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。

湘江生态流量阈值研究

湘江是洞庭湖最大的支流和四大家鱼的重要产卵区,对洞庭湖湿地资源补充及生态保护具有重要意义。随着湘江水电的梯级开发,湘江流域的水文情势和生态环境发生了显著改变。生态流量是衡量河流生态系统健康的关键指标,但关于湘江生态流量阈值研究尚未完善。因此,以湘江主要控制站(湘潭站)天然流量过程(1959~1990年逐日流量)为基础,采用RVA法、年内展布法和数理统计方法建立了湘江适宜生态流量过程。研究获得湘江1~12月生态流量阈值,以及高、低流量脉冲年均发生时间、历时、鱼类敏感期适宜流量变化速率波动范围;此外,水文变异后(1991~2019年)湘江流量大部分时间位于适宜生态流量阈值范围内,但7、8月份流量明显超过适宜生态流量上限,造成高脉冲平均发生时间推迟3 d,低脉冲平均发生时间和历时分别提前8 d和推迟10 d,这些改变均会对四大家鱼的生境适宜性产生影响。研究结果可为湘江流域水库调度及湘江水生态系统保护提供参考。

东洞庭湖湿地生态水位阈值研究

水位是湖泊湿地水文情势和生态系统健康的关键指标,如何确定适宜生态水位阈值是确保湖泊湿地健康的关键。以东洞庭湖城陵矶站和鹿角站突变前水位过程(1959~1978年逐日水位资料)为基准期,采用RVA法、年内展布法和数理统计的方法建立了东洞庭湖适宜生态水位过程。结果表明:(1)RVA法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是2.18 m,而年内展布法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是5.12 m,水位波动较大,对于东洞庭湖适宜生态水位来说,RVA法计算生态水位的波动范围更有利于维持湿地植物群落健康和生物多样性;(2)受湖底高程影响,鹿角站的高低水位发生时间会比城陵矶站提前15 d左右,而高低水位的历时和波动范围以及动植物敏感期(3~6月)的平均水位变化速率并未有显著差别;(3)水位变异后(2003~2016年),东洞庭湖水位大部时间处于生态水位阈值内,只需要对不满足生态水位的消落期采取调整措施,鹿角站和城陵矶站年均水位差距减少0.46 m,洞庭湖的水动力系统减弱,给洞庭湖生态健康带来了消极的负面影响。研究可为东洞庭湖生态水位和三峡及上游电站联合调度提供依据。