鱼类行为生态水力学模型研究现状与发展趋势

水利工程运行与鱼类资源保护如何协同发展,是我国水电开发与水生态环境保护需要重点开展的研究,其中基于鱼类行为学、生态水力学及计算机科学等多学科交叉融合的鱼类行为生态水力学模型为水电开发背景下鱼类行为响应及其生境质量演变提供了研究技术及评估新方法。鱼类运动模型的基本原理为以水动力环境为基础,通过融合鱼类行为规律实现鱼类运动过程的模拟。本研究系统调研和梳理总结了近20年来国内外鱼类行为生态水力学模型的相关研究,重点聚焦模型如何准确构建及合理运用。首先介绍了模型的基本结构及主要组成要素,重点阐述了不同生境尺度中鱼类行为规则设置时考虑的因素,包括过鱼设施微生境、坝区水环境及河流生态系统;然后详细剖析了鱼类运动模型科学构建及运用过程中的难点,包括鱼类行为规则的复杂多样性、行为模型与水动力模型的融合以及模型的有效和合理运用;最后从人工智能算法、多尺度与多维度信息融合以及模型对生境要素的预测运用3个方面对未来运动模型研究进行展望,为开展符合我国坝情、水情及鱼情的鱼类行为生态水力学模型研究工作提供一定的科学依据。

珠江流域生态水力学研究进展

系统梳理了珠江流域生态水力学研究现状,从珠江流域鱼类资源方面分析了珠江河口、西江以及东江的鱼类时空分布及生境特征;从珠江流域过鱼设施方面总结了竖缝鱼道、丹尼尔鱼道、生态鱼道等鱼道形式研究进展;指出河道栖息地修复以及生态调度是生态水力学的应用方向。聚焦珠江流域生态水力学研究现状与进展,提出珠江流域水生态未来发展方向和解决策略,为未来珠江流域水生态修复提供参考。

计算河段最小生态需水的生态水力学法

水文学法与水力学法对河道生态需水量采用的方法都比较宏观,没有仔细考虑水生生物水力生境需求。本文提出了计算河道最小生态基流量的生态水力学法,该法是通过目标水生生物适宜的水力生境确定河段最小生态需水量,文章对河道水力模拟,水生物生境描述等理论进行了研究,同时结合目标水生生物对水力生境的需求,重点研究水深、流速、湿周、水面宽、过水断面的面积、水面面积、水温等水力生境参数;急流、缓流、浅滩及深潭等水力形态的指标表现形式。本文提出的生态水力学法具有直观、定量的特点,为河道确定生态基流量提供了一套较具体、可行的方法。

生态水力学原理在城市河流保护及修复中的应用

本文根据城市河流的特点,简述了生态水力学的基本原理及其在当今城市河流保护及修复中的应用,详细介绍了公园式生态池塘的构想,提出了通过改变河流的水力特性、调整品种结构和修建公园式生态池塘3种途径改善城市河流现状的对策。

生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用

以雅砻江锦屏二级水电站建成后造成坝后119 km的减水河段为例,用生态水力学法计算了减水河道最小生态流量,得出为满足减水河段鱼类的生存及繁衍,枯水季节猫猫滩闸址处必须保证下泄45 m3/s流量,在该流量下,锦屏二级水电站减水河段中95%左右河段水深、流速、水面宽、湿周率、过水断面面积、水面面积等水力因子可满足河道内鱼类的生存繁衍;水温的变化不会影响河道内鱼类的产卵;鱼类适应的缓流、急流、浅滩、深潭等水力形态的位置发生变化,数量保持不变。总的来说,水生生物的生物量将随着河道流量的减小而减少,但种群数量将保持不变。该实例为生态水力学法计算河道最小生态需水量做了一些探索性的研究工作。

基于生态水力学法的金沙电站最小下泄流量计算

最小下泄流量的确定是环境影响评价工作的重点,以金沙水电站为例,采用生态水力学法,在综合评判河段水深、流速、水面宽、湿周率、过水断面面积等水力参数以及水力形态要素的基础上,确定金沙水电站最小下泄流量,以满足下游河道鱼类生产繁衍的必要条件。

湿地水量、水质二维生态水力学模型

考虑到以前生态水力学研究多集中在河流、水库方面,结合现有的湿地水文、水力研究成果,从生态水利角度建立了沼泽湿地环境下的水量、水质方程。

沼蛤的生态水力学特性研究

我国南方地区的取水工程常受一种贝类———沼蛤的困扰,沼蛤在一些引水设施,如取水泵站、输水管道、电站冷凝系统、水厂集水井、沉淀池等水域大量繁殖、附着,堵塞过水通道,它们排出的粪便会对周围水体产生二次污染。同时沼蛤的生长,尤其是大量生长,会消耗水体中的溶解氧,使水质进一步恶化,从而带来严重经济损失和环境危害。生态水力学的近年发展起来的新兴学科,属流体力学、生物学、生态学、环境科学与工程科学的交叉学科,主要研究水中生命体的扩散输移规律及其属力学范畴的控制技术。采用河流动力学的方法对沼蛤生态水力学特性进行研究,分别对沼蛤的几何形状特征、对温度、水深和水流改变的敏感性等方面进行研究。

生态水力学原理在巢湖富营养化控制中的应用

首先介绍了生态水力学原理,接着在分析研究工作的基础上,对巢湖水质富营养化问题进行了分析和探讨,期望从理论与实践的结合上,对巢湖富营养化治理起到一定的科学指导作用。

基于“四大家鱼”生境水力学指标的戴家洲河段航道工程生态效应模拟研究

长江中下游是“四大家鱼”(青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼)的主要产卵场和育幼场。近年来实施了大量的航道工程,虽产生了较好的生态效果,但仍不清楚航道工程与四大家鱼生境水力学指标的互馈关系。以长江中游戴家洲河段为对象,建立了“四大家鱼”产卵适宜性数学模型,模拟研究航道工程实施前后“四大家鱼”产卵生境水力学指标的变化。结果表明:戴家洲河段“四大家鱼”产卵的最佳流量区间为17500~22000m^(3)/s;戴家洲河段航道工程的实施,为“四大家鱼”栖息创造了更多的生境空间;枯水期出露的心滩(池湖港心滩),在枯水流量下HSI和WUA均减小,中枯水及以上流量HSI和WUA均增大;枯水期未出露的低滩(戴家洲洲头低滩),工程实施后HSI和WUA均增大,为“四大家鱼”产卵及栖息提供了更多的生境空间;低矮且存在窜沟的边滩(乐家湾边滩),护滩工程的实施限制了窜沟发育,工程实施后“四大家鱼”HSI、WUA均减小。

生态—水力学法在山区小型引水电站最小下泄流量计算中的应用

以川西某山区小型引水式电站为例,选择水深和流速为生境参数,以华鲮为生态保护目标,计算河道的最小生态需水量和对应的电站最小下泄流量,并与Tennant法、代表年法的计算结果对比。结果表明,生态水深0.12m对应的最小生态流量和Tennant法的结果差异度为8.63%,较合理;生境参数标准值对计算结果影响显著;在选择合适的参数和参数标准值的前提下,生态—水力学法适用于山区小型河流。

我所看到的美国水电(之十二)——从美国阿肯色河梯级水电开发看生态水力学的发展

我国一些地方开展的河流生态建设着眼于河流岸坡绿化,还没有认识到河流生态系统是一个由鱼类、鸟类、哺乳动物、无脊椎动物和昆虫等动物和水中及岸边植物共同组成的食物网的复杂结构。我国很多水利水电工程设计,往往是以一种"过关"的心态对待环境评价工作,所谓的环保设计往往是一种景观设计,目的是取悦于人的感官,而不是取悦于水和生物群落的生存。为解决鱼类与水电开发的关系,我国必须在水力学中引入了生态学的概念,必须由传统的"水能河流观"进入到"水能、生态河流观",必须把河流的水质恢复提高到生态恢复的高度,从而积极推进生态水力学作为一门新的学科向前发展。

生态河道中多尺度水力学及水动力学问题浅谈

本文将生态河道的边界条件从尺度上系统地划分为单棵植被尺度、植被丛尺度以及河道尺度,并对相应的水力学及水动力学基本问题进行了初步探讨,包括溶质输运、水流流场、生态河道过流能力等,结果表明:植被的物理-生物特性、植被丛分布等均与水流运动之间有着非常强的相互作用,在河道治理中应选择合理的治理方式来兼顾河道的生态结构完整性与水利需求.

河流鱼类栖息地水力学条件表征与评述

为了对鱼类栖息地水力学环境进行准确、全面的描述,回顾了鱼类栖息地水力学问题的研究历史.根据特征量描述对象的不同,将用来描述栖息地特征的水力学变量划分为水流特征量、河道特征量、无量纲量和复杂流态特征量.在总结前人研究成果的基础上进一步对各特征量获得方法、使用范围进行评述.

第八届全国环境与生态水力学学术会议征稿通知

第八届全国环境与生态水力学学术讨论会定于2008年9月中下旬在贵州省安顺市或贵阳市召开,会议由中国水利学会水力学专业委员会(环境与生态水力学学组)主办,中科院地球化学研究所(环境地球化学国家重点实验室)承办,WWF(世界自然基金会)、水利部中科院水工程生态研究所协办。

第九届全国水力学与水利信息学大会将在南京市召开

由中国水利学会水力学专委会、中国水力发电工程学会水工水力学专委会和国际水利与环境工程学会中国分会共同发起,河海大学承办的第九届全国水力学与水利信息学大会将于2019年11月上旬在南京召开。会议议题包括:工程水力学、环境水力学、生态水力学、水利信息学。为了进一步提高国内学者的英语表达及交流能力,提高英文论文质量,会议将设置英语交流分会。同时,会议将正式出版有ISBN书号的论文集,并选择质量上乘的论文推荐到国内外水利核心学术期刊上发表。此外,会议将进行优秀青年论文评奖。

长江科学院水力学研究所简介

水力学研究所创始于1951年10月，是长江科学院最早建立的专业研究单位之一。下设枢纽与电站水力学研究室、灾害水力学研究室、高速水流与通航水力学研究室、环境与生态水力学研究室和综合窄。现有职工70人，其中教授级高工7人，高级工程师28人，博士及硕士26人。

水库下泄生态流量确定研究

本文旨在研究某拟建大型水库可能引起的下游河道的生态流量问题。通过收集和分析相关数据,结合生态流量理论,对水库下游河道的生态流量进行计算。对比分析不同方法的计算结果,结合该河流自身特性,综合确定下泄生态流量值,为水库建设后水资源调配与生态流量管理提供依据。The purpose of this paper is to study the ecological flow of the downstream channel caused by a proposed large reservoir. By collecting and analyzing the relevant data and combining the ecological flow theory, the ecological flow of the downstream channel of the reservoir is calculated. By comparing and analyzing the calculation results of different methods, combined with the characteristics of the river itself, the ecological flow value is determined comprehensively, which provides a basis for water resource allocation and ecological flow management after the construction of the reservoir.

城市雨源型河流水生态修复及景观构建——以丁山河为例

城市河流生态修复对于改善水质、保护生物多样性、提升城市美观度以及促进可持续发展具有重要意义。尽管国内外已有大量河流生态修复实践案例,但目前尚未形成比较全面系统的城市雨源型河流生态修复设计理论与技术体系。基于城市雨源型河流水量不足、生态脆弱、污染严重等问题,创新性地提出基于水动力自组织修复过程的城市河流生态景观重建和污水减排技术。该生态修复技术集“复式河床构建、局部生境重塑、植物群落营造及生态廊道构建”于一体,通过柔性护岸、小微丁坝等生态工程具体措施来营造深潭浅滩、急流缓流等形态多样的水流微环境,有助于生态水力条件改善和生态系统完整性的恢复。研究成果为城市河流生态修复和景观建设提供重要技术支撑,为力学和生态学的交叉研究提供依据。