基于改進Tennant法和敏感生態(tài)需求的河流生態(tài)需水關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、河流的健康依賴于水文情勢，但人類活動對河流的自然水文情勢帶來了劇烈擾動，導致了河流生態(tài)系統(tǒng)的退化，由此產(chǎn)生了生態(tài)需水（Ecological Water Requirements，EWRs）問題，并已成為制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的障礙。保障EWRs自然成為了保持河流健康的前提條件，EWRs估算方法也一直是河流生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的研究前沿。針對一般性的水生棲息地和生物多樣性維持需求以及漢江中下游的“水華”防控和魚類產(chǎn)卵需求，分別開展了具有普適性的河

2、流生態(tài)流量（Ecological flow，EF）評估方法和具有區(qū)域性的河流EF配置方案的科學研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從水資源利用模式的轉(zhuǎn)變過程、建庫筑壩的生態(tài)水文效應(yīng)和生態(tài)調(diào)度的研究需求三方面介紹了論文的研究背景和意義；從理論和模型兩方面綜述了河流EWRs研究在國內(nèi)、外的進展情況，總結(jié)了當前EF標準普遍存在的時間變異性弱、空間移植性差、受極端流量影響大和分級標準主觀性強四個關(guān)鍵問題，明確了論文的研究重點。⑵從水量與流量

3、、功能、臨界值、需水與用水、可持續(xù)利用河流健康五個視角對河流 EWRs的概念進行了辨識，從時空性、質(zhì)量統(tǒng)一性、最優(yōu)閾值性三個方面對EWRs的特性進行了研究，提出河流EF評估標準應(yīng)具有逐月和年際的豐枯同步差異性、空間移植性和等級客觀性。⑶為了構(gòu)建具有普適性的多級 EF評估標準，解決四個關(guān)鍵問題，論文重點研究了Tennant法的改進方法。根據(jù)時段平均流量、計算時段和百分比三個參數(shù)的組合改進方式，對Tennant法的改進策略進行了全面深入的研

4、究，從最小流量、平均流量、最枯連續(xù) n天平均流量、基流、頻率曲線和歷時曲線的特定保證率流量等各類流量指標的生態(tài)水文特性分析入手，提出了基于流量的月均系列代替年均系列劃分水平年、低流量視角研究最小EF、中值代替平均值、逐月分配計算代替全年單值計算、生態(tài)分級代替主觀分級的 MTMMHC法。以具有不同水文情勢的5條大河、2條中型河流和3條小河為例，驗證了MTMMHC法的合理性。結(jié)果表明，MTMMHC法計算的各級 EF具有逐月和年際的豐枯同步差

5、異性以及能適用于不同類型河流的普適性，避免了年際極端流量峰值和年內(nèi)分配不均帶來的影響，EF的分級數(shù)量較為適宜，避免了傳統(tǒng)水文學法在標準分級上的主觀盲目性。⑷在對漢江“水華”成因與影響因素分析的基礎(chǔ)上，兼顧下游“水華”閾值流速破壞和襄陽段 EWRs滿足兩大需求，提出了不同長江枯水位條件下兼顧中線工程調(diào)水、引江濟漢工程補水、丹江口水庫泄水、漢江襄陽段和區(qū)間支流水生棲息地條件的“水華”防控EF配置方案，可為多個水利工程的聯(lián)合生態(tài)調(diào)度提供科學依

6、據(jù)。⑸分析了漢江襄陽段魚類資源的時空演變情況、演變原因和產(chǎn)卵條件，基于“四大家魚”各產(chǎn)卵場所需的漲水條件和流速適宜性曲線以及丹江口水庫泄水過程與區(qū)間支流漲水過程對產(chǎn)卵量的貢獻率提出了生態(tài)洪水方案，評估了天然徑流與丹江口水庫調(diào)節(jié)后徑流對生態(tài)洪水方案的滿足情況。結(jié)果表明：天然徑流在最枯年份能提供較好的生態(tài)脈沖過程，而調(diào)節(jié)后的徑流在平水年和枯水年不能滿足，未來應(yīng)重點研究丹江口水庫的水沙聯(lián)合生態(tài)調(diào)度策略，使得漢江襄陽段的江水透明度、洪水流量的起