考虑供水均衡性的南水北调东线工程江苏段优化调度

针对南水北调东线工程江苏段向省内受水区输水时遭遇的供水时空不均衡问题,同时为了增加工程运行的综合效益,提高工程的供水均衡性,建立了以受水区综合缺水率最小、泵站总抽水量最小、缺水率时间标准差最小、缺水率空间标准差最小为目标的多目标优化调度模型,并采用NSGA-Ⅲ算法求解优化调度模型,运用基于层次分析法与TOPSIS法的组合赋权法进行方案优选。结果表明:相较于常规调度方案,优化调度方案的南水北调东线工程江苏段受水区的供水率得到明显改善,在95%、75%和50%来水频率下,综合缺水率分别下降了9.2%、8.2%和10.5%；泵站总抽水量在95%、75%来水频率下增加了21.6%、15.4%,在50%来水频率下下降了39.4%；受水区供水时空均衡性明显提高,在95%、75%和50%来水频率下缺水率时间标准差、缺水率空间标准差均显著降低,不同受水区不同时段缺水率分布范围更均匀集中。     

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。     

黄河中下游河道生态需水研究

 根据黄河流域生态需水的特点,将研究重点放在中下游河道,选择黄河中下游及部分支流的主要控制断面研究黄河流域河道内生态需水。以河流水体存在（不断流或干涸）、水生生物完整性以及河流系统的水沙平衡为保护目标,分别计算河道最小生态流量、适宜生态流量和洪水期生态流量,将不同生态流量耦合时间特征计算了全过程生态需水。研究结果表明,黄河中下游河道适宜生态流量、洪水期生态流量和最小生态流量的相对值分别为18%～29%、156%～187%、9%～15%,对应于汛前期（4-6月）、汛期（7-8月）和汛后枯水期（9-3月）的河道生态需水,据此算得黄河中下游流域年生态需水总量占多年平均径流量的35%～43%。从河流生态需水时间特征出发提出的全过程生态需水计算成果,将为黄河流域的水资源合理调度和管理,生态系统保护和恢复提供科学依据。     

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。     

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。     

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.     

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.     

塔里木河下游断流河道最小生态流量研究

以塔里木河下游断流河道作为研究区域,进行河道最小生态流量的研究．根据第五次和第六次应急输水过程获得的河道内3个控制断面的几何形态特征数据,选择湿周法中的曲率法推求河道最小生态流量,以及此流量对应的水面宽、平均水深和平均流速等指标．结果显示,英苏、阿拉干和依干布及麻断面所在河道的最小生态流量分别为2．85,3．76和1．76m^3·S^-1,分别占推算的多年平均流量的9．7％,14．0％和6．9％．在排除塔里木河流域的枯水期后,求得不考虑蒸发和渗漏条件下的河道年生态需水量为0．79×10^8m^3。采用多种方法对计算结果进行验证分析认为,研究结果符合实际情况,可以作为塔里木河下游水资源调配的依据．     

人与河流的生态发展分析

新世纪,如何兼顾人类和生态的可持续发展是世界各国都必须面对的挑战.本文介绍了南非的建块法和澳大利亚的基准测量法.两种方法的目标都是,通过使河流水流接近河流平均的天然水流过程的途径来保证所确定的河流生态目标.他们的概念和方法与大家所熟知的"最小生态流量"、"生态基流"等概念、方法存在着一定的区别.     

梯级水库叠加影响下汉江中下游流域水文情势变化研究

水文情势是塑造河流生态系统结构和功能特征的关键性因子.汉江是长江最大的支流,为保证汉江中下游的水量,先后实施了汉江中下游梯级渠化工程,将自然河流形态变为河道型水库,对中下游水文情势产生重大影响.这里结合水文指标法(IHA)和变化范围法(RVA),识别了丹江口、王甫洲和崔家营多级水库联合运行蓄水前后对汉江中下游水文情势及其水文改变度的耦合影响.结果表明：随着中下游梯级水库数量的增多,各站流量的整体改变度增加,但与距水库距离远近关系不大;其中沙洋站从41.6%增加到72.1%;水库蓄水后,汉江中下游流量要素中,流量变化率与频率改变度绝对值最大(平均水文改变度为61.2%),其次是高、低脉冲频率与历时、极端流量大小及历时和月平均流量值(平均水文改变度分别为59.9%、54.7%和43.0%),随着上游梯级水库数量的增多,各站水位的整体改变度大大增加,且在皇庄站以上,距离水库越远,改变度越大;水库蓄水后,汉江中下游水位要素中,月平均水位值的改变度绝对值最大(平均水文改变度为68.1%).说明梯级水库对汉江中下游流域的耦合作用与水库数量密切相关,且对水文情势尤其是水位的改变很大.     

基于生态补水的永定河流域径流变化分析

大规模的跨区域生态水量调度,在恢复长期断流河道生态水量需求的同时,也打破了流域原有的水文循环规律．为识别生态补水对河道径流的影响,本文开展了永定河流域年径流历史序列时空变化及生态补水前后对比分析．结果表明:流域年径流量呈显著性减少趋势,且在1983年存在变点;变点年后年径流量大幅度减少,且日径流量历时曲线显示变异后低流量的分布历时增加,年内日径流量的差异变大;开展大规模生态补水工作以后,官厅水库年入库流量较之前多年平均有明显提高,年内逐月流量过程恢复明显的双峰过程,生态流量满足率显著提高,生态补水对现状条件下河道径流起到了积极作用．      

大洋河河流生态需水研究

从水生生物保护的角度出发,应用重点关注水生生物敏感期的方法对大洋河进行河流生态需水研究,即生态需水量在生物保护目标敏感期由水文断面资料、水位流量关系、生物产卵期所需水流条件共同计算确定,在非生物敏感期采用最小月流量法计算.应用该方法分别计算大洋河8~9月濒危鱼类马苏大麻哈鱼产卵期、4~6月多种鱼类产卵期、枯水期非生物敏感期所需生态流量,并根据计算结果建议在对河流开展调水工程时应考虑对生态需水量的影响及对水生生物的保护.     

基于现代水网建设的区域水资源多维调配研究

基于现代水网建设的区域水资源多维调配,旨在有效缓解区域水资源短缺、地下水超采以及生态恶化等问题。以青州市为研究区域,2013年为基准年,2020年和2025年为规划年,在50%、75%及95%保证率下,进行水资源供需平衡分析。在此基础上,基于现代水网建设,在社会、经济和生态多个维度下,构建了水资源多维调配模型。计算得到不同规划年不同保证率下的水资源多维调配方案。多维调配方案使青州市缺水地区的缺水率降低了10~30个百分点,生活用水、第一产业用水、二三产业用水以及生态用水得到合理分配。基于现代水网建设的区域水资源多维调配能够使区域缺水率显著降低,水资源综合效益最大化,可为区域水资源的高效利用与管理提供参考和依据。     

河流生态径流量计算方法的改进

用逐月最小生态径流计算法、逐月频率计算法和Tennant法计算了伊河和洛河的生态径流量,并在此基础上提出了适用于我国北方中小型河流生态径流量计算的一些改进方法:改变连续历时时段计算法、逐月次最小(大)生态径流计算法、确定河流生态径流量上界的参照法和逐月频率计算的综合法.分析结果表明,对于中国北方像伊河和洛河这样流量不是很大但年际和年内变化较为剧烈的河流,采用改进方法确定其河流生态径流量更有利于河流的生态保护.     

典型喀斯特区不同覆盖下顶坛花椒林地生态需水量研究

对典型喀斯特区不同覆盖下顶坛花椒人工林地生态需水量及生态亏缺水量进行了研究。结果表明：在岩石裸露率375 %的100 m2样地内,植物生长发育期间林地土壤含水量为153～185 m3,经枯枝落叶和石面覆盖后分别为156～206 m3和152～192 m3,枯枝落叶覆盖后林地土壤含水量平均增幅与变幅均最大;顶坛花椒在生长发育期总蒸腾量为91962 7 mm,蒸腾耗水量以成熟期最多,开花结果期次之,展叶期最少;林地潜在蒸散量和实际蒸散量分别为51518 3 m3和54950 1 m3,经不同覆盖处理后,蒸散量均下降,其中石面覆盖时减少量多;林地生态需水量为61479 4 m3,经枯枝落叶和石面覆盖后,其生态需水量分别为58424 2 m3和46000 1 m3,而经枯枝落叶覆盖,在顶坛花椒成熟期林地未出现水分亏缺。对不同覆盖条件比较可知,枯枝落叶覆盖下林地水分亏缺量最少,在植物生长发育期抵御干旱的效果相对较好。因此,喀斯特区造林选择枯枝落叶覆盖效果相对较好,而为保证顶坛花椒的产量及质量,在其开花结果期和成熟期应加强土壤水分管理。