河流水资源结构分析研究

针对河流中水体的功能和作用,从生态保护、兴利运用和防洪减灾的角度出发,提出了河流水资源结构分析的思想和方法.河流水资源可划分为生态水量、安全水量、风险水量和灾害水量四部分,各部分水量由特定的流量来界定.以北方河流为背景,在对4种水量的概念及其功能与作用深入分析的基础上,提出了各类水量的计算方法;研究了松花江哈尔滨水文断面的水资源结构划分和各类水量分配规律.结果表明,所提出的方法可以对河流水资源进行定量分析,进而实现分类管理、高效利用.     

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.     

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.     

耦合多物种生态流速的生态需水计算方法

河流生态恢复是经济可持续发展的关键,生态需水满足是河流生态系统稳定的前提.生态需水研究是目前生态学和水文学、水资源学研究的热点,国内外学者从不同角度出发提出了多种计算生态需水的方法,并基于这些方法对不同尺度研究区进行了生态需水量的研究计算.但在现有计算方法中缺乏针对多个物种流速需求耦合的研究,会对计算结果的准确性产生影响,继而影响流域水资源调控.本文针对此问题引入优势度指数建立多物种生态流速耦合模型,为生态需水的计算提供契合生态系统整体需求的解决方案.该方法不受地域因素影响,具有较广的适用性.应用于小清河流域3个典型断面——黄台桥、岔河、石村,结果显示:黄台桥断面生态需水为12.33m~3·s~(-1);岔河断面生态需水为4.40m~3·s~(-1);石村断面生态需水为14.53m~3·s~(-1).与Tennant法对比,本研究方法计算结果合理,且更能反映鱼类种群,而非单一物种对水量的实际需求.     

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.     

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.     

考虑“三条红线”的渭河流域(陕西段)水量水质联合调控研究

针对渭河流域(陕西段)面临的水量、水质问题,本文依据最严格水资源管理制度,以用水总量、用水效率和限制纳污"三条红线"为控制目标,统筹考虑跨流域调水与河道内外不同用水需求等,绘制了渭河流域水量水质联合调控节点图,引入改进型一维河流稳态水质模型,建立了基于"三条红线"的水量水质耦合调控模型,构建了水资源配置方案集,并对模型求解.计算结果表明,2020水平年,不同方案下渭河流域各断面生态需水保证率均符合设计要求;在考虑用水效率红线指标以及引汉济渭调水方案下,流域缺水量达到最小;考虑限制纳污指标时,需大力削减污染物入河量才可满足水功能区限制纳污要求.研究成果可为渭河流域实施最严格水资源管理提供理论支撑与科学依据.     

基于水文要素变化特征的浑河干流生态需水量计算

将浑河干流划分为4个区域进行生态需水量计算.根据浑河干流特点,将其生态需水分为河流基本生态需水、河流稀释自净需水、输沙需水和蒸发需水.根据浑河水文要素变化特征确定各类生态需水量的计算方法,并对各类生态需水进行类型整合.计算结果表明:北口前站全年的生态需水量为0.55×108 m3,抚顺站为9.59×108 m3,沈阳站为6.93×108 m3,邢家窝棚站为10.55×108 m3,并给出了逐月变化,以利于浑河干流水资源优化配置.结合浑河干流水文要素变化特征,对其生态需水量特征进行了分析,并提出相应建议.     

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.     

基于亚米级遥感影像的辽河流域片枯水期河流干涸断流分布特征

“水十条”指出要维持河湖基本生态用水需求,重点保障枯水期生态基流. 为了掌握辽河流域片枯水期河流水资源状况,本文利用亚米级高分辨率遥感影像,获取了辽河流域片2018年枯水期河流干涸断流位置、干涸长度和干涸比等信息,并从空间分布、河流级别、国考断面、干涸原因等方面进行了分析. 结果表明:辽河流域片枯水期河流干涸断流情况较严重,区域上呈现自东向西逐渐加重的分布特点,中小河流干涸断流问题比较突出,部分国考断面处河流干涸断流;气候因素和人类活动共同作用导致河流干涸断流问题严重. 建议加强水资源调度管理,利用卫星遥感等先进科技手段开展监测监管,保障河流生态流量,维护水生态环境健康.      

平原河网城市水资源综合规划防洪校核研究

为了研究城市水资源综合规划中各类涉水规划对防洪的影响,分析了平原河网区城市的洪涝特性及洪涝灾害形成原因,提出了适用于平原河网区城市水资源综合规划的防洪安全校核计算方法.以太仓市水资源综合规划防洪安全校核计算为实例,根据该市土地利用特点和下垫面特性,分别建立相应的产汇流模型,计算不同规划条件下的河网洪水位,计算结果可以为制定满足太仓市防洪安全要求的水资源综合规划方案提供依据.     

长江经济带水资源空间均衡性分析

揭示长江经济带水资源空间均衡特征可为水资源利用效率和区域经济发展水平的提升提供理论依据。本文以长江经济带130个地市级行政区为研究单元,构建水资源-土地资源、水资源-人口、水资源-经济共3对匹配关系,在此基础上,提出水资源负载指数对长江经济带11个省级行政区水资源的开发利用程度进行评价,进而揭示长江经济带水资源的空间不均衡特征和时空变化规律。研究结果表明：（1）长江经济带局部地区水资源与土地资源空间分布存在错位。其中四川-重庆、安徽、湖北地区基尼系数超过了联合国规定的警戒线0.4。（2）长江经济带整体平均匹配差异表现为水资源-经济基尼系数＞水资源-土地资源匹配基尼系数＞水资源-人口匹配基尼系数,长江经济带水资源空间分布与生产力布局不协调。（3）长江经济带水资源负载指数整体水资源开发利用程度呈现东高西低的特征,2010-2019年长江经济带整体水资源负载指数呈上升趋势。     

嫩江冰封期污染物输入响应模型的建立

嫩江是典型的北方河流，随着工业生产和城市建设的不断发展，污染日益严重，以有机污染为主。为弄清河流的自净能力，确定水环境容量，为水质规划及管理提供科学依据。本文通过系统分析，建立了嫩江冰封期污染物输入响应模型。     

黄河冰凌地电预警技术初探

以黄河济南段冰凌研究为例,采用地电测试方法对黄河凌汛期典型断面进行了流凌量测试,结果显示：（1）电测深曲线的高频部分与流凌量具有明显的数量关系,高频数值越高,河水中冰凌含量越多,视电阻率值也越大;反之,则流凌量少,故高频曲线与低频曲线的差异可反映河道流凌量的多少.（2）对于同一断面,流凌与未结冰相比,曲线高频部分的弯曲特征（曲率）相似,低频部分的弯曲特征（曲率）也相似.研究结果说明,以电测深曲线分解后的高频曲线和低频曲线作为黄河冰凌预警识别指标是可行的.     

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.     

人类活动对长江泥沙特性的影响

随着长江流域水资源开发利用程度的提高,长江泥沙特性在一定程度上也发生了变化.为分析水资源开发利用对长江泥沙特性的影响,以长江万县、宜昌、汉口、大通、白河、仙桃6个水文站为研究对象,以丹江口、葛洲坝及三峡水库关闸蓄水时间划分研究阶段,利用各站近50 a的日含沙量资料对比分析了各研究阶段长江年、汛期、非汛期、月输沙量变化特性.结果表明,不同历时的输沙量均呈显著减少趋势.该研究成果为评价人类活动对长江生态系统健康与稳定性的影响提供了参考.     

黄河流域水资源可持续利用多目标规划模型研究

为了保障黄河流域水资源的健康可持续利用,在系统地研究了黄河流域水资源变化规律、预测流域社会经济发展状况的基础上,构建了黄河流域水资源利用的多目标规划模型,并探讨了多目标规划的水资源配置规则及优化配置的方法.通过研究提高黄河流域水资源承载水平的调控手段,提出了21世纪黄河流域水资源再生性科学对策和水资源可持续利用模式,指出水资源与经济的协调发展是解决人水矛盾的根本途径.     

Integrated simulation and assessment of water quantity and quality for a river under changing environmental conditions

The water cycle and water resources within river basins under changing environmental conditions undergo profound changes, which have significant effects on the water environment of the river. Owing to the water resources demanded for economic and social development, water quantity and quality are becoming the core constraints of water resources development and utilization. In this paper, the dual attributes of water resources, progress into research regarding water quantity and quality joint assessment and simulation and the shortcomings associated with these techniques are summarized and described with respect to water quantity and quality. The results indicated that under the current environmental conditions, the method used for traditional water quality assessment of single water bodies cannot meet the requirements for water resources management. Moreover, a coupled hydrodynamic and water quality numerical model for river networks and lakes that applies to the river water environment system was developed for the river network flow and pollutant migration and transformation process and validated. This validation revealed that the error between the simulated values calculated by the model and the monitored values was small, meeting the application requirements and realizing the integrated and dynamic simulation of water quantity and quality of the river water environmental system. On this basis, the integrated simulation model was applied to the Luanhe River Basin.