溪流大型底栖动物栖息地适合度模型的构建与河道内环境流量研究——以三峡库区香溪河为例

基于对香溪河河流生态系统的多年研究,以该流域河流大型底栖动物最优势类群四节蜉为指示生物,建立了我国大陆地区第一个基于长期的连续的野外现场实测数据的水生生物栖息地适合度模型（habitat suitability model,HSM）．为保护河流生态系统结构和功能的完整性,文中将河道内环境流量分为3个层次,即河道内最小需水量、最小环境流量和适宜环境流量,并利用水文法和加权可利用面积法（weighted usable area,WUA）分别构建了这3个层次的河道内环境流量的计算模型．结果表明：香溪河的最小需水量为Tennant法中描述为差或最小状态的流量（即0．615m^3·s^-1）,为保护河流生态系统健康、维系河道景观多样性,应将多年平均流量的42．91％（即2．639m^3·s^-1）作为研究地点的适宜环境流量．综合考虑水文和生物因素,从3个层次确定了河道内环境流量,可以为香溪河水资源的合理配置和综合管理提供技术支持,同时为较准确地计算河道内最小环境流量提供探索性研究．     

晋江流域河道水库最小生态需水量计算研究

根据晋江流域的特点，对该地区改善河道水环境的生态需水量、保证山美水库水质达标的生态需水量以及满足河道生态用水比例，分剐采用径污比计算法、水体允许纳污量计算法进行了计算。得出了晋江流域东溪永春段的生态需水量为20．9～24．4m^3／s；东溪南安段的生态需水量为12．9～15．5m^3／s；西溪安溪段的生态需水量为23．8～38．8m^3／s；西溪南安的生态需水量为7．8～8．1m^3／s。综合考虑用水和需水两方面的情况，计算得到的晋江流域河道内生态用水比例值达30％以上。可满足河道内生态需水比例的要求，为保证山美水库水体水质达标，在现有排污量条件下，山美水库来水量应保证在2．0亿m^3。     

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.     

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。     

浅谈叶尔羌河下游河道工程设计概述

塔里木河干流特别是下游河道断流生态环境恶劣,已严重影响了当地人民的日常工作生活,叶尔羌河为塔里木河干流四源流之一,根据整个塔里木河流域水资源统一安排,2005年叶河多年平均向塔里木河干流输送3.3亿m^3生态用水,改善塔里木河干流生态环境。     

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。     

基于地下水动态模拟的生态输水累积效应

为研究塔里木河下游生态输水对地下水的累积效应,以阿拉干断面和第12~18次生态输水为例,建立塔里木河下游典型平原断面间歇性输水下的局部地下水数值模型。采用基于互补相关理论的平流[CD*2]干旱模型计算实际月最大蒸散发速率,模型经率定验证后可应用于生态输水对地下水的累积效应评价。刻画地下水对生态输水的时空响应规律是评价累积效应的有效手段,通过地下水对输水的有效响应距离和受水面积2个指标,揭示输水前后地下水时空分布格局。结果表明,输水后812m地下水距河道的最大响应距离扩大到1100m,中高水位受水面积达到低水位受水面积的161倍,输水有效范围主要分布于距河道1000~2000m内。     

河道内生态需水量估算的生态水力半径法

界定了生态流速和生态水力半径的概念,提出了一种同时考虑河道信息(水力半径、糙率、水力坡度)和维持某一生态功能所需河流流速的水力学方法．找出了该方法的关键参数是确定生态水力半径所对应的河道过水断面面积,重点推导了抛物线形过水断面与水力半径之间的关系.这种新方法的计算不仅能更好的适应鱼类对流速的要求,而且可用于其他生态问题有关的生态水流(如泥沙和污染自净的计算等)．以估算雅砻江支流泥曲的朱巴站河道内生态需水量为例,说明了计算过程,同时用Tennant法作为对比．结果表明:水力半径法计算朱巴站河道内生态流量基本处于Tennant法所计算的最小和适宜生态需水量之间,由于该方法考虑了生态流速(如鱼类洄游流速),故所得的结果符合实际情况．     

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。     

辽河河道最小生态流量研究

在维持河流水体生存的临界条件和河道断面形态特性的基础上,对最小生态流量的内涵和意义、计算方法以及临界点的成因进行分析.选取辽河不同河道的控制断面,从生态需水最基本的层次即水量的角度出发,计算河道的最小生态流量百分率,并分析其特点,初步建立了辽河河道最小生态流量控制标准.     

基于改进RVA法的水利工程对塔里木河生态水文情势影响评估

采用水文变异指标及变化范围法(IHA/RVA)定量评估塔里木河上游水库运行后,干流代表站的水文指标改变程度及其生态影响。研究结果表明:水库运行导致塔里木河干流水文情势发生高度改变,改变度高达60%以上;指标体系中3月和6月平均流量,最小1 d和3 d流量、最大30 d和90 d流量,年发生低流量次数及逆转次数等指标发生严重变异。水库运行对塔里木河周边生态系统影响较大,迫切需要对河流的流量进行适时调控,实现区域经济和生态环境保护的协调发展。     

基于三次样条函数的马斯京根参数估计方法

首先利用三次样条插值函数拟合河道上游断面入流和下游断面出流过程,然后应用最小二乘原理进行马斯京根流量演算系数的最优估计.这种数学估计方法克服了传统试错法人为因素的不确定性,也提高了单纯使用最小二乘法估计流量演算系数的精度,并且为下游断面出流过程提供了不同时间步长的出流信息.该方法具有确定模型流量演算系数速度快、精度高和求解唯一性等特点,在实际河道流量演算中取得了较好的应用效果.     

河道水力学模型及最小生态需水量的估算

为了维系和保护玉符河最基本的生态功能不受破坏,结合玉符河河道的几何特征,应用一维非恒定流数学模型,即考虑河床渗漏的圣维南方程组,通过程序模拟得到玉符河研究河段内46个典型过流断面的水位和流量过程。结合生态流速-水深法的技术指标,计算和分析整个河段不断流所需的最小生态需水量。结果表明,当上游来流量为2.9m3/s时,基本可以达到保护玉符河河道生态功能的目标。该结果可为玉符河河道的生态修复工作及水资源的合理调度提供参考。     

塔里木河下游生态输水对当地经济影响实证研究

文章采用随机抽样问卷调查、入户访问和统计资料相结合方法,塔里木河对下游输水后农牧民经济收入和当地经济变化进行研究。调查结果表明：90％以上的被调查者赞同生态输水带来了明显的经济利益,至少76％的农户家庭收入在输水后得到不同程度的增加,农牧民家庭收入增加更显著。随着输水后放牧数量增加193％,平均家庭收入相应增加了近2倍,人均收入提高了181％;96％的居民认为地方经济发展与生态输水有关。输水后两团场农林牧渔业生产年平均产值提高了141％,实际播种面积也增加18％。问卷调查的民意结果充分说明生态输水在改善生态环境的同时,给当地农牧民带来了可观的经济收入,并在一定程度上促进了当地经济的发展,突现出塔里木河下游生态输水的社会经济效益。     

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．     

断流河道间断输水两岸地下水的运动模型及其解法--以塔里木河下游断流河段生态输水为例

以塔里木河下游断流河段生态输水为背景,根据间断性输水河道充水和停水2个阶段周期性交替重复出现的特征,建立了断流河道间断输水两岸地下水运动的一维非稳定流模型,并通过水位与流量边界条件相互转换的一种方法实现模型的求解,最后应用该模型分析了塔里木河下游断流河段生态输水两岸地下水位恢复状况,其结果比较满意,表明了模型的实用性。     

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。     

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。     

生态输水工程对塔里木河中下游地区地下水循环特征的影响

利用环境同位素技术结合水化学特征,对塔里木河中下游地区生态输水影响下地下水循环规律进行监测分析。结果显示:塔里木河中下游各断面地下水p H值变化不大,矿化度和各离子差异明显,地下水水样以Na+、Cl+占绝对优势;矿化度较低的断面其离子浓度变化较小,反之,矿化度高的断面其离子浓度变化幅度较大;塔里木河中游δ2H和δ18O变化趋势基本一致,随着距河道距离的增大,δ18O的值呈增大趋势,下游H、O同位素变化波动较大,下游各样点距河道最近处(即50m处)H、O同位素最小,随着距河道距离的增大,H、O同位素亦呈增大趋势变化;塔里木河中下游地下水、地表水中δ2H和δ18O之间均呈明显的线性关系,中游地表水补给是地下水的主要来源;下游地下水中H、O同位素则普遍高于地表水,说明水体受到严重的蒸发作用,导致同位素富集外,也说明存在地下水对河水的补给。     

运用RS和GIS的生态风险模糊综合评估方法研究

近年来,生态风险评估（ERA）已被人们所重视．但是到目前为止,生态风险评估还没有一套完整的方法体系．本文以我国最大的内陆河——塔里木河下游区段为研究区域,将遥感、地理信息系统等先进技术手段与模糊数学方法相结合,根据ERA框架和层次分析思想建立塔里木河下游植被的生态风险评估指标,运用模糊综合评判的方法进行塔里木河下游植被生态风险的遥感定量评估,在评估结果的基础上进行可视化分析,并试图在该领域的方法研究中取得一定的进展．