用斜率和曲率湿周法推求河道最小生态需水量的比较

从湿周-流量曲线临界点的两种不同确定准则入手,分析湿周法推求河道内最小生态需水量(minimumecologicalinstreamflowrequirements,简称MEIFR)的不确定性。假设河道呈三角形断面和均匀流,得到湿周法的解析解表达式。表达式显示斜率法(曲线上斜率为1)和曲率法(曲线上曲率最大)二者所得的MEIFR结果迥异。当斜率法取斜率为0.39时,其相应的流量与曲率法结果一致。MEIFR对斜率临界值非常敏感,斜率法中的斜率临界值难以确定,相比而言,曲率法更可靠。这用近似具有三角形断面的南水北调西线一期工程调水区流域的实际数据得到证实。根据我们在该区实地观测和收集的6条河35个河道断面的水深和水宽资料,用解析解估算出各断面的MEIFR。曲率法所估算的MEIFR结果为多年平均流量的2.5%￣23.7%,大部分数据落在Tennant法的10%￣30%的范围。斜率法为11%￣105.7%,普遍偏大,超过这个范围。虽然采用较小的斜率临界点可使斜率法的估算结果变小,然而到底斜率临界点应取何值存在较大的不确定性。这进一步说明,在无法获得一个确定的斜率临界值的情况下,湿周法估算MEIFR宜采用曲率法确定临界点。本文的结果基于理想情况,更普遍的结论有待于对更多种河道断面的探讨。

湿周法估算河道内最小生态需水量的理论分析

研究了不同河道几何断面的湿周法理论,分析了各种几何断面的湿周-流量关系。结果表明,当河道断面呈三角形、U型和抛物线型时,湿周-流量关系曲线可近似用幂函数拟合;当河道断面呈矩形和梯形时,湿周-流量关系曲线可近似用对数函数拟合。通过采用斜率为1法和曲率最大法确定曲线变化点,估算最小生态需水量发现,不论郡种断面,用斜率为1法和曲率最大法估算的结果差异很大,斜率为1法的估算结果均大于曲率最大法。分析同一流量下、不同断面形态对湿周法的适宜情况结果表明,在同一流量下,几何尺寸接近的不同断面,矩形和梯形断面有较大的湿周值,从湿周法初衷来讲,则更有利于生物生境的保护。

基于湿周法的河道最小生态需水量多目标评价模型

以湿周与流量关系为基础,建立了基于多目标评价方法的河道最小生态需水量估算模型,以湿周最大和河道流量最小作为栖息地保护和水资源开发利用的目标,采用理想点法求解,以增江下游麒麟咀站为例计算河道最小生态需水量,并将该模型的计算结果与斜率法和曲率法的计算结果进行了比较分析。结果表明:增江下游河道最小生态需水量阈值范围为20.8～26.3 m3/s,相应的平均流速范围为0.42～0.44 m/s;模型计算结果比传统的湿周法适用性更强,且能较好体现生态用水和经济用水的均衡发展。

永定河官厅山峡河道内最小生态需水量的历时曲线法

随着永定河下游河道内径流的逐年减少,永定河生态需水研究逐渐成为一个迫切的问题。现针对永定河官厅山峡段河道内生态需水,采用流量历时曲线法分析其流量历时情况,计算得到永定河官厅水库(坝下)站和雁翅站的河道内最小生态需水量为1.06亿m3和1.98亿m3,分别占年径流量的11.3%和26.3%。同时采用Tennant法对计算结果进行比较验证,两种方法得到的结果比较相近。在此基础上,根据研究河段的历史流量历时情况对最小生态需水量进行年内分配计算,将最小生态需水量从年尺度降到月尺度,得到年内各月的最小生态需水量,为永定河流域的水资源优化配置研究提供参考。

基于改进Tennant法的湟水流域河道内生态环境需水量分析

对传统的Tennant法进行改进,从原方法中确定多年平均年流量系列中找一典型年,要求典型年的年流量最接近多年平均流量,典型年来自河流本身一年流量过程,因而具有河流本身的季节丰枯特性。用典型年流量来代替多年平均流量,从而实现Tennant法反映河流流量的季节性。改进后的应用结果表明,求得的湟水干流和大通河的河道内生态环境需水流量更好地体现了研究河段流量丰枯的季节性。

Tennant法计算南沙河河道生态需水量

随着人口的快速增长和经济社会的调整发展,生态系统尤其是水生态系统承受越来越大的压力,出现了水源枯竭、水体污染和富营养化等问题。通过对河流生态需水量的计算,有效地保障南沙河城区段景现及生态系统需水要求。利用Tennant法计算南沙河城区段生态需水量。

基于tennant法的年楚河流域河道生态需水量研究

Tennant法是目前广泛应用的生态环境需水量确定方法之一。本文在分析年楚河流域水资源分布特点及水文气象特征的基础上,运用田纳特方法确定该流域的河道内生态需水量,为年楚河流域水资源开发利用提供必要的控制性依据。

湖泊生态环境需水量计算方法研究

中国北方干旱和半干旱地区湖泊面临不断干枯、萎缩和水质污染严重的局面。水资源的不合理配置和使用,造成资源性缺水和水质性缺水;维护湖泊和水库的合理水位及其水体的自净能力已经成为淡水资源科学配置和永续利用的基本保证。确定和保证湖泊生态系统必需的最小水量是解决问题的关键和前提,计算湖泊最小生态环境需水量的方法有:①水量平衡法;②换水周期法;③最小水位法;④功能法。研究结果表明:对于受损严重的湖泊,功能法无论从理论基础、计算原则和计算步骤,还是从需水量的分类和组成,都比较准确地反映了湖泊生态系统的健康现状和湖泊生态系统需水量之间的相互关系,可以为防止湖泊生态系统日益恶化的趋势和生态恢复提供技术支持。针对不同类型湖泊、生态环境特性和生态系统管理目标可以选择不同的计算方法,在确定了湖泊最小生态环境需水量和生态环境建设实施方案,北方地区湖泊生态系统将进入科学管理和生态恢复阶段。

流量历时曲线转移法在河流生态环境需水量计算中的应用

对于生态资料缺乏的河流可用水文学法计算其生态环境需水量,然而有关水文学法的研究主要集中在河流生态环境需水量总量的计算上,对河流生态环境需水量的分配计算不够深入且计算中都没有考虑河流的环境管理级别。为了解决这一问题,采用流量历时曲线转移法(FDCSM)对辽河干流铁岭站处不同环境管理级别下的生态环境需水量进行年内分配计算,并用Tennant法对FDCSM法的计算结果进行评价。结果表明:应用FDCSM法计算得到辽河干流铁岭站处六个不同环境管理级别(A、B、C、D、E、F)下河流的逐月生态环境流量,合计得到生态环境需水量,需水量由大到小分别为17.08×108m3·a-1、10.54×108m3·a-1、6.87×108m3·a-1(适宜)、4.50×108m3·a-1(最小)、2.89×108m3·a-1、1.83×108m3·a-1。Tennant法评价结果表明:FDCSM法与Tennant法对铁岭站河流生态环境需水量计算结果一致,证明该法可用于北方季节性河流的生态环境需水量计算。

湿周法估算巴音河河道内最小生态需水量

文中采用湿周法估算巴音河最小生态需水量。选用巴音河德令哈水文站作为控制断面,用对数函数和幂函数关系对湿周~流量关系进行拟合。通过建立河道断面湿周与流量的关系曲线,依据该曲线确定变化点的位置,估算最小需水量的推荐值。分别用斜率为1法和曲率最大法对巴音河的德令哈断面的最小生态需水量进行定量估算。

鄱阳湖最小生态需水量研究

本文分别运用历史水位资料、湖泊形态分析、生物空间分析以及水质指标等几种方法计算了鄱阳湖的最低水位要求,并通过咨询相关专家对几种方法的计算结果加以综合,得到鄱阳湖最低生态水位.运用水量平衡模型计算鄱阳湖最小生态需水量,本文选取95%作为计算模型各参数的参照频率,该频率体现了枯水年份来水量少、耗水量大的不利情况下维持鄱阳湖生态系统基本功能所需的最小水量.鄱阳湖最低生态水位和最小生态需水量的确定,对界定鄱阳湖枯水期水生态系统安全状态,维护湖泊健康和资源永续利用提供了科学依据.

赣江下游河道适宜生态需水量计算

受气候变化及人类活动的影响,赣江下游河道生产生活与生态用水的矛盾日益增加。本研究采用Tennant法和生态流量阈值法分别计算外洲断面生态需水量,并采用基于四大家鱼为生态保护目标的湿周法进行筛选比对,确定赣江下游适宜和较适宜的生态需水过程。结果表明:Tennant法和生态流量阈值法计算得到的年均适宜生态需水量分别为845.44m3/s、1041.30m3/s,占外洲断面多年平均径流的40%左右;年均较适宜生态需水量为626.60m3/s、561.16m3/s,占外洲断面多年平均径流的27%左右,为赣江下游适宜生态需水量的预留提供依据。

生态环境需水量计算方法的探讨

生态环境需水量主要分为河道外生态环境需水量和河道内生态环境需水量2个部分。选取具有典型代表意义的方法,指出它们的优缺点和适用条件。

蒲石河流域下游河道最小生态需水量研究

以蒲石河下游河道为研究区域,以蒲石河抽水蓄能电站为例,采用Tennant法、90%保证率最枯月平均流量计算法和10a最枯月平均流量法,计算了蒲石河水电站下游河道的生态需水量.通过分析三种方法的计算结果,结合北方河流年内水量变化较大的特点,确定蒲石河抽水蓄能电站建成后的最小生态需水量为1.74m3/s.研究结果不仅可以为蒲石河抽水蓄能电站水资源合理调度和管理提供科学依据,也可以为流域生态的保护与恢复提供理论支持.

黑龙江省境内河流生态需水量计算方法研讨

SL/Z 712-2014规范中推荐的排频法、历时曲线法、蒙大拿法等计算方法,对某一河流来说,可能是方法甲的计算成果较合适;而对另一条河流来说,可能是方法乙的计算成果更合适。显然,各种方法各有其优缺点和优势,因此,在实际的工作中,不能简单地下结论为哪一种方法好,而各种方法在实际的应用过程中,优势互补,取长补短,相互验证,并且多种方法的计算成果,经代表性、合理性、可靠性等综合比较后,合理选定符合目标河流实际情况的方法为好。

改进的年内展布法在生态环境需水量计算中的应用

为弥补现有年内展布法不适用于季节性河流和无法避免极端水文条件影响的不足,对现有的年内展布法进行了改进。基于河道天然径流资料,将一年划分为汛期和非汛期,选取多年各月具有90%保证率的各月平均流量和多年各月平均流量,计算汛期和非汛期的同期均值比,根据多年各月平均流量和同期均值比计算各月河道内基本生态环境需水量。以博阳河控制站梓坊水文站断面为例,将结果与规范推荐的最小月平均流量法、流量历时曲线法、Qp法、频率曲线法4种水文学法及传统的年内展布法比较,并用Tennant法进行评价。结果表明:改进的年内展布法与流量历时曲线法取90%保证率对应流量时,Tennant法评价结果一致,但是改进的年内展布法一般用水期各月河道内基本生态环境需水量变化趋势更接近各月多年平均流量,符合水文情势变化,能更好地满足各月生态环境需水,可用于季节性河流,弥补了传统年内展布法不适用于季节性河流的不足,同时避免极端水文情况的影响。这也说明改进的年内展布法评价结果好于其他方法的评价结果。

基于生态水力半径法的贾鲁河生态需水量计算

介绍了生态水力半径法的计算过程,并以淮河的二级支流贾鲁河为例计算了中牟和扶沟两个水文站不同水文频率年对应的最小生态需水量。根据研究区域的气候、地理特征和流域范围内鱼类对流速的要求对Tennant法的计算标准进行修正,并使用修正后的Tennant法对中牟和扶沟水文站最小生态需水量的计算结果进行验证。结果表明,生态水力半径法得到的中牟站丰、平、枯水年和扶沟站丰、平水年最小生态需水量计算结果是合理的,扶沟站枯水年最小生态需水量多数月份无法满足Tennant法设定的最小值,可用Tennant法计算结果代替。该方法更多地考虑了河流水文水力学特征和河流生态系统中水生生物对栖息地的要求,具有更强的生态学意义。

湘江最小生态环境需水量初步研究

文章根据河流生态环境需水量的概念,针对湘江的主要功能目标,利用1956￣2000年的观测资料,分析了湘江最小生态环境需水量。认为湘江干流各梯级水利枢纽在运行调度时,必须兼顾下游的生态及生产用水,建议以湘潭水文站流量不低于270m3/s为宜。

大冶水库下游河道最小生态需水量分析

根据大冶水库的天然径流量,采用两种方法分析计算水库下游河道的最小生态需水量,力求为水库下游河道生态修复提供科学依据。

浅丘河道生态需水量计算方法对比研究——以鄂北地区水河为例

适宜的生态需水量是保障河道生态系统健康的重要因素,合理地计算生态需水量对河道生态系统评估具有现实意义。以鄂北地区典型浅丘河道——水河为例,基于Qp法(不同频率最枯月平均值法)、频率曲线法、最小月平均流量法、Tennant法及生物习性法5种方法的生态流量计算结果,探讨了各方法计算结果的合理性与适用性。结果表明:由于上下游河道水文条件差异性,上游断面采用生物习性法能较好地拟合河道水文节律变化和水质波动;同理,下游断面采用频率曲线法更加匹配下游河道水文、水质情况。因此,在河道上、下游断面分别采用生物习性法、频率曲线法计算得到适宜生态需水量为0.21 m^3/s、2.02 m^3/s。