丹江口水库蓄水后汉江中下游水文时空变化的#br# 定量评估及其生态影响

采用变化范围法（RVA）定量研究了丹江口水库蓄水后汉江中下游水文情势的时空变化，评估出汉江干流变化度最大的江段和水文特征指标类别，分析了其对应的生态影响，并针对汉江流域的四大家鱼和水华问题进行了敏感水文指标的变化度分析。结果显示:丹江口大坝蓄水后，汉江下游河道流量是中变化度占主导，比例范围为47～63%；水位是高变化度占主导，襄阳站和皇庄站高变化度的水文指标所占比例远大于其它站点，依次为53% 和75%，各站水位较蓄水前下降了1～2 m。黄家港站高/低流量脉冲出现的频率减少（变化度为-0.49和 -0.62），且持续的时间变短（变化度为-0.87和 -0.74）。皇庄站和襄阳站流量和水位的月均值和极值较蓄水前减少，逆转次数在高RVA范围内较蓄水前增加（变化度为1.82）。四大家鱼产卵的敏感水文指标出现频率较蓄水前减少，且为中高变化度。下游河道枯水期流量和水位减小，增加了水华发生几率。     

丹江口水库蓄水后汉江中下游水文时空变化的定量评估及其生态影响

采用变化范围法(RVA)定量研究了丹江口水库蓄水后汉江中下游水文情势的时空变化,评估出汉江干流变化度最大的江段和水文特征指标类别,分析了其对应的生态影响,并针对汉江流域的四大家鱼和水华问题进行了敏感水文指标的变化度分析。结果显示:丹江口大坝蓄水后,汉江下游河道流量是中变化度占主导,比例范围为47~63%;水位是高变化度占主导,襄阳站和皇庄站高变化度的水文指标所占比例远大于其它站点,依次为53%和75%,各站水位较蓄水前下降了1~2 m。黄家港站高/低流量脉冲出现的频率减少(变化度为-0.49和-0.62),且持续的时间变短(变化度为-0.87和-0.74)。皇庄站和襄阳站流量和水位的月均值和极值较蓄水前减少,逆转次数在高RVA范围内较蓄水前增加(变化度为1.82)。四大家鱼产卵的敏感水文指标出现频率较蓄水前减少,且为中高变化度。下游河道枯水期流量和水位减小,增加了水华发生几率。     

长江上游大型水库群对宜昌站水文情势影响分析

近年来,长江上游已建成一批大型水库,其运行调度必然会对下游的径流产生影响。水文变化指标法(IHA)和水文变化幅度法(RVA)是以水流的量、时间、频率、延时和变化率5种基本特征为基础,对建坝前后的河道水文情势变化进行定量分析的方法。根据长江流域大型水库群建设的实际情况,利用Mann-Kendall秩次相关检验法划分了宜昌站建库前后的流量序列,用来评估长江上游大型水库群对宜昌站水文情势的改变情况。M-K相关检验发现,宜昌站的年最小流量已经在2000年发生了显著性地变化;IHA和RVA分析成果表明,宜昌站的水文情势已经发生了中等程度的改变,主要是与小流量相关的一些因子,如1~3月平均流量、最小流量六个因子、低脉冲发生次数及持续时间等;随着以三峡水库为核心的上游大型水库群建成并投入运行,未来长江下游河道径流还将发生进一步的改变。     

大型梯级水库对河流生态流量的影响——以金沙江下游梯级为例

大型梯级水库通常具有较大的调节库容，水库运行使坝下河道自然的流量过程受到较大扰动，一些具有重要生态意义的流量组的特征被改变，如洪水、高流量脉动、低流量和极端低流量。基于BRAIN等提出的河流生态流量影响研究理论，结合金沙江屏山断面的水文与河流生态的关系，选取水平年组对高流量脉动和极端低流量组的判别参数进行率定，确定自然条件下屏山断面生态流量组指标值。模拟金沙江下游梯级建成后的逐日流量过程，求得各生态流量组指标值并与自然条件下的指标值进行对比，分析金沙江下游“乌东德-白鹤滩-溪洛渡-向家坝”梯级水库建成后可能对屏山断面生态流量过程的影响。研究结果表明：建库后屏山断面将可能出现“极端低流量消失、低流量提高、高流量脉动散化、洪水基本保持”的变化特点.     

日调节电站库区生态水文情势评价——以湘江干流衡阳站为例

河流生态水文情势对生态系统起着决定性作用，定量评估日调节电站库区中部生态水文情势影响，可为日调节电站的生态调度，维持河流生态健康等提供科技支撑。采用变动范围法（RVA）对湘江干流大源渡枢纽库区衡阳水文站1959~2015年逐日流量、水位及流速指标进行分析，采用生物多样性指标SI初步评估库区生物多样性的变化。结果表明:日调节电站蓄水后，库区中部生态水文变化特征及生态影响为：流速IHA指标整体改变度达到81%，流量IHA指标整体改变度为43%；4～7月月均流速降低（高度改变）不利于“四大家鱼”产卵活动；库区年极小值流量的增加利于保障自然栖息地和植物群落；年极值流速降低在改变库区河道地貌的同时加大生态环境风险；流量、流速年最小值出现时间发生100%改变，影响生物的生命活动；流量低脉冲历时和流速高脉冲历时高度改变，不利于刺激家鱼产卵繁殖活动；枢纽蓄水后SI值降低，生物多样性降低。     

基于IHA-RVA法三峡水库下游河流生态水文情势评价

水文情势变化是影响河流生态系统结构功能的主要驱动力。为了定量评价三峡水库下游河流生态水文情势变化,选取三峡水库下游宜昌水文站(1952～2014年)逐日流量数据,采用Mann-Kendall法、累积距平法和滑动T检验法进行流量特征分析,并应用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)以及水文改变度法综合评价了三峡大坝下游宜昌江段生态水文情势变化及其对重要鱼类中华鲟和四大家鱼产卵繁殖影响。结果表明:(1)宜昌站年均流量总体呈现显著性减少趋势,突变年份出现在2003年,表明三峡水库对长江中下游河流水文影响显著;(2)通过对三峡水库蓄水前后宜昌站生态水文指标分析,宜昌水文站整体水文改变度为61%左右,属于中度改变,接近于高度改变;其中流量下降率和逆转次数受影响最为明显;(3)三峡水库蓄水运行在一定程度改变了下游河流生态水文情势,重要鱼类产卵场生境条件发生了改变,导致了长江中下游鱼类生物多样性呈下降趋势。该研究为长江上游河流生态保护以及开展水库生态调度提供了参考。     

丹江口水库对汉江中下游影响的生态学分析

基于黄家港水文站1954～2000年的日径流量资料，以1967年为节点，将47年水文序列划分为节点前的“近自然状态河流”和节点后的“人工干扰状态河流”两种水文情势。采用Richter提出的变动范围法，基于包含32个水文参数的水文改变指标体系，定量评估了黄家港水文站1967年前后水文情势的变化。根据分析，把1967年之前的各个水文参数的第1至第3四分位数间的数值范围设为管理目标。进一步分析了丹江口水库的修建对汉江中下游生态水文的影响。结果表明，1967年以后，丹江口水库的修建对汉江中下游水文情势的影响较为显著：极大地改变了径流的年内分配，使流量过程均化，使极值流量出现日期提前、历时缩短等等。在此基础上，结合汉江中下游河道生态系统的特点，以鱼类为指示生物，初步探讨了上述水文情势的变化对汉江中下游鱼类的生长、繁殖和越冬等带来的影响，并对如何降低不利影响提出了相应的改进措施.     

南水北调西线一期工程大渡河流域减水段生态水文浅析

南水北调西线一期工程调水前河流生态水文特征、调水对生态影响的研究对于进一步探讨有利于生态保护的水利工程调控措施具有重要意义。采用IHA方法分析大渡河流域调水区河流调水前的水文资料，提取对基本生态条件维护具有重要意义的月基流量作为特征流量，采用Tennant法评价基流量对生态的有利程度，以历史上曾经发生过的特征流量对生态的意义作为参照，对比分析一期调水工程实施后水文站月平均流量对生态的有利程度，间接推求坝址下游近坝段特征基流量，探究调水后月均流量对生态的有利程度。结果表明：随着沿程流量的恢复，绰斯甲站、足木足站河道水量得到恢复，调水后月平均流量对生态有利程度能达到较好状态；坝址下游河段调水后月平均流量的生态有利程度汛期较差，珠安达和霍那坝址下游6月份甚至为“极差”水平     

长江干流典型区域河流生境健康评价

河流生境是河流生态系统中的重要组成部分，是维持河流健康的重要因素。河流生境健康的准确评估可以为河流生态系统的保护与修复提供重要依据。针对长江干流生境特点，从河流物理生境形态、河流岸边带生境和水环境特征3个方面选取了10个指标，构建了长江干流生境评价的指标体系。基于该评价体系，在2017年8~9月对长江干流的金沙江下游、三峡库区、长江中下游3个典型区域的127个调查断面进行河流生境综合评估。结果表明：金沙江下游、三峡库区、长江中下游河流生境综合指数（RHI）分值的分别为133.9、124.6、130.8，总体评价等级均为“良”。水流情势、受人类活动干扰是金沙江下游生境变化的主要驱动因子，河岸渠化硬化、河岸植被覆盖、河岸植被带宽则是三峡库区和长江中下游生境变化的主要驱动因子。建议长江上游区域强化水生生物重要栖息地完整性保护，中下游区域加强岸边带、洲滩的生态修复，恢复江湖连通性，构建长江流域生态廊道和生物多样性保护网络。     

葛洲坝对长江径流过程的影响

水流是河流生境的主要决定因素之一,影响生物群落的组成和多样性。河流径流过程及特征可以通过水文参数值及其统计特征来反映,包括水文值的大小、发生时间、持续时间、发生频率和变化特征等。水利工程会改变河流天然径流过程。采用IHA法对葛洲坝的河流径流过程影响进行了评价,结果显示总体上葛洲坝水利枢纽对河流天然径流的改变不大,但其一定的削峰坦化作用可能是上涨率和下降率等参数值在建坝后发生一定变化的原因。     

泥曲河道内最小生态需水研究

生态需水研究是水资源开发和可持续利用中不可缺少的部分，目前计算河流生态需水的方法极多。从保护生物多样性的角度出发，结合河道断面和河道内生物信息，建立生物栖息地指标与流量之间的关系。生物栖息地指标包括：平均流速、水面宽、平均水深、湿周、过水断面面积、水力半径以及加权可利用栖息地面积(WUA)等，综合这些栖息地指标与流量的关系确定南水北调西线工程调水区泥曲河道内最小生态需水，为南水北调西线一期工程可调水量提供参考。结果表明，利用流速、水深、过水断面面积和水力半径确定河道最小生态需水
小于多年平均流量的10%，利用水面宽、湿周、WUA等计算的结果分别是多年平均流量的56%、48%和32%。最终确定泥曲泥柯站河道内最小生态需水为193 m3/s，朱巴站最小生态需水为298 m3/s，位于Tennant法计算结果的“较好范围”生态需水等级，可以对河流栖息地提供比较好的保护。     

基于EFDC的二滩水库水温模拟及水温分层影响研究

采用EFDC模型模拟二滩水库2006年3～7月的水温变化过程。通过分析与热交换和热传递相关的模型参数,发现太阳短波辐射中快速波所占的比例和太阳短波辐射在水体中的慢速衰减系数这两个参数值的增大均会引起表层水温升高、底层水温降低,而太阳短波辐射在水体中的快速衰减系数对水温的影响并不明显。将不同时期坝前水温和不同断面水温的模拟值和观测值进行比较,以率定模型参数。结果显示EFDC模型能较好地模拟出大型深水库不同时期水温分层结构及沿程发展变化过程。在此基础上,分析该水库的水温分层规律,并结合水库取水规则对比分析建库前后下游河道水温的差别,以期为水库取水设计和运行管理提供科学参考,以此来减缓水库水温分层带来的影响,保护下游河道生态环境和水生生物的多样性     

洞庭湖出口径流变化及对生态系统的影响

为了阐明洞庭湖出口径流变化及生态效应，根据城陵矶1960~2016年的日径流量数据，采用生态盈余和生态赤字两个生态径流指标，分别从年和季节尺度分析了洞庭湖出口径流变化，并讨论了其对洞庭湖生态系统的影响。研究结果表明：年生态盈余和年生态赤字的变化范围分别为0~0.39和0~0.47，且年生态赤字比年生态盈余的波动更加剧烈和频繁；季节生态径流指标差异较大，春季和冬季生态盈余波动比较频繁，夏季和秋季生态盈余变化不大；除冬季外，春季、夏季和秋季生态赤字在水文变异后呈明显上升趋势，且高于生态盈余；季节生态变化总值整体呈上升趋势，且在水文变异后更加离散，表明生态系统受到了较大的扰动。气候变化和人类活动是导致径流变异的主要影响因素。降水对生态赤字的影响较大；人类活动导致了高流量减少、低流量增加，使季节生态径流指标发生较大改变。径流变化与生态系统关系的基本准则表明，洞庭湖出口径流与生态系统具有紧密的联系，且径流改变对生态系统产生了负面影响。     

宜昌站1900~2004年生态水文特征变化

基于宜昌站1900~2004年共105年的日径流量资料，分别采用Mann Kendall法、Mann Whitney法分析该站水文特征与变化。跳跃性检验表明，宜昌站年平均流量的跳跃点出现在1969年，置信度超过99%。宜昌站1970年前的平均流量是14 375 m3/s，1970年后的平均流量是13 438 m3/s，相差937 m3/s，相当于295.5 m3/a，流量减少主要集中在下半年（7~12月），以8~10月最为明显。以1970年为界，将宜昌站105年水文序列划分为“近自然状态河流” 的1970年前和“人工干扰状态河流”的1970年后两个分析水文变动序列，基于Richter提出的生态水文变动指标体系，应用变动范围法，计算了长江中游的生态水文目标，分析了长江流域宜昌站的生态水文特征变化。结果表明，1970年以后，人类活动与自然变动对长江宜昌站生态水文特征的改变并不明显，仅在1月、11月平均流量上有中等程度的改变。     

蒲河流域生态环境需水研究

以蒲河流域为例，以改善水环境为出发点，提出了一种以生态分区为前提，同时满足人类正常生产活动的生态环境需水估算模型。该模型从生态系统角度分析了蒲河流域现阶段存在的问题，比简单的水文模型更为符合蒲河流域的实际特点。在此基础上对蒲河流域进行生态分区，针对各生态分区对生态需水的需求不同，分别估算需水值。其中包括河道基本生态需水、河道蒸发需水，河道渗漏需水等。在考虑生态需求的同时，针对蒲河季节性河流且人工干扰严重的特点，对蒲河流域生态需水量值进行估算。计算结果表明，蒲河流域生态需水总量为4 53846万m³，并具有年内变化显著、受人类活动（污水排放量、人口密度等）影响各分区差距显著等特点，研究成果为今后季节性河流需水量的研究提供了依据     

基于HEC-RAS模型的无定河万年尺度洪水水文学研究

对无定河流域进行深入调查研究，在其下游SJGT河段发现夹有古洪水滞流沉积物的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm，含有微薄平行层理，且直接覆盖在东汉文化层之上。古洪水SWD粒度以粉沙为主且分选良好，磁化率低，具有与2012年洪水SWD相似的沉积学特征，是全新世大洪水地质学记录。对东汉文化层OSL测年显示，古洪水发生在1 900~1 700 a B.P.。运用HEC-RAS模型法恢复其流量为15 460 m3/s。同时用相同方法和水文参数模拟了2012年洪水洪峰流量，与水文站实测值误差为1.0%，说明参数选择与洪峰流量恢复合理准确。将古洪水水文数据加入实测洪水与历史洪水序列中，建立万年尺度洪水洪峰流量与频率关系，将百年一遇、千年一遇洪水由外延转变为内插，提高了洪水频率分析的精度。研究结果对无定河流域水利工程、交通工程等设计洪水提供了重要水文资料。     

长江宜昌水文站流量、含沙量和悬移质粒度关系

以长江宜昌水文观测站实测资料为基础，基于长江上游河道特点，用回归分析的方法研究了宜昌站流量、含沙量与悬移质泥沙粒度的复杂关系。通过对流量、含沙量多年年内变化的正相关特性的分析，建立了流量与含沙量之间相应的回归模型；通过对流量与悬移质粒度复杂关系的研究，揭示了二者明显的双值关系以及水流挟沙力的控制性影响。对水文数据年际变化的研究表明由于短时间尺度内长江上游流量没有阶段性变化，流量与含沙量之间相关性不是很好，丰水年不一定是丰沙年；悬移质粒度与流量变化基本上不存在周期性变化。     

大坝下游河段的河流生态径流调控研究

了分析大坝工程对河流径流情势的影响,以三峡大坝下游河段的宜昌站为例,计算了三峡坝下河段的生态水文季节、生态需水和其它径流情势特征参数。计算结果表明,长江宜昌江段枯水期为1~3月份、副汛期为4~6月份和10~12月份,而洪水期为7~9月份;枯水期、副汛期和洪水期的最小生态需量占同期来水总量分别为24%~27%、30%~50%和30%~45%;适宜的生态需水在枯水期、主汛期分别占同时期来水总量为30%~42%、50%~70%;四大家鱼和中华鲟产卵、繁殖期内的适宜生态流量范围分别为 6 540~12 700 m3/s 和 16 300~9 130 m3/s,大约占同时期来水总量的50%~70%;涨水次数平均值分别为5.3和3.4,落水次数平均值分别为50和5.1等,这为三峡水库在四大家鱼和中华鲟产卵、繁殖期内的调度提供了保护的依据。〖     

葛洲坝水利工程对长江中游生态水文特征的影响

为了满足人类社会经济发展要求而修建的水利工程,不可避免地对生态环境造成了巨大影响。从生态水文学角度对长江中游的生态水文特征进行了研究。借鉴国外已有的研究成果,建立了一套指标体系包括长期指标、高流量指标、低流量指标、平均变化指标、涨水落水指标和月流量指标,通过分析指标的变化来评价水利水电工程对生态环境的影响。长江中游是最重要的家鱼自然繁殖区,利用建立的指标体系量化并分析了葛洲坝建坝前后长江中游的生态水文特征变化。分析认为,葛洲坝的修建主要影响涨水落水,对其它生态水文特征影响不大;对于鱼类,涨水过程是刺激鱼类产卵的必要条件,葛洲坝的修建对鱼类产卵造成了一定影响。     

水利工程对长江河口生态环境的影响

我国对长江水资源的开发利用．如在干流和支流上已建和在建的许多大大小小的水利工程．特别是规模宏伟的三峡大坝建设和南水北调工程．将显著改变长江的水、沙动态，改变营养物质的输移特征，不仅直接影响下游河道的水文、水环境条件．而且对远离工程的河口生态环境也将产生显著和潜在的影响。分析了由于上游蓄水和引水造成的河流径流量减少、季节分配变化而对水体营养物质输移能力和水体自净能力的影响，以及因上游来水来沙量减少对河口生态环境和生物多样性的影响。水文因素是沼泽湿地和滨海湿地形成和发育的重要环境因素。上游建坝蓄水以后．洪水的消除或洪泛次数减少削弱了河流与湿地之间的联系，造成湿地逐渐萎缩，甚至大面积丧失，生物食物链中断，生物多样性和生产力下降。人海径流量减少将造成海水沿河上溯，盐水入侵河道，并污染地下水，滩地土壤发生盐渍化。河流携带泥沙能力下降，将导致三角洲从淤积型向侵蚀型转化，海岸线蚀退。水利工程对河口生态环境的影响是长期的、缓慢的、潜在的和极其复杂的，并且往往是上游各水利工程的叠加作用。因此在工程建设前后研究分析河口生态环境可能或已经遭受的影响，对生态环境的变化进行长期的跟踪、监测和评价，可为今后水利工程建设和生态环境保护提供理论依据和研究基础。