最小生态径流的内涵及计算方法研究

从生态学的角度出发,论述生态环境用水的重要组成部分——最小生态径流的概念及其计算方法．列举了国内外最小生态径流的各种计算方法,如国外的最小连续30d平均流量法、7Q10法、Tennant法、R2CROSS法、河道湿周法和IFIM法,国内的环境功能设定法和水质目标约束法等．结合现有国内外的各种最小生态径流计算方法,针对生态水文的实际情况,提出了新的计算方法——逐月最小生态径流计算法和逐月频率计算法．利用洛河和伊河的天然径流资料,对不同方法计算结果的合理性进行比较分析．     

黄河下游生态径流量计算研究

选取黄河下游地区花园口、高村、利津3个代表站的实测月径流量系列,利用逐月均频率计算法和改进的Tennant法2种历史流量计算方法分别计算了3个代表站的生态径流过程.结果表明:虽然2种计算方法原理不同,但是由逐月均频率计算法得到的适宜生态径流量大都在改进的Tenannt法所得结果的最佳或极好范围之内,只有个别月份与最佳范围的数值有一定的差值,但也位于可接受的范围内.     

黄河干流不同断面生态径流量计算

根据生态径流量的概念,应用逐月最小生态径流量计算法和逐月频率计算法计算了黄河干流唐乃亥、头道拐、花园口3站的生态径流量;根据黄河下游来水来沙量变化规律、断流资料以及利津站入海水量的变化特点,分析了黄河干流不同断面的生态问题.结果表明,逐月频率计算法算出的最小生态径流量,无论在枯季还是丰季都能达到很好的生态条件.     

幼发拉底河生态径流计算

根据生态径流的概念和计算方法,利用幼发拉底河流域上的3个代表水文站在流域大规模建坝前的流量资料,计算了各个站点的最小生态径流和适宜生态径流,提出了幼发拉底河维持河流生态健康所需的生态径流量.     

淮河上游生态需水量计算分析

为分析计算淮河上游河流生态需水量,提出了丰水期、枯水期、平水期保证率分别为45%,75%,50%的淮河上游适宜生态径流计算方法,选用淮河上游干流息县、长台关以及大坡岭3个主要控制站1960～2005年历年天然来水量资料,计算了淮河上游最小生态径流和适宜生态径流,并运用Tennant法进行评价.结果表明,最小生态径流在很大程度上有损于河流生态系统稳定与健康;总体而言,3站适宜生态径流均可以使淮河上游河流生态环境状况达到最佳,但在某些年份各站实测月均流量小于其适宜生态径流量,而且丰水期适宜生态径流破坏率较枯水期的要高.因此,在某些年份为满足淮河上游适宜生态需水要求,还应增加河道内生态用水量.     

基于改进7Q10法的滦河生态流量分析

针对传统水文学方法计算生态流量时采用受人类活动影响较大的实测径流系列而导致计算结果偏小的问题,提出了基于长系列降水径流资料分析的改进7Q10法,并将其应用于滦河上、中、下游代表水文站的最小生态流量的计算中。结果表明:滦河河道径流量在1979年后受人类活动影响较为剧烈;与传统方法相比,改进7Q10法计算的最小生态流量结果更符合实际。     

1960-2007年无定河流域径流情势变化及其归因分析

在气候变化和人类活动的双重影响下,流域径流过程会发生显著改变.利用M-K法、有序聚类法、Yamamoto法对无定河流域径流量进行水文变异诊断,利用IHA/RVA法对变异前后径流情势进行对比分析,并量化分析气候变化和人类活动对径流改变的影响.结果显示:1)1970-2007年无定河流域径流量呈现显著减小趋势,并在1971年发生减小突变;2)突变后径流情势发生改变,径流量年内分配、极端流量及其发生时间、频率、平均延时等均具有较高改变程度;3)枯水期平均流量、最小90日平均流量和高流量平均延时可作为识别无定河流域径流量突变的关键指标;4)无定河流域径流量的减少受到气候变化和人类活动的综合影响,且气候变化和人类活动对径流量减少的贡献率分别为36.57%和63.43%.      

鄱阳湖最小生态需水研究

基于鄱阳湖水文特征,建立鄱阳湖最小生态需水计算模型。研究将频率95%对应的水位为湖泊最低生态水位,根据鄱阳湖水位-面积关系曲线,得到对应的鄱阳湖湖区面积为1 503.9 km~2。通过折算将水面蒸发转换成湖面蒸发,得到湖面净蒸发量为483.09 mm,湖区年最小生态耗水为7.3亿m~3。采用计算河道内生态需水的方法计算出湖生态需水,运用最小月平均流量法、逐月最小流量法、Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法和90%保证率逐月流量法等,对出湖河道生态需水进行计算,并用Tennant法对结果进行评价,通过分析比较得出90%保证率逐月流量法更适合确定鄱阳湖出湖最小生态流量,得到出湖最小生态需水为777.1亿m~3,最终得到鄱阳湖最小生态需水为784.4亿m~3。研究结果对鄱阳湖流域生态保育、水生态与水环境保护及水资源管理,提供重要科学依据。     

伊洛河中下游河谷地貌

黄河在潼关以下,支流已不多见;其在南岸比较重要者,当推伊河和洛河。伊河发源于河南省栾川县,洛河发源于陕西省雒南县;它们从西南流向东北,某些地方几相平行。洛河在巩县神堤注入黄河,而伊河则在偃师县杨村注入洛河,偃师以下便合并为一条河流,故通常合称为伊洛河。两河流域面积共约19,200方公里,相当于黄河流域总面积的2.6％。     

蒲石河流域下游河道最小生态需水量研究

以蒲石河下游河道为研究区域,以蒲石河抽水蓄能电站为例,采用Tennant法、90%保证率最枯月平均流量计算法和10a最枯月平均流量法,计算了蒲石河水电站下游河道的生态需水量.通过分析三种方法的计算结果,结合北方河流年内水量变化较大的特点,确定蒲石河抽水蓄能电站建成后的最小生态需水量为1.74m3/s.研究结果不仅可以为蒲石河抽水蓄能电站水资源合理调度和管理提供科学依据,也可以为流域生态的保护与恢复提供理论支持.     

基于多种水文学方法的赣江下游生态流量估算

气候变化和人类活动改变了天然径流的时空分配过程,水文情势的改变成为水生态系统退化的主要原因之一。开展生态流量研究,可为赣江流域水资源的优化配置、可持续开发利用和水生态系统的恢复提供科学依据。运用RVA(range of variability approach)、90%保证率下月最小日平均流量法、最枯月平均流量多年平均值法、NGPRP法、Texas法、多年日流量排频法(90%)6种水文学方法对赣江流域60多年的逐日流量资料进行研究,分析了赣江流域的生态流量过程,利用Tennant法对比分析,最终选择结合汛期RVA和非汛期多年日流量排频法(90%)下的适宜生态流量为赣江下游各月的适宜生态流量值。其中4—6月为赣江的主汛期,所需生态流量值最大,分别为1 520、1 988、1 924 m~3/s。与外洲站实测流量对比发现,赣江下游枯水期河道生态流量难以得到保障,不达标比例高于13%,尤其以1月和11月最为严重。     

飞云江干流生态流量分析

由于人类活动对自然环境的影响日渐增加，天然水文情势也随之改变。本研究在飞云江流域首次采用多种水文水力学方法对生态流量进行综合分析，对维持当地水生态健康具有重要意义。本文根据飞云江65年实测径流资料及实测大断面成果选取湿周法、年内展布法、7Q10法、最枯月平均流量多年平均值法、Texas法和水生物基流法6种方法分别计算飞云江干流的生态流量过程，采用Tennant法对多种方法的计算结果进行分析评价，最终综合选择湿周法、最枯月平均法、7Q10法的生态流量计算结果作为飞云江干流各月的生态流量值，其中4~9月为飞云江汛期，8、9月所需生态流量值最大，分别为38.74、36.56m3/s。通过与实测多年月平均流量比较，发现飞云江2月和8月易出现生态流量不满足的情况，不达标比例为18.46%和16.92%。本研究明确了飞云江流域的适宜生态流量过程，为流域水资源优化配置及河道生境改善提供科学依据；同时，综合采用水力学及水文学两类方法为提高生态流量计算结果的可靠性提供了新思路。     

石羊河流域径流变化规律和趋势分析

根据石羊河八大河流径流量数据和径流极值比分析该流域径流变化规律。利用Mann-Kendall检验法分析石洋河流域径流变化的趋势;并通过数学建模预测未来径流演变的趋势。结果表明:南营的丰枯变化程度最剧烈,黄羊河次之,沙沟寺(东大河)的变化最趋向于缓和;由西向东,石羊河流域的各河流年径流的补给形式由冰雪和降水正逐步过渡到纯降水;至20世纪50年代以来,石羊河流域径流量总体上呈现减少的趋势;未来13年石羊河流域的出山径流总流量仍将会减少。     

雅鲁藏布江奴下水文站以上流域水文过程及其对气候变化的响应

以雅鲁藏布江奴下水文站以上流域为研究对象,针对缺资料流域的水文计算和预测问题,采用流域水文模型THREW,用地面气象观测、遥感植被覆盖和积雪面积等资料,基于断面水文监测数据对模型进行率定,应用CMIP5数据对径流演变进行预估。结果表明:对于雅鲁藏布江奴下水文站以上流域,THREW模型对1991—1995年率定期月径流模拟的纳什效率系数为0.75,对1996—2000年验证期月径流模拟的纳什效率系数为0.76;IPCC AR5所设置在CO2排放量最大的情况下,径流明显增加。     

白龙江上游径流变化特征及其与人类活动的关系

以1961~2010年白龙江上游舟曲站月径流和降水为基础,利用年内分配不均匀系数和完全调节系数、线性倾向估计、累积滤波器法、M-K秩次相关性检验、双累积曲线等方法,对白龙江上游径流变化的一般特征、变化趋势和人类活动的影响进行分析。结果表明:白龙江上游径流年内分配趋于稳定,径流年际变化呈显著下降趋势,其中4、7、9~11月份径流呈极显著减下趋势。在1970年前,白龙江上游径流变化主要受降水影响;1970年之后,人类活动对径流的影响逐渐加大,成为影响白龙江上游径流变化的主要因素。     

长江的生态流量问题

根据长江流域自然条件及水资源利用的特点,对长江水系生态流量的定义、确定原则和方法进行了讨论,并以金沙江虎跳峡、雅砻江锦屏、岷江上游和长江口等为例,说明长江生态流量确定的方法和存在的问题.根据研究表明,对于地处湿润地区的长江水系生态流量确定,应从全流域综合考虑,在没有充分论证前,宜从宽设定.