河流流量变化的生态效应及水资源管理策略

分析了河流生态系统中流量变化的生态效应,应用基于RVA的生态流量估算方法,计算了绥江干流各月的生态流量,发现枯水月份流量变化更易引发生态风险。据此以水文连接度的概念,描述了河流生态系统结构及功能的衰退与恢复过程,并提出了基于河流流量变化的水资源管理策略。     

河流污染趋势分析中的流量补偿

一、引言 河流中某一物质成分在一年中往往只有轻微的变化,而流量的变化以及采样分析的离差,又常常掩盖了这种轻微的变化。现在,国内一般采用年平均浓度或年污染负荷,根据若干次瞬时采样分析所得出的浓度,逐年进行对照,来探索河流水质变化趋势。这种方法没有考虑江河流量的影响。实际上,由于河流对污染物有稀释作用,流量的大小决定其稀释能力,而且河流流量又时刻都在变化,单纯用污染物瞬时浓度的逐年变化来判断水质变化,很难得出真实的变化趋势。因此,Harned等人提出在评价河流的污染趋势时必须考虑流量的的影响。     

1956—2012年三江源区河流流量变化及成因

为研究三江源区河流流量变化及其可能成因,在1956—2012年水文气象资料基础上,借助Mann-Kendall趋势检验、流量历时曲线等数理统计方法,分析了该区域流量的年际和年内变化,并通过双累积曲线、相关分析和贡献率分析等方法对影响流量变化的因素进行了探讨.结果表明:①近57 a来澜沧江源区和长江源区的年均流量均呈增加趋势,变率分别为0.47和2.12 m³/(s·a),黄河干流流量轻微减少〔-0.60 m³/(s·a)〕,部分支流流量有所增加;河流流量的年内分布有从双峰型向单峰型过渡的趋势.黄河源区高流量和低流量都减少,长江源区高流量和低流量均增加,而澜沧江源区高流量减小、低流量增加.②气温和降水的共同作用导致河流流量的年内分布呈双峰型或单峰型的特点,降水为主导因素,秋季降水量减少导致部分河段流量分布从双峰型向单峰型过渡.③河流流量和降水量的变化基本保持一致.黄河源区和澜沧江源区流量主要受东亚季风和西风控制,而长江源区流量主要受到青藏高原季风和东亚季风的影响.20世纪80年代以来,三江源区0 ℃等温层高度(16.28 m/a,P<0.001)和>0 ℃年积温(7.30 ℃/a,P<0.01)均呈显著增加趋势.在区域快速增温背景下,冰川和积雪消融给河流流量造成的短期增加效应不可持续,由此对水源涵养功能构成严重威胁.     

河流生态基流量整合计算模型

针对北方地区流域水域生态系统人工化明显和河流断流的现状,提出了河流生态基流量的概念,并分析了其内涵．河流生态基流量包括河道生态基流量、河口生态基流量和湿地生态基流量．河流生态基流量计算应考虑流域内不同水系、不同河段生态环境的差异性和时空变化规律．通过改进生态环境需水量的计算方法,分析河流的空间结构特征、各河段的相互关系以及流域的水特征,提出了整合计算模型．整合计算模型分为2类：不同水系和同一水系的整合．同一水系整合计算模型又分为：河流生态基流量整合模型、河流与湿地生态基流量的整合以及河道生态基流量的整合模型．其中最为复杂的河道生态基流量的整合模型共分为6种形式：简单式、汇流式、分流式、组合式、交叉式和河口式．研究结果表明：各子系统的生态基流量是河流生态基流量整合计算的基础;河流生态基流量保证系数是计算的重要参数,其值在确定基数的基础上,通过恢复模式和空间优化配置这2个影响因子进行调整而得到,取值范围为[0,1];整合计算模型需要明确消耗性生态基流量和非消耗性生态基流量,消耗性生态基流量不受保证系数的影响,非消耗性生态基流量因保证系数取值的不同而变化．     

太子河流域水库建设对河流水文情势的影响

水库建设所导致的河流水文情势变化是造成河流生态系统退化的重要原因之一.在河流水文指标生态学意义分析的基础上,建立了反映基流量、断流、高流量及涨退水率等特征的指标体系,提出了各类指标的计算方法.利用太子河53 a的日流量数据,计算并分析了水库建设前后水文指标的变异,反映水库建设对河流水文情势乃至生态系统的影响.结果表明:①太子河流域水库建设改变了河流的基流过程,减少了汛期基流,增加了汛前基流;②增加了辽阳河段断流的频率和历时;③减少了汛期洪水的发生次数,增加了汛后中小型脉冲流频率和历时.太子河水库建设导致了显著的水文变化,具有负面生态效应.      

流量可调节的河流污染控制规划

利用水利工程的调节功能,适当增大枯水季节河流流量,可改善水体环境质量,减少处理费用在建立流量可调节的河流污染控制规划模型中,考虑了流速和降解速率的改变以及不同河段流量放大倍数的差别。约束条件以幂函数连乘之和的形式逼近,并应用Avriel-Williams法构造正定几何规划的数学模型。算例表明,迭代是收敛的,规划模型对于条件的变化有灵敏的反应性能。     

滇池东岸暴雨径流特征分析

2000年对滇池东岸地区前4场暴雨的监测表明，该地区农排沟和河流暴雨径流流量变化过程基本趋势相同，流量升高下降趋势明显；同一径流区内非溶解性污染物浓度随暴雨场次变化较小，受暴雨间歇期的影响较大，溶解性污染物浓度随暴雨场次下降明显。     

土地利用及不透水地表对河流流量的影响

利用美国地质调查局的逐日连续流量数据计算了美国切斯比克湾地区150个小流域的34个河流流量指标,并在整个区域和划分的3个自然地理区对选择的17个指标与4种土地利用类型和不透水地表做了相关分析。结果表明,森林在降水较少的冬春两季增加流量,雨量较高的秋季减少流量,森林面积比例的增加可以削减洪峰、延长洪峰历时、稳定流量变化。农业用地比例的增加表现为稳定流量变化,延长洪峰历时,在高原地区还可以削减洪峰流量。草地比例的提高均表现为削减洪峰流量,稳定流量变化,延长洪峰历时。随着不透水地表面积增加,洪峰流量、雨季、汛期和年流量增加,流量变化加剧,洪峰历时减少,不同地理区对不透水地表的水文响应也有所不同。     

港湾快速城市化地区河流水质主控因子识别及调控方案

识别快速城市化地区的河流污染的主控因子,对于科学实施河流污染防治调控及实现区域经济又好又快发展具有积极意义。运用流量校准浓度分析法、多元逐步回归分析相结合的方法识别连云港港湾快速城市化地区影响水质变化的主控因子,可准确把握该类区域河流污染趋势及主导原因,进而提出相应的优选调控方案。     

长江稀释自净能力的探讨

<正> 关于河流自净作用的研究工作,国外曾有一些资料报导,但主要限于流量较小的河流。其结果和理论未必适用于像长江这样水面宽阔、水流湍急、流量庞大、河床结构复杂的河流。国外开展河流自净作用采取的研究方法     

黄河河流生命需水量浅析

通过对河流健康意义、黄河健康现状的分析,提出了黄河河流生命需水量的概念。在一定的水量和流量范围内,河流自身具有一定的自我调节能力和抵御破坏的能力,随着水量(流量)的下降,其抵御破坏的能力也逐渐下降。文章强调“一旦河流水量(流量)低于其生命需水量,河流系统就不能自控而产生恶变或崩溃”,强调“河流抵御洪水能力的极端重要性”和“洪水对恢复河道过流能力的特殊意义”,强调“依靠河流自身的抵抗能力已难以恢复其生命活力,必须借助外力”,强调“人类必须无条件设法满足此水量”。目前,围绕河流生命各方面需水量的确定和维护河流生命的技术措施研究尚处于初级阶段。     

河流生态流量保障程度遥感监管技术方法研究

以桑干河石匣里控制断面为研究对象,构建了基于遥感技术的生态流量保障程度监管技术方法体系,并对河流生态流量保障程度进行了评估.结果表明：基于河流断面面积和水位数据,计算得到桑干河石匣里控制断面生态水面宽为枯水期6.52 m,丰水期11.50 m;基于高分辨率遥感影像（2015—2019年）提取石匣里控制断面水面宽的变化范围为3.6～45.0 m,且精度误差在1个像元左右;石匣里控制断面生态流量满足程度除2018年为75%以外,2015—2019年生态流量满足程度均为100%,可以初步判定桑干河中游石匣里控制站的生态流量可以得到保障.     

福建省河流枯水径流的自然地理环境影响研究

选取福建省内22个受人类影响和自然条件改变均较小的水文站控制流域,应用3S技术,对各流域的面积、河长、河流平均坡度、形状系数、植被覆盖率、流域平均坡度、平均高程、年均降水量等地理环境要素进行了定量分析;对22个水文站的年最小月流量及多年平均值、变差系数和年极值比进行了统计分析;应用多元回归模型,建立了多年平均年最小月流量与地理环境要素间的关系。研究表明,福建省河流枯水径流流量年际变化不大,枯水径流流量与流域面积和流域平均坡度显著相关,复相关系数达到 0.994;该模型可用于福建省类似条件无资料地区的枯水径流研究。     

基于水域面积法的山区河流水电站下游生态流量定值研究

水电站的大量兴建导致下游河道萎缩退化甚至断流,如何改变水电站运行调度方式,维持下游河道一定的生态流量、保障河流健康成为国内外普遍关注的问题.本文在传统水文学方法的基础上融入生物栖息地法思想,以河流生态系统的生物多样性为功能目标,用河道流量反映河流的水文过程,河道水域面积反映河流生态系统的生物多样性,创新性地提出考虑河道水文生态特性的生态流量定值方法——水域面积法.以北江上游浈江二级支流罗坝水为例进行分析计算.计算结果表明:枯水年罗坝水生态流量为2.26 m3·s-1,占多年平均流量的25.97%;平水年生态流量分月控制,生态流量过程与建站前流量过程基本一致.根据枯水年的生态流量值和平水年各月份的生态流量值,结合水电站的运行调度规则,换算成一定时期内的径流量来确定该时期内水电站需释放的水量,进而对水电站下游河道的生态功能进行保护和修复.     

三江平原典型湿地流域水文情势变化过程及其影响因素分析

湿地在流域中由于特殊的水理性质和地理位置而具有特殊的水文调节功能。但是流域水土资源的开发利用常常导致大量湿地丧失和退化,湿地水文调节功能遭到破坏。论文选择三江平原典型湿地流域为案例,详细分析了流域自20世纪60年代湿地开发以来河流流量的变化过程及其主要影响因素。结果显示,流域年均流量在1965～1999年间呈持续下降趋势,但在不同的季节月均流量、最大和最小流量变化出现差异,最小和最大流量向极端化方向发展。进一步分析主要影响因素发现,下垫面条件变化和水利工程对年均径流和流量的影响分别占76%和16%;而降水和水利工程用水对春季径流量减少的影响分别占47%和56%;下垫面条件改变和水利工程排水对秋季径流量增加、流量增大的影响分别占52%和37%。     

基于LAM模型的多干扰特征河流磷污染源解析

针对高强度复杂人类干扰河流磷来源难以定量解析的问题,构建基于流量与污染物浓度关系模式的污染源解析模型,定量分析多干扰类型河流磷的点源和非点源负荷与时间贡献。以滇池流域的源头河流、水库干扰河流、水库-调水复合干扰河流等为例,采用LAM源解析模型建立了河流磷浓度与流量的响应关系,分析了主要河流磷的源贡献结构与时空分布特征。结果表明:2018年非点源是滇池主要入湖河流磷的主要贡献源,非点源负荷占比为53%~100%,汛期与全年差异较小;从污染源主导时间看,点源是宝象河和盘龙江大花桥-德胜桥段时间占比最高的污染源,表明低流量期间点源控制对改善水质仍然具有十分重要的意义。研究结果可为我国多种人为干扰类型河流的磷污染源解析提供方法借鉴与指导。     

三峡水库主要入库河流磷营养盐特征及其来源分析

以2004～2005年的三峡水库3条主要入库河流(长江、嘉陵江、乌江)中的水文、水质的调查参数为依据,研究了三峡水库入库河流中主要的水文变化特征、磷营养盐的季节性分布规律、形态组成及富营养化状态.结果表明,3条入库河流的流量、悬浮物呈现明显的季节性变化,丰水期的悬浮物含量明显高于枯水期.3条入库河流总磷的平均值在0.12～0.29 mg/L之间,均远远高于20世纪70年代的总磷含量,长江朱沱断面水体的磷含量高于嘉陵江北碚断面和乌江武隆断面的磷含量.总磷含量(TP)中以总颗粒态磷酸盐(TPP)为主,平均占75%以上;3个监测断面中流量、悬浮物与TP、TPP均呈显著正相关性,TPP和TP也呈显著正相关性.结果表明泥沙将颗粒态磷带入河流是主要的磷污染源,总磷的污染受面源污染影响较大.氮和磷都不是三峡水库入库河流中浮游植物的限制因子,3条入库河流中的N/P值较高(＞30),表明磷有可能被优先消耗到低值.     

基于SWAT模型的瀼渡河生态流量计算方法

保障和管理河湖生态流量是加强水资源开发利用管控的基本要求,是实施长江大保护和高质量发展的重要内容.以瀼渡河为例,提出了针对无实测流量的河流推算生态流量的方法.首先,利用SWAT水文模型模拟得到1990—2019年30年逐月流量过程,表明该河流流量由上游至下游逐渐增大,且具有明显的汛期和非汛期特征;其次,采用蒙大拿法、最...     

水闸调度对河流水质变化的影响分析

文章以沙颍河干流上的槐店闸为例,在研制水闸调度影响模型(由考虑水闸影响的一维水动力模型和考虑底泥作用的一维水环境数学模型组成)基础上,设置不同的水闸调度情景,并对各种情景进行模拟计算及对比分析,进而评估水闸调度对河流水质变化的影响。通过模拟分析发现:水闸调度使河道的水位、流量及流速等水动力学条件有明显的变化,从而对河流水质产生一定的影响。     

河道型水库中谢才-曼宁公式的适用性研究

文章通过对谢才-曼宁公式进行理论分析,并对照实际测流结果,得出结论认为在修建水坝后河流水动力条件显著改变,谢才-曼宁公式不适宜用来计算修建水坝后的河流各断面内的流速分布。在用累积流量法模拟计算水库型河流水动力水质时,应当用实际测流结果来绘制各计算断面累积流量曲线。