化分析的基础上,结合闭流湖自身水循环规律,根据高寒干旱半干旱地区湖泊水体蒸发量大、盐湖饱和水汽压较低等特征,分析确立了维持巴音河流域下游湖泊生态基本功能的面积要求,计算了下游湖泊湿地生态需水量。结果表明,维持巴音河流域下游湖泊湿地基本功能的生态需水量为24 457.90万m~3。通过对巴音河流域下游湖泊湿地生态需水量的研究,为巴音河流域水资源的合理利用及生态环境保护,提供了科学依据。     

黄河三角洲刁口河生态补水对地下水影响的模拟分析

针对2010年以来实施的黄河三角洲刁口河流路恢复过水及湿地生态补水措施,建立黄河三角洲刁口河流路及尾闾湿地地下水数值模型,模拟黄河三角洲刁口河流路及湿地补水前后地下水变化情况,评估刁口河恢复过流及尾闾湿地补水对区域地下水的影响。结果表明,刁口河恢复过水及尾闾湿地补水对地下水具有积极补给作用,在2010年、2011年、2013年生态补水期间,刁口河沿岸地下水渗漏量分别为10.2万m3/d、10.6万m3/d、9.2万m3/d,刁口河尾闾湿地周边地下水渗漏量分别为1.4万m3/d、2.7万m3/d、1.03万m3/d;随着地下水资源的补给,补水区及周边地下水水位抬升明显,刁口河沿岸及尾闾湿地周边地下水抬升范围分别为950~1 100 m和800~1 100 m,地下水位最大抬升幅度分别为60~80 cm和35~46 cm。     

流域生态需水规律研究

流域生态系统基本需水得不到满足是造成目前流域生态危机的主要原因。在分析流域生态系统结构、功能模块的复杂性的基础上,根据流域生态需水整体综合性、模块复杂性、空间连续性、时间差异性以及自然、人工双控性的特性,建立了流域生态需水规律的理论框架。以海河流域为例,计算了各水系的主要河流湿地、湖沼湿地以及河口湿地不同时空条件和不同恢复方案下的生态需水量。     

西北诸河河流生态环境需水量分析

西北诸河区是我国大陆的重要生态屏障区,也是生态脆弱区,生态用水被大量挤占,导致生态环境不断恶化。在综合分析的基础上,提出西北诸河生态环境保护的总体目标是维持河流生态系统的健康、维持合理的地下水位、形成具有良性循环的水生态系统,应根据不同河流自身的水资源情况,遵循可行、合理、有限目标,实现生态环境保护与经济社会协调发展。西北诸河生态环境需水应主要考虑维持河流两岸生态植被所消耗的水量、沿途蒸发渗漏损失和维持尾闾湖泊所需要的水量。通过分析计算得出,西北诸河河流生态环境需水量为798.18亿m3,占地表水资源量的63.17%,不同河流生态环境需水状况差别很大。     

生态环境需水分类体系探讨

在总结已有工作基础上,对生态需水、生态耗水、生态用水以及生态与环境的概念进行阐述。对生态需水的分类体系进行探讨,认为按空间的一级分类可分为河道内和河道外生态需水,若按尺度可分为宏观和微观生态需水。河道内生态需水又可分为水土保持需水、河道生态与环境需水、流域湿地保护需水、河口生态需水及地下水生态水位;河道外生态需水指城市生态环境需水、防护林体系需水、湿地补水等。介绍计算生态需水的6大基本程序:生态水文分区、分区生态功能识别、现状评价、确定管理目标、生态需水计算以及监测和管理。     

基于开源和节流的乌伦古河流域水库群生态调度

针对乌伦古河流域水资源短缺、灌溉挤占生态用水等问题,以生活、工业、灌溉、河道生态基流、河谷林草及补湖生态用水为调度目标,设置开源、节流方案集,建立了以生态缺水量和社会经济缺水量最小为目标的水库群生态调度模型,采用人机对话模拟优化算法求解模型。结果表明：各节流方案的河谷林草和补湖供水保证率能够满足设计要求,缓解了灌溉用水与生态用水间的矛盾,但2017现状水平年和2025远景水平年需水方案的灌溉保证率未满足设计要求;当开源+节流方案调水量超过1.0亿m³时,满足农业灌溉、河谷林草和补湖的供水保证率要求,消除了灌溉用水与生态用水间的矛盾;随着调水量超过1.0亿m³且持续增加,对河谷林草、补湖缺水量、破坏深度等影响不大,推荐1.0亿m³为最佳调水量。     

阿克苏河流域自然植被时空变化及对生态输水的响应

为掌握干旱半干旱区自然植被的变化趋势及对生态输水过程的响应过程,结合新疆阿克苏河流域高分影像和生态输水监测数据,对流域自然植被的时空变化特征及对生态输水的响应进行了研究。结果表明：2015—2020年流域内自然植被逐步增加,胡杨林和灌木的面积分别增加237.65 km²和784.36 km²,逐年转移矩阵结果显示稳定胡杨林和灌木面积也逐步增加,自然植被生态系统存在稳定态势;2015—2020年4个自然植被重点区域的年植被指数增长明显,尤其是艾希曼湖区和第一师边缘区,增加0.12～0.15左右,生态输水效果初步显现。自然植被面积和植被指数的季节变化显示自然植被对生态输水响应的滞后时间为1个月左右,不同的自然植被对生态输水的响应存在年际、季节以及空间的差异,胡杨林对生态输水的响应明显,响应滞后时间也最短。研究结果对阿克苏河流域天然植被恢复、区域水资源调配、生态需水调度等具有重要的指导价值。     

基于敏感保护目标的那棱格勒河生态需水研究

基于那棱格勒河生态特点,统筹考虑生态基流、鱼类繁殖生长关键期所需河道水量和植被需水高峰期所需短期洪水过程,综合确定河道内生态需水量,并采用流域水量平衡法确定绿洲生态耗水量,同时计算尾闾湖泊需水量。结果表明：河道生态基流10月至次年4月为5.48 m³/s、6—9月为11.82 m³/s,5月河道内生态流量考虑鱼类繁殖需保证11.82 m³/s,6月、9月各需一场不少于5 d、平均流量分别不低于80.0、82.5 m³/s的洪水过程;绿洲区平均生态耗水量为4.54亿m³/a。     

基于水文学方法的最小生态流量研究——以宜黄水流域为例

为了合理划分水权,保障宜黄水流域生态系统的基本需水要求,根据宜黄水流域桃陂水文站1959—2018年共60年径流资料,采用频率曲线法、最枯月平均流量法、NGPRP法、年内展布法、Texas法等5种水文学方法对宜黄水流域的生态流量进行了计算分析,并采用生态流量综合指标进行了评价。结果表明,宜黄水流域的生态流量为4.51～59.9m³/s,占多年平均流量的18.12%～49.23%,可保证河流生态需水;河流健康等级汛期为“佳”,非汛期为“中等”,总体来看,河流全年为健康状态。     

海河流域重要湿地生态需水及保障措施研究

海河流域湿地众多,但受自然和人为等因素影响,正面临湿地面积萎缩、湿地生态退化等问题。本文研究了海河流域七里海、白洋淀、衡水湖等10个重要湿地生态需水及保障措施,以2014年数据资料为基础,利用遥感手段,结合水量平衡原理,估算了不同湿地蒸发蒸腾损失、渗漏损失。计算结果表明海河流域重要湿地年生态需水总量约为32 880万m3,通过各类引水、调水工程生态需水满足程度可达到45%以上。研究成果可为海河流域相关湿地保护决策提供参考与依据。