基于变异性范围法(RVA)的河流生态流量估算

河流生态系统的生物组成、结构和功能依赖于河流水流的天然动态变化特征,即河流水文情势。变异性范围法(Range of Variability Approach,RAV)被广泛应用于评估河流生态系统是否得到维护。将RVA法的思路扩展到生态流量的计算,提出了一种简便、立足整体河流水文情势的生态流量估算方法。该方法使用均值与RVA阈值差计算了生态流量值,为维持河流健康生态系统提供支持。将该方法应用于南水北调西线一期工程中泥曲河的生态流量估算,得到引水坝址仁达处年可调径流量为6.44亿m3,与其他生态需水估算方法的结论基本一致。另提出了可支配系数反映河流流量可调用状况。南水北调西线一期工程计划从泥曲调水8亿m3·a-1,从RVA法的理念来看,该方案对仁达至朱巴河段的生态系统将构成威胁,需谨慎实施。

基于变异性范围法的千岛湖可外调水量研究

基于变异性范围法(RAV),以维持河道生态完整性为水资源管理目标,估算了新安江下游生态流量,该法简便、立足整体河流水文情势。通过计算天然来水量的均值与RVA阀值差来确定生态流量值,并与7Q10法所估算值做比较,两值较为接近。得到了千岛湖最大可外调水量为70.5亿m3,1-9月都能较好地满足供水需求,但10-12月的可调水量基本能满足供水需求,但对生态系统构成威胁,需合理调度。

用变化范围法(RVA)确定河流环境流量

介绍了确定河流环境流量的一种新方法——变化范围法(RVA)的形成、研究现状及应用进展。在分析水文变化指标(IHA)的基础上,总结未受干扰的时间序列中的流量范围作为初始的环境流量范围,并通过监测生态影响来修正该流量范围,并论述了水文变化指标与变化范围法的关系。

变化范围法(RVA)在自然河段评价中的应用

自然河段比例指标是在流域开发过程中提出,表示流域、水系中仍表征为自然因素影响大于人为因素影响的重要指标。针对自然河段评价的难点,应用变化范围法(RVA)原理,经指标适当调整后,提出IHA0指标集与变化率小于5%为准则的自然河段评价标准,使之更有利于对自然河段的评价,为将来更为完善的指标体系的提出提供参考。

北江中游水库调度对水文情势的影响分析

利用水文变异指数(IHA)和变化范围法(RVA)分析了北江中游横石\飞来峡水文站1954~2022年的水文情势变化,并重点分析了飞来峡水库调度对北江低枯水的影响。结果表明:飞来峡水库的库容系数较小,对于较长时间尺度的径流过程无影响,但对于较短时间尺度径流过程有明显影响,流量过程变得“碎片化”,陡涨陡落,切换频繁,枯水期的影响更为显著。

基于多种水文学方法的汉江子午河生态流量研究

汉江支流的子午河是陕西省"引汉济渭"工程的两大水源之一,为了维持下游河道的生态环境健康,子午河上的三河口水库下泄流量必须满足生态环境用水和生态流量过程的要求。采用两河口水文站的流量观测资料,运用变化范围法(RVA)、Q90法、多年日流量资料排频法,分析计算子午河年内生态流量过程,研究该河道维持多种生态环境目标所需要的生态需水量。研究结果表明:RVA法和Q90法计算得到的年生态需水量分别为46 344.3、11 574.0万m^3;多年日流量资料排频法获得的保证率(60%、70%、80%、90%)对应的年生态需水量分别为47 262.6、38 170.5、30 316.0、22 799.5万m^3。多年日流量资料排频法中,60%保证率对应的年生态需水量最大,可以达到较高的生态环境保护目标;Q90法获得的年生态需水量最小,对应最低的生态环境保护目标。计算得到的生态流量过程线可为水库调度和生态环境保护提供科学指导。

基于RVA框架的河流适宜生态环境需水研究

河流与经济社会的发展密不可分,河流健康生命是经济社会可持续发展的基础,开展河流生态环境需水研究具有重要意义。从河流健康角度出发,界定了河流生态环境需水的目标内涵,提出了河流生态环境需水要素,即水量与水量过程,在此基础上构建了基于RVA框架的生态环境需水指标体系,建立了相应的河流生态环境流量计算方法,并应用于新安江-富春江的生态环境需水研究,得到了新安江、富春江坝址以下的最小生态环境流量、最大生态环境流量及适宜生态环境流量。研究成果对新安江-富春江河流开发管理具有一定的参考价值。

基于RVA的渭河中下游生态环境需水及其满足度研究

维持河流生态环境系统健康的关键在于满足河流生态环境需水。变动范围法(RVA)被广泛应用于河流水文情势的变化研究。提出了基于RVA阈值的生态环境需水计算方法。将该方法应用到渭河中下游林家村、咸阳和华县三个断面,得出三个断面的生态环境需水分别为5.295亿m3、11.274亿m3和23.908亿m3。与三个断面以往的研究结果相比,该方法具有一定的适用性。通过分析三个断面不同时期的生态需水满足度,得出三个断面的生态需水满足度最小值出现时间集中于汛期的5月、6月、8月和9月。因而在进行水资源配置时,应注意汛期的生态环境需水调度。

东江流域水文变异及其对生态环境的影响

采用分形理论中的重新标度极差分析方法(Rescaled Range Analysis,R/S分析法)对径流量序列进行趋势分析和变异诊断,并根据水文改变指标,应用变化范围法(Range of Variability Approach,RVA分析法)对变异前后的环境进行分析对比,综合分析水文变异后整个流域的生态环境发生的变化,旨在对东江流域的河川流量和生态环境之间的关系进行探讨,以期为东江自然生态环境的保护提供参考。

西安市灞河下游水文情势变化及生态影响分析

【目的】研究城市化进程中西安市灞河下游水文情势的变化特征,分析其改变程度对河流生态系统完整性和稳定性的影响,为灞河开发治理和生态调度提供参考。【方法】根据西安市灞河马渡王水文站1972-2010年的实测日流量资料,以2001年为节点,将39年水文序列划分为节点前的"近自然状态"和节点后的"人工干扰状态"2种条件,采用变异性范围法(RVA)评价水文改变指标(IHA),即月平均流量、年极值流量、出现时间、高低流量频率及历时、流量变化率及频率等指标特征,量化河流受影响程度,进而分析河流水文情势变化情况。【结果】由于西安城市向东部扩展和实施流域综合治理,灞河下游水文条件受到人工干扰。在IHA的5类指标中,除年极值流量出现时间变化不大外,另外4类指标均有显著变化,河流水文情势整体改变度为63.98%。【结论】灞河河流水文情势发生中度改变,其有利影响占主导地位,但今后应结合下游水文变化及生态影响进行河流规划和治理开发,同时调整已建、新建工程运行方式,合理调度水资源,维护河流生态健康。

龙滩水库工程对红水河天峨站水文情势的影响分析

由于水文情势中的径流过程是影响河流生态系统改变的主要因素,有必要研究龙滩水库建坝前后径流过程的变化。依据建库前后天峨站1980年~2003年和2007年~2015年两个系列逐日径流实测数据,以IHA指标体系为基础,采用可变范围(RVA)法通过分析32个水文改变指标,评估了龙滩水库建设与运行之后下游水文情势特征的变化。计算结果表明:红水河天峨站水文情势综合改变度为70.49%,属于高度改变。水库修建后对逐月径流量、年极端流量及其出现时间、流量频次和延时、流量改变率和频度产生了显著影响。通过对建坝带来的流域水文情势改变情况的分析,为流域管理部门制定合理的水库生态调度方案提供决策支持。

观音阁水库建设运行对太子河本溪段水文情势影响

大型水库建设往往会引起水文情势变化,为真实反映观音阁水库建立对太子河本溪段径流及生态环境的影响,选取本溪(五)水文站1951~2014年日径流量,根据观音阁水库建设时间将日径流量划分为1951~1995年和1996~2014年两个时间段,采用基于水文改变指标法(Index of Hydrologic Alteration,IHA)的变化范围法(Range of Variability Approach,RVA)分析水库运行对太子河本溪段的生态水文指标改变度。结果表明:本溪(五)水文站整体水文改变度达到71.43%,属于高度改变;月平均流量非汛期除4月外其他月份均增加,汛期有较小程度降低,低流量次数减少,低流量持续时间缩短,充分体现水库丰蓄枯补作用;极小流量增大,极大流量有所降低,可见水库的建设运行严重改变的河流原有的极值变化过程;逆转次数增加且为高度改变,可能会破坏动植物生境的稳定性,阻碍水生生物生长。

基于多目标的河流生态需水阈值研究

选取了水生生物保护、河流输沙、河流自净作为河流生态系统健康运行的生态目标,进行多目标下的河流生态需水阈值研究,结合变异性范围法(RVA)进行比较验证。以西安市灞河为实例进行分析,从维护河流生态系统整体功能健康的角度出发,确定河流生态需水阈值为1.43×108m3,占灞河多年平均地表径流总量4.9×108m3的29.2%,RVA法计算结果为1.49×108m3,占灞河多年平均地表径流总量的30.41%,与计算结果吻合。

闸坝对浑河上游水文情势和生态的影响

以浑河流域抚顺至沈阳段为研究对象,采用水文变化指标/变动范围法（IHA/RVA）定量评估了闸坝对浑河沈抚段水文情势的影响,采用生物多样性指数（SI）分析了水文情势改变所引起的研究区域内河流生态变化。结果表明：闸坝的建立没有达到预期削峰补枯的效果,在受到建立闸坝的影响后两水文站多数水文情势产生了不同程度的改变,并对该河流生态产生了不利影响,抚顺（二）站和沈阳（三）站水文情势整体改变度分别为41. 72%和35. 50%,均呈现中度改变;建立闸坝后两水文站生物多样性指数均有所下降,其中抚顺（二）站受其上游建立闸坝影响较为严重,SI平均值由自然状况下的1. 768降到0. 392,闸坝运行后仅恢复到0. 501。研究表明,浑河流域抚顺至沈阳段河流水文情势受人为建立闸坝影响发生了中度改变,并对河流生态产生了负面影响。在未来针对该河流治理和水量调控的研究中应考虑水文情势变化引起的生态响应,河流管理者和研究者应注意适度开发河流及合理调控水资源。

水文综合改变度动态评估模型构建与应用

根据龙羊峡水库下游贵德水文站1954~2017年流量数据,利用粗糙集理论、集对分析理论及变化范围法确定水文综合改变度,通过集对-马氏链评估方法建立了一种关于水文综合改变度的动态评估模型,探讨龙羊峡水库水文综合改变度变化及趋势。结果表明,该模型在时段预测及稳态预测有较好的表现;2013~2017年时段的模型预测结果与实际计算结果相同,同为中度改变;现阶段水文综合改变度处于高度改变状态,但具有逐渐向好的态势,经多个周期变化达到稳定态势后呈现为低度改变。

葛洲坝工程对下游河道水文情势影响研究

计算葛洲坝1982—2014年的入库流量和下泄流量的IHA指标,采用RVA变化范围法分析考虑葛洲坝水库的修建运行对水文情势的影响。结果表明:葛洲坝水库为日调节水库,对月流量、极端水文状况及出现时间、高流量和低流量脉冲次数和平均历时改变较小,对涨落水指标改变较大,尤其是对流量逆转次数和日增长率改变明显。

西藏旁多水利枢纽工程对拉萨河径流情势变化的影响

水利枢纽工程直接影响天然河川径流情势和水生生物环境。只有兼顾人类需求和自然生态需求的水利枢纽工程才具有可持续性。以拉萨河上游旁多水利枢纽工程为例,利用变化范围法(Range of Variability Approach,RVA)和2014-2020年逐日入库天然流量、调节后的出库流量和库水位等数据,综合分析旁多水利枢纽对拉萨河径流情势的影响,定量评价径流情势各指标及整体改变程度;并结合向量统计的方法完整地展示了年极端径流时间分布特征,合理评价了水库调节对年极端流量发生时间的影响。结果表明:旁多水利枢纽工程对拉萨河径流情势影响较大,特别是对冬春季极端低流量具有持续影响;其中1月、3月、5月平均流量、年最小1天流量、年最小连续30天流量、年最小1天流量发生时间改变度为100%;水利枢纽运行期间径流情势整体改变度为62.21%,属于中度改变。虽然旁多水利枢纽对拉萨河的调节满足了农业和城镇供水需求,有利于社会和经济发展,但径流情势的中度改变,尤其是对低流量的高度改变,将对拉萨河的整个河流生态系统造成不利影响。通过对旁多水利枢纽的运行提出实时评估,指出目前水库调节存在的问题,提出水库调节应统筹兼顾社会和生态需求,为合理调度拉萨河流域水资源提供参考。

长江监利河段环境流量估算方法初探

简要分析了河流环境流量的内涵，结合长江监利河段水文情势和生态环境资料，比较分析了推求环境流量的4类方法在该河段的适用性，结果表明水文学方法更具有适用性、可操作性．着重介绍了水文学法下的变异性范围法（RVA），并用滑动秩和检验法对监利站1975—2014年的月流量序列进行变异分析，分析表明没有显著变异点，数据可用于RVA的计算中，最终利用该法计算得到监利河段5、6、7月的环境流量分别为7648、12864、16953m^3／s，占比多年各月月均流量70％、83％、72％，并与其他5种水文学方法的计算结果进行对比，认为计算结果合理，可以为监利河段环境流量取值提供参考．

日调节电站库区生态水文情势评价——以湘江干流衡阳站为例

河流生态水文情势对生态系统起着决定性作用,定量评估日调节电站库区中部生态水文情势影响,可为日调节电站的生态调度,维持河流生态健康等提供科技支撑。采用变动范围法(RVA)对湘江干流大源渡枢纽库区衡阳水文站1959~2015年逐日流量、水位及流速指标进行分析,采用生物多样性指标SI初步评估库区生物多样性的变化。结果表明:日调节电站蓄水后,库区中部生态水文变化特征及生态影响为:流速IHA指标整体改变度达到81%,流量IHA指标整体改变度为43%;4~7月月均流速降低(高度改变)不利于"四大家鱼"产卵活动;库区年极小值流量的增加利于保障自然栖息地和植物群落;年极值流速降低在改变库区河道地貌的同时加大生态环境风险;流量、流速年最小值出现时间发生100%改变,影响生物的生命活动;流量低脉冲历时和流速高脉冲历时高度改变,不利于刺激家鱼产卵繁殖活动;枢纽蓄水后SI值降低,生物多样性降低。