基于BHM-EcoFlow模型的汉江中下游河段水文-生态响应关系研究

河流水文-生态响应关系是确定生态流量阈值的科学基础。针对当前河流水文-生态响应关系研究中生态数据不足且生态建模难度大的问题,建立了基于贝叶斯层次分析法的BHM-EcoFlow(Bayesian hierarchical modelling-ecological flow)模型,该模型将河流不同河段及同一河段不同站点间的先验知识与实测数据相结合,可有效利用短系列数据,实现河流水文-生态响应关系的模拟。采用汉江中下游干流2011年的水文、生态数据,模拟了浮游植物细胞密度与流量、混合层温度间的关系,计算了不同流量条件下各河段的浮游植物密度。结果表明:BHM-EcoFlow模型提高了短系列数据的可用性,对汉江中下游干流的水文-生态响应关系具有良好的识别能力,为确定生态流量提供了科学依据。

水文-生态响应关系构建方法综述

水文-生态响应关系是生态流量研究的关键,能反映人类活动影响与河流生态环境变化之间的定量关系,研究水文-生态响应关系旨在为河流管理制定生态流量方案提供精准的生态依据。通过系统归纳构建水文-生态响应关系的常用方法,主要包括专家经验法、线性回归模型、广义线性和非线性模型、机器学习模型、贝叶斯网络模型等,并从简约性和精确性两个原则,分析了不同方法在操作难易程度、数据量及尺度需求、产出结果等适用性方面的差异,识别了常用方法实用案例结论及响应关系趋势,最后从方法选择、规律应用判断及管理者需求等方面对构建水文-生态响应关系的未来发展趋势进行了探讨。研究成果能够为河流生态流量制定提供技术支撑。

基于水文-生态响应关系的环境水流评估方法——以三峡水库及其坝下河段为例

当前中国河流的环境水流评估存在3点不足:一是没有明确考虑筑坝河流水库河段的环境水流需求;二是不注重研究河流水文情势与生态过程的内在关系;三是大都只关注河流生态系统对流量大小的单一水文要素需求.本文提出了一种以水文-生态响应的概念模型及其量化关系为基础,综合考虑大坝上、下游河段的生态保护需求,适用于生态资料相对丰富的大型河流环境水流评估的整体法——水文-生态响应关系法.以三峡水库及其坝下河段为例,应用该方法构建了水文-生态响应的概念模型,识别了环境水流的生态保护目标及其关键期,针对单项生态目标分别建立了水文指标与生态指标之间的量化关系,最后结合生态保护目标和人类需水综合估算环境水流.所得的环境水流是一种具有生态保护目标的,带有时间节点的,包含流量、水位、频率、发生时机、持续时间、变化率等多种水文要素特征的水文过程线.该案例初步验证了方法的合理性和可行性.研究成果为改进三峡-葛洲坝梯级水库调度提供了方法支持和决策参考.