河道内流量增加方法IFIM研究及其应用

河道内流量增加方法IFIM是用于河流规划、保护和管理等的决策支持体系,由一系列水力、水质、水文、生态等专业模型和各类方法组成,模拟流量和水生生物栖息地可利用性之间的定量关系。它不仅有助于河流管理者对水资源进行科学合理的分配,也为河流生态修复的结果提供了有效的评估工具。该方法在国外有着广泛的应用,而在国内尚未见其应用。对此方法进行详细的阐述,给出国外应用的例子。最后指出在国内应用的前景和需要注意的问题。

基于改进IFIM法的生态流量应用方法进展

河道内流量增加法(IFIM)在生态流量的计算中起着非常重要的作用,但IFIM法仍存在精确度不足、局限性和普适性低等问题。根据已发表参考文献,系统归纳了IFIM法的步骤及特点,总结了基于IFIM法不同的水力学模型与栖息地模型的耦合方法,并详细阐述了不同水力学模型的适用范围,综合分析了不同水力学模型的优点和缺点,并提出了改进IFIM法未来的发展趋势,为后续使用栖息地法研究不同尺度的生态流量定量化提供依据。

中华鲟产卵栖息地的生态需水量

分析了葛洲坝坝下中华鲟产卵场近20年的水文资料和实测的产卵场地形和水力数据,通过Tennant法计算得到了不同栖息地状况下的生态需水量范围,其最佳范围为7800～13000m3/s。随后采用IFIM法,同时考虑中华鲟对栖息地流速、水深、底质的喜好性,并利用地理信息系统技术结合中华鲟产卵场水动力模拟结果计算了不同流量边界条件下的适宜栖息地面积,从而得到中华鲟产卵时生态需水量范围为5000～15000m3/s,随后利用各年实测的中华鲟产卵日的流量数据验证了该结果。计算结果还表明,当水流只通过葛洲坝大江电厂和二江电厂时,产卵场适宜栖息地面积比其它几种工况大;且同流量下基于1999年地形得出的适宜栖息地面积远大于基于2003年地形得出的适宜栖息地面积。

河道生物需水量的理论及计算方法

针对目前水电开发过程中忽视河流生物需水的现状,提出河道生物需水的理论,详细阐述了河道生物需水计算中要考虑的五种要素:生态、水文水力学、水质、地形学和河流廊道的连通性要素。介绍了国外广泛应用的IF IM方法及其应用和优缺点,并指出其在我国进行应用时应注意的问题。

丁坝布置形式对中小河流栖息地影响的数值模拟研究

丁坝是广泛使用的河道整治和维护建筑物。同时,丁坝又具有保护水生态多样性和改善河流栖息地的功能。丁坝周围水流具有较强的紊动特性,不同的丁坝布置形式对河流流态、水沙结构影响较大,进而影响河流水生生物的栖息地演变。为摸清何种丁坝布置形式对栖息地改善最为有利,基于IFIM理论,将二维浅水模型、泥沙运动和河床演变模型与栖息地加权可用面积计算模型耦合,探讨了不同丁坝布置形式对中小河流典型鱼类栖息地的改善作用。结果表明,采用对口丁坝布置形式时流场对称性强、流态较好,可得到较优的栖息地可用面积WUA,研究成果也可为河流水生态修复与管理提供一定参考。

雅砻江锦屏大河湾减水河段中鱼类栖息地模拟研究

针对引水式电站的修建将造成坝下河道减脱水、危害减水河段内水生生物生存的问题,以雅砻江锦屏大河湾猫猫滩闸址至九龙河汇口36km减脱水河段为例,选取了1.75km的浅滩和2.12km的深潭生境河段作为鱼类栖息地评价的特征河段,采用单变量方法,在前人研究的基础上结合特征河段自然生境水力学特点,分析得出目标物种对水深及流速的适宜性曲线。并采用河道内流量增加法,建立了雅砻江锦屏大河湾特征河段鱼类栖息地模拟的River2D模型,确定了特征河段中目标物种适宜的栖息地面积变化情况,定性描述了鱼类适宜栖息地分布随流量变化的关系。研究结果表明,鱼类适宜栖息地随流量增大将由河道中间逐渐向边缘移动;在小流量时鱼类适宜栖息地面积增长迅速,随流量的进一步增大鱼类适宜栖息地增长速率明显减缓甚至基本不变,且当流量大于一定值时将会呈现负增长。

基于鱼类栖息地生态水文特征的生态流量过程研究

针对我国目前生态需水研究难以反映河流自然生态水文信息和保护对象需水过程的问题,以岷江上游干流典型电站——姜射坝水电站为例,以齐口裂腹鱼为主要保护对象,结合河道内流量增量法、目标河段天然径流过程和目标物种栖息地生态水文特征,获得了姜射坝水电站闸址下游河道生态流量过程,尽量保留了涨落水变化和流量脉冲过程对齐口裂腹鱼产卵活动的水文信号刺激,有助于恢复河流生态系统的多样性。

白鹤滩水库回水支流的鱼类栖息地模拟评估

基于河道内流量增加法（IFIM），采用River2D对白鹤滩水库回水支流黑水河进行水动力模拟和鱼类栖息地模拟，根据加权可利用面积（彤蚴）分析蓄水前后鱼类适宜物理栖息地的数量变化和质量变化。结果显示：蓄水后，按蓄水水位不同，适宜栖息地总面积仅为自然状况下的0．8％～25．3％，且呈边缘化分布。根据水库调度运行方案，蓄水后春夏季节栖息地总量将高于秋冬季节，与蓄水前情况相反。

罗梭江鱼类替代生境量化评价

针对罗梭江替代生境适宜度及影响因素尚缺乏定量分析的问题,选取澜沧江干流特有经济鱼类中国结鱼(Tor sinensis)为目标物种,基于河流内流量增加法(IFIM),结合二维水动力模型和鱼类栖息地适宜性曲线,建立了罗梭江典型鱼类的栖息地评价模型,分析了替代生境适宜度及其影响因子。结果表明:罗梭江作为澜沧江最大支流,能为中国结鱼提供良好产卵场,产卵场在丰水期(7—9月)数量和质量较优,高质量产卵场主要分布于河流蜿蜒处;罗梭江不适宜成鱼全年栖息,尤其在枯水期(2—4月),成鱼产卵及育肥适宜度最差。在罗梭江替代生境后期管理中,建议优先加强对河流弯道处的生境保护及捕捞管理,同时重视其关联干流的生态保护。