延安市河流系统生态环境需水量测评与分析

根据延安市主要水文站点近50 a的径流量、输沙量等实测资料和各污染站点近10 a的水质分析资料,以区域河流系统为研究对象,提出了基于GIS空间分析的河流生态环境需水量的测算方法,定量对比分析区域河流系统的生态环境需水量及其时空分布特征,明确主要流域生态需水和经济用水的理论阈值,为区域河流系统各项生态环境需水的平衡以及生态用水和经济用水的优化配置提供科学有据的参考.研究结果表明:延安市主要河流系统的生态环境需水总量为10.619亿m3,建议地表水的经济取用总量为2.445亿m3;河流系统的输沙需水量决定了综合生态环境需水总量,汛期输沙需水量显著高于基本生态需水量和自净需水量,占到全年需水总量的80%以上;20世纪50-70年代主要河流的输沙需水量相对偏高,20世纪80-90年代,输沙需水量整体呈明显下降趋势.     

调水工程河道内生态需水量研究及实例分析

生态需水的研究已成为国内外地球科学领域普遍关注的一个热点问题.南水北调西线工程调水河流生态需水量的计算也是调水规模论证的基础.在对生态需水相关理论进行概括总结的基础上,应用国内外较为成熟的水文学和水力学方法,对西线调水工程的河道内生态需水量进行了分析计算,并根据南水北调西线工程调水区独特的生态环境保护目标,考虑主要保护两岸植被及河道内的水生生物,且结果能满足维持河流生态系统健康的需要,选取针对性的方法对河流生态需水量进行了分析与计算.结果表明:为满足不同保护对象对生态环境需水的要求,调水河段生态环境需水采用各月生态环境需水的外包线,即3—6月为4~55 m3.s-1,7—2月为2~40 m3.s-1.河道内各坝址下游的年均生态环境流量分别为:热巴40 m3.s-1,阿安、仁达、珠安达、霍那均为6 m3.s-1,洛若、克柯2均为2.7 m3.s-1.     

基于生态的城市河流水量水质联合调度模型

针对城市河流河道淤堵、过流能力下降、水质恶化、生态环境破坏等问题,根据城市河流的基本特点和功能,从满足城市河流生态需水量出发,建立了基于生态的城市河流水量水质联合调度模型,模型中水流运动方程和水质模型分别采用圣维南方程和一维对流扩散模型,并分别采用Perissmann四点隐式离散法和有限控制体积显式算法进行求解.将该模型应用于郑州市七里河水系的闸坝生态调度,分析不引用黄河水和引用黄河水2种方案下生态需水量调度效果.计算结果表明,在引用黄河水量的情况下,河道生态需水量能基本满足要求,而在不引黄河水的情况下,其生态需水量无法满足要求.基于生态的城市河流水量水质联合调度模型可为城市河流水量水质联合调度方案的制订、河流生态修复提供技术支持.     

九龙江流域生态环境需水量初步研究

对国内外生态环境需水量研究现状作了概述.选择九龙江流域作为研究区域,采用7Q10法,用近10年最枯月平均流量估算河道内基本生态环境需水量为37.7×108 m3/a;采用90%和70%径流量频率作为评价指标,用近10年水文统计资料估算的河道内生态环境需水量分别为38.4×108和60.6×108 m3/a.河道外生态环境需水量的计算选择2003年作为能够反映流域生态环境现状的枯水年份,人类活动用水量采用流域内各行政区的统计数据,地下径流量采用降水补给地下径流系数计算.根据流域水量平衡方程估算出九龙江流域河道外生态环境需水量为35.8×108 m3/a.采用对河流生态安全更为有利的70%保证率作为河道内生态环境需水量,则九龙江流域生态环境需水量约为95.4×108 m3/a,约占多年平均降雨量的42%.     

伊通河农村段生态需水研究

基于国内外关于河道生态需水的研究现状和研究方法,针对伊通河农村段河流丰水期流量大增、而枯水期严重缺水的特点,以维持河道水生生物栖息环境和稀释污染物为主要生态环境目标,选择Tennant法和月保证率等方法,计算了伊通河农村段生态需水量.结果表明:伊通河农村段生态基流量为1.14亿m~3,自净需水量为1.75亿m~3,河道生态需水总量为1.76亿m~3;8月生态需水量最大,为0.93亿m~3.     

北京市通州区水环境规划方案下的水质模拟研究

应用北京师范大学水科学研究院开发的河段水质模拟工具,对未来水环境规划方案下的北京市通州区河段水质进行了模拟预测.以区内主要河段北运河和凉水河为例,分别预测了2010和2020年河段水体中的化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)的质量浓度,计算结果表明,通过实行工业达标排放、建立污水处理厂及湿地生态修复,可以提高温榆河通州段水功能区水质目标,保证2020年通州区北运河出境断面水质达标.     

北京市通州区水环境规划方案下的水质模拟研究

应用北京师范大学水科学研究院开发的河段水质模拟工具,对未来水环境规划方案下的北京市通州区河段水质进行了模拟预测.以区内主要河段北运河和凉水河为例,分别预测了2010和2020年河段水体中的化学需氧量(COD)和氨氮(NH_3-N)的质量浓度.计算结果表明,通过实行工业达标排放、建立污水处理厂及湿地生态修复,可以提高温榆河通州段水功能区水质目标,保证2020年通州区北运河出境断面水质达标.     

汾河下游段河道内生态环境需水量研究

以汾河下游河段为实例,利用分项计算的方法进行河道内生态环境需水量研究。结果表明,利用本方法估算的结果是比较合理的,可为河道内生态需水量的估算和水资源的可持续开发利用提供科学指导。     

三峡大学沙河生态环境需水量研究综述

河流系统的生态需水是指维持河流正常的生态结构和功能所需要的一定水质最小水量,具有明显的时空变化特征.对河流生态环境需水,在国外已经引起了政府管理部门的重视,并有了一些计算方法.结合三峡大学沙河河道环境需水,介绍了国外的生态环境需水量研究方法.     

塔里木河河道自净需水量

在一维水质模型基础上,根据河道断面流速与流量的关系,建立了计算河道自净需水量的试算模型,分析了塔里木河各河段的水质控制目标.根据不同历史时期监测的塔里木河西大桥、阿拉尔、新渠满水文站、新和和沙雅干排的水质资料,计算了塔里木河河道新渠满水文站断面的自净需水量.结果表明:新渠满水文断面年自净需水量6.39×108m3,3,4,11,12月自净缺水0.97×108m3.     

基于多种水文学法的生态基流计算

基于西江大湟江口站1960—2017年逐日流量数据,运用Mann-Kendall等3种突变点检验方法将该站流量序列划分为人类活动干扰前（1960—1991年）和干扰后（1992—2017年）2个时段．以干扰前流量序列为基础,采用Tennant、NGPRP等6种水文学方法对该河段逐月生态基流进行计算,并与相关研究中基于该河段鱼类产卵期生境模拟计算结果进行比较,分析结果表明NGPRP法在该河段适用性更强．将NGPRP法计算所得各月生态基流值作为基准,分析比较干扰前后河段生态基流保证程度,分析结果表明干扰后9—11月生态基流保证程度有所下降,其余月份均有所提高,但由于西江规划水利设施较多,河流生态环境保护工作仍面临一定挑战．本研究为计算该河段生态基流筛选、确定适用程度较高的水文学计算方法,以及为该河段生态基流计算提供一定参考,并据此对该河段干扰前后生态基流保证程度进行分析,其结果可以为该河段生态保护和评估工作提供技术支撑．      

二维弯曲分汊河流水质数值计算

本文研究了湘运航运大源渡枢纽工程对湘江衡阳市区段水质影响的二维数值计算方法，研究了河段具有河道弯曲，分汊，江心有洲的特点，应用有限单元法与单元网络划分的有关理论，在缺乏河流速度场资料的情况下，建立了利用河道水下地形图进行河流水质数值计算的方法，并计算出了研究河段水质的浓度场分布，应用本文建立的方法，可以进行各种复杂地形条件和不同水位情况下浅水河流水质的数值计算。     

河道人工湿地的构建及其对河道水流的影响

提出了河道人工湿地的构建方法:在河道两侧的滩地上,每间隔一段距离设一弦长为S、弓高为B、高程在正常水位以下0.5 m的圆弧形扩展段,且扩展段于河道两侧呈犬牙交错状布置,洪没枯出形成旱湿交替的人工湿地场.采用三维湍流数值计算和分析方法,优化确定河道人工湿地断面的主要参数S和B,使人工湿地内获得了最佳水流条件.算例模拟计算表明,河道人工湿地床体主要构建参数的最优值为S=2.0D,B=0.7D(D为河道口宽).从河道流场、断面平均流速沿程分布及垂线平均流速横向分布3方面分析了人工湿地对河道水流的影响.分析结果表明:人工湿地构成后,整体河道会形成缓变与急变交错的流态;人工湿地段断面平均流速明显衰减;湿地与河道主槽内的水流流速差异较大.     

基于流量恢复法的黄河下游鱼类生态需水研究

运用流量恢复(the flow restoration methodology)方法研究黄河下游鱼类生态需水,其基本思路是:首先获得所保护鱼类生态习性相关的流量信息,包括水深、流速、水量等.然后建立概念性模型,确定鱼类和特定流量组分之间的联系.在此基础上,确定流量目标,每一个流量目标被赋予一些水力指标,作为获得满足这个目标的环境流量计算的依据.运用水文学、水力学模型确定满足这些流量目标需要的水流条件,包括数量、持续时间、频率和发生时间,给出满足鱼类生长需要的生态流量.最后给出不同水资源管理情景下可接受的鱼类生态需水.     

基于不同生态目标的玉符河湿地生态需水量研究

为保护北方地区湿地生态环境健康、恢复物种多样性,首要任务是确定湿地的生态需水量,以确定所需补水量。本文针对北方地区的河道型湿地,以济南市玉符河湿地为例,考虑丰、平、枯水年不同降水频率下的水面净蒸发,结合植被、土壤、野生生物栖息地、地下水补给需水量,利用水量平衡法汇总得到针对不同生态目标的理想、适宜和最小生态需水量。计算结果表明：消耗型最低生态目标的理想、适宜、最小生态需水量分别为5.976~7.018×106 m3、3.954~4.857×106 m3、1.937~2.837×106 m3;保护型合理生态目标的理想、适宜、最小生态需水量分别为9.839~11.181×106 m3、5.817~6.922×106 m3、2.762~3.770×106 m3。本文计算成果为下一步玉符河湿地生态环境健康的保护和物种多样性的恢复提供了理论支撑。     

沁河晋城段河流水质评价

基于长期的水质监测数据,应用单项污染指数法和综合污染指数法,对沁河晋城段的枯水期、丰水期、平水期水质进行了评价,得出了各断面河流监测项目所属的地表水环境质量级别。结果显示,除润城断面的氨氮和总氮出现超标状况,满足不了地表水环境质量标准Ⅲ类水体功能要求外,其他监测断面的所有监测因子都能满足相应的水体功能要求。总体来看,须对沁河晋城段中的氨氮等污染物加以严格控制。该水质评价为晋城市地表水资源的科学管理提供了依据。     

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.     

梧州市桂江三桥对河道行洪影响研究

通过一维水位计算和二维水流流态计算 ，对比分析桂江三桥建设前后桥位附近河段的水位，流态变化情况论，论证大桥建设后梧州防洪工程的影响及对策。     

基于径向基函数的多闸门控制河流的洪水模拟

为了快速而准确地制定联合调度的复杂闸门水利枢纽处的洪水过程的防洪决策,开发了一种快速洪水模拟方法。以位于北京市北运河流域的北关分洪枢纽为例,采用二维水动力学模型计算了由上游来流量、闸门开度和相应下游水位等因素确定的800组工况;把模拟结果作为径向基函数神经网络的训练样本。这样,只用上游来流量、闸门开度、闸下水位就能快速地模拟出该区域的水位和流量。结果表明,模拟一组工况,用该方法只需不到1m in,而用二维模型需3h。     

丁坝间距对改善水生生物栖息地作用的数值模拟研究

用于航道整治的丁坝在发挥束水攻沙整治作用的同时,也会因丁坝影响范围内的水沙结构和河床形态改变而造成水生生物栖息地的适宜性变化。常用的水生生物栖息地模拟模型（River2D）因缺乏泥沙（推移质和悬移质）运动和河床变化模块,难以直接用来评价丁坝对栖息地的影响。为此,本文以岷江支流锦江穿过成都华阳镇河段为研究对象,采用水沙耦合的二维浅水模型,结合河道内流量增加法（IFIM）构建栖息地模拟模型。分析双丁坝在不同间距时,河道水沙运动结构、水生生物栖息地适宜性指数分布（HSI）和栖息地加权可用面积（WUA）的变化规律;同时从模拟成果中进一步得到能使WUA值有所提升的最佳丁坝间距,为航道建设河道或生态修复提供一定借鉴。