河流系统生态完整性评估的回顾与展望

为明确定义河流生态系统的完整性内涵,研究影响河流生态完整性退化的主要因素,以及选择科学、合理、可行的指标对其进行定量刻画等,运用文献计量方法梳理国内外河流生态系统的完整性的广义内涵,将河流的生态完整性具象为水文过程完整性、生境过程完整性和生物过程完整性.系统总结了河流生态完整性评价的研究进展与应用,统计了各类评价指标的使用情况,提出了现有河流生态完整性评估在评价指标和参照状态选取等方面存在的问题.以小水电开发河流的生态完整性评价为例构建了评估框架,分析了河流生态完整性研究面临的挑战与未来发展趋势.     

河道型水库过饱和总溶解气体释放模型及应用研究

随着一系列梯级水电站的建成运行,因上游电站泄水引起下游河道型水库水体中总溶解气体(TDG)过饱和,导致库区鱼类患气泡病甚至死亡的风险增加。针对河道型水库过饱和TDG释放预测问题,建立河道型水库的纵向一维过饱和TDG释放预测模型,研究不同洪水条件下河道型水库在变水位运行条件下的水动力学和过饱和TDG释放特性,分析了过饱和TDG沿程释放和代表性断面的TDG过程,探讨了横断面滩地区域的水深变化和鱼类补偿水深的满足性。结果表明降低来流的TDG水平是减小其不利影响的重要手段,在来流TDG饱和度一定时,河道型水库适当以高水位运行能够为滩地区域鱼类提供足够的躲避水深。本文结果对梯级电站优化调度以减缓TDG影响的研究和方案实施提供了技术支撑,在梯级水电开发河流的水生态保护方面具有重要意义。     

去学水电站生态流量泄放措施优化研究

水电站的建设会造成坝址下游河段减水,对水环境和水生生物造成不利影响,因此电站生态流量的确定和泄放措施的可行性对于维护河流生态环境至关重要。以硕曲河去学水电站为例,基于可行性研究阶段提出的生态流量泄放措施方案,采用数学模型和理论分析方法,从生态流量取水水温、泄洪洞事故条件下生态流量保证率以及水资源的合理高效利用等方面进一步对生态流量泄放方案进行了优化比选。提出的优化方案提高了生态流量取水口的布置高程,在泄洪洞之外单独布置生态泄放系统,并增设生态流量发电机组等。对比分析表明,该优化方案在改善生态流量的下泄水温、提高生态流量泄放保证率、合理高效利用水能资源等方面具有较大优势。本研究为水电工程中生态流量泄放措施保障等方面提供了科学依据和技术参考。     

城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究

降雨过程中形成的污染已成为重要的城市面源污染,尤其是降雨初期雨水对城市地表的冲刷导致大量的污染物排放入水体,造成城市河流的冲击性污染。当城镇遭遇暴雨时,下垫面硬化和污染物积蓄使得初雨污染峰值过程更剧烈,对河流的水质影响更为严重。本文采用暴雨洪水管理模型(storm watermanagementmodel,SWMM)平台对具有不同下垫面特性的城镇流域开展暴雨条件下的径流模拟,在此基础上开展面源污染产生过程模拟,对比研究不同下垫面特性对产流、产污过程的影响。结果表明:降雨强度越大,径流产流速度越快,径流峰值流量越大;流域中建成区占比越高,产生的径流量越大,单位面积产污量线性增大。建成区占比高的流域产污过程线较尖瘦(峰值相对较大但历时较短),受支流汇流历时影响,干流产流过程线形状比支流宽胖(峰值相对较小但历时较长),干流峰值比支流滞后10~14 h。暴雨后期地面冲刷的污染物浓度随时间降低,干流的产污过程峰值相对于支流滞后不显著。研究成果可为城镇初期雨水污染防治的技术实施提供理论支撑,对消除城镇黑臭水体和维护河流水环境健康具有指导意义。