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。〖     

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     

基于水量分配方案的抚河流域最小控制需水量研究

鄱阳湖流域水资源丰富,在非汛期尤其是用水高峰期,存在供需水矛盾和河道外用水挤占河道内用水现象。基于水量分配方案,以控制断面为节点,考虑河道外需水,兼顾河道内生态环境需水,系统提出计算流域控制断面最小控制需水量方法。在此基础上,以抚河流域为例,把流域划分为12个控制断面,分别为沙子岭、黎川、南城、洪门、廖坊、石门、廖家湾、娄家村、马圩、焦石、柴埠口和李家渡,各断面的最小控制需水量分别为740、380、2873、1200、4981、261、5085、7168、050、10894、1556 和1030 m3/s。通过水文监测控制流域断面流量,为落实水量分配方案、保护流域水环境和维持河流生态系统健康提供保障。同时,以最小需水量并与实测流量比较,确定各用水区余缺水量,为实施流域非汛期水量调度提供依据     

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。     

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     

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。     

丹江口水库对汉江中下游径流特性的影响

随着汉江流域水资源开发利用程度的提高,汉江径流特性在一定程度上发生了变化,并在一定程度上影响了汉江生态系统的健康。为分析人类活动对汉江径流特性的影响,以白河、皇庄和仙桃3个水文站为研究对象,以丹江口水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用3站1955~2006年的日流量资料对比分析了研究时段内汉江中下游年、汛期、非汛期、月及日径流量的变化特性。结果表明：丹江口水库的运行对其下游的年径流特性无明显影响,而对汛期、非汛期、日径流量和径流年内分配有显著的影响,汛期径流量所占比例显著减少,非汛期径流量所占比例显著增加,径流量年内分配过程均匀化,中小量级日流量出现频次增加,大量级日流量出现频次减少,但影响随与水库的距离增加而减小。研究成果可为评价人类活动对汉江生态系统健康及稳定性提供参考.     

三峡工程运行前后荆江三口水文情势的变化

基于1980～2015年荆江三口五站逐日流量数据,采用IHA指标体系分析度量三峡工程运行前后荆江三口水文情势的变化。除新江口和弥陀寺在枯水期1～3月有小幅增长外,三口各站点月均流量值均减小,汛期下降幅度较大。最大日流量值持续下降,但2003年后变化趋势相对平缓。沙道观和管家铺站断流天数显著上升,各站流量变化率明显降低。荆江三口水文情势变化受长江干流径流量减少、径流过程改变以及干流与口门河段河道冲淤不一致的共同影响,对长江中游四大家鱼种群以及洞庭湖苔草草洲的发展产生一定负面作用。     

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。     

水库生态调度模型及算法研究

随着我国大规模流域开发，大量水库建设对河流生态系统造成了较大影响，如何通过水库合理调度来减轻水库对河流生态环境的负面影响，是当前水库运行调度研究中的一个热点问题。针对现行水库调度过分强调经济利益而忽视生态环境需水状况，致使部分大坝下游和库区发生生态环境退化的现象，从自然资源可持续发展的角度，探讨了水库生态调度的概念和任务，建立了水库生态调度多目标数学模型。该模型以经济效益、社会效益和生态环境效益组成的综合利用效益最大为目标函数，以综合利用要求为约束条件，包括灌溉、发电、航运、旅游、河口压咸和应急用水等。该模型为具有复杂约束条件的多目标规划模型。创建了可行搜索离散微分动态规划算法(FS DDDP算法)对该模型进行了求解。〖     

江阴市典型河流沉积物重金属污染和风险评价

在摸清河流表层沉积物重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、As)含量的基础上,利用综合污染指数和地累积指数评价其污染状况,计算潜在生态风险和人体健康风险。结果表明,江阴市河流沉积物已经受到重金属污染企业和城市径流双重影响,Cu、Zn、Pb峰值在汛期,As、Cr峰值在非汛期;污染负荷指数和地累积指数评价结果显示非汛期污染略轻,地累积指数法引入背景波动参数而使其评价结果较乐观。重金属潜在生态风险都为轻微风险级别;致癌风险处于10~(-3)数量级,非致癌风险数量级为10~(-7),致癌风险为人体健康风险主要承担者。潜在生态风险汛期高,人体健康风险非汛期高,这可能是重金属元素对致癌风险以及生态风险的贡献不同所致。     

基于内容分析法的河流健康内涵及表征

运用内容分析法对近10~15年中外文献中有影响力的36个河流健康概念进行分析,经过样本选取、指标提取、量化处理等过程提炼出最频繁出现的能代表其内涵的6个标准,即：维持结构完整性、自然生态功能发挥、满足人类社会合理需求、处于良好状态、河流管理工具和目标、建立河流基准状态。基于此,对河流健康概念进行了重新架构：河流健康是指河流生态系统特定的良好状况,可以作为河流基准状态以及河流管理的目标,在这一状态下,河流生态系统能够维持其生态系统结构完整性,充分发挥其自然生态功能,并满足人类社会合理需求,提供相应的社会服务功能。通过对30个有关河流健康表征指标及评价方法的文献进行分析,识别生物指标、水质参数、形态结构、河床底质、水文条件以及河岸带状况等是目前使用最广泛的6个指标,指出河流健康的表征指标及评价标准应根据区域特征、人类活动影响以及功能定位而有所差异。     

小型季节性河流生态补水需水量及调度方案研究

针对目前城市河流经常断流的突出问题, 以重庆主城典型重污染河流伏牛溪为例, 开展城市小型季节性河流生态补水自动调度方案的研究。通过分析伏牛溪年内径流特征, 确定了其补水时段为每年的11月~次年4月;通过计算伏牛溪生态环境需水量, 认为对于小型季节性河流的补水不应一味地追求常年丰沛、稳定的水量, 而应以重塑季节性河流天然健康的自然流态为目标, 从而提出了一种基于天然健康需水量的生态补水调度方案, 并制定了河源水库电动阀门及补水泵的运行控制策略等具体技术措施。结果表明, 采用该调度方案, 不仅能实现伏牛溪生态补水系统的自动化运行, 而且与现有补水系统运行方式相比, 可节能67.4%, 为补水系统的可持续运行创造了条件。     

河流健康研究进展与前瞻

河流健康研究是目前河流生态学领域研究热点之一。首先介绍了河流健康概念的产生、发展及其不同的内涵,辨析了河流生态系统健康、流域生态系统健康概念与河流健康概念的区别与联系,认为河流健康是指河流既能保持河流生态系统完整性,又能维持其对人类社会提供的各种服务功能。在分析河流健康内涵的基础上,着重回顾分析了国内外河流健康评价的实践情况以及河流健康评价方法,根据河流健康评价方法的评价原理,河流健康评价方法主要分为预测模型法和多指标方法。针对目前河流健康研究领域存在的主要问题,提出了河流健康研究的发展方向,认为今后开展河流健康评价研究还需在评价指标选取、评价标准确定、评价尺度选取以及河流健康评价与河流管理集成等方面进一步加强。     

东江水库对耒水中下游原生动物的影响

为评价东江水库建成对耒水中下游水生生物的影响,１９９３年作者对东江水库坝下耒水中下游原生动物进行了两次调查。结果四个断面共发现原生动物８４种,其中丰水季（８月）５９种,多于枯水季（１０月底）的４６种,但丰水季数量（４３５个／Ｌ）和生物量（０．０３６ｍｇ／Ｌ）都低于枯水季（３．２４４个／Ｌ,０．３３５ｍｇ／Ｌ）;多样性指数与种种类数一样,多是丰水季大于枯水季。建库后,从中游到下游原生动物种类数,数量     

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。     

长江口拦门沙河槽季节性冲淤的主控因子探讨

根据长江口南槽3a中的23次地形实测资料,揭示拦门沙航道的季节性冲淤规律及其主要影响因子,并利用所获得的经验关系对入海水沙特征年份及洪水、风暴迭加情况下河床的冲淤幅度进行了预报,结果表明：拦门沙航槽的季节性冲淤变化主要受洪水和风暴控制,在不受风暴干扰的前提下,河槽纵向上各点的水深同大通站径流量之间存在负相关关系,相关性以径流同落后1-2月的地形之间的关系为最好;随着向海距离增大,这种“滞后”时间有延长趋势,正常年份径流引起的洪枯季最大冲淤幅度约为0.6-0.7m量级,特枯水（沙）年和特丰水（沙）年引起的洪枯季最大冲淤幅度估计分别为0.4-0.5m和0.9-1.0m量级,十年一遇的风暴引起约0.4m的淤积。苦特丰水（沙）年洪水和百年一遇的强台风碰头,拦门沙河床的洪枯季冲淤幅度可能达1.5m左右量级。     

长江汉口边滩防洪及环境综合治理的研究

武汉市国管院批准的防洪重点城市，长江武汉河段是重点治理河段之一。该河段河道演变复杂，洲滩冲淤，是影响主流，航道变迁及汛期泄洪。左岸汉口边滩上密集的房屋，杂乱无序，成为行洪障碍及污染污染源，破坏环境及景观。市政府决定实施防洪及环境综合治理，该工程属省，部级重大科研项目。从定，动床河工模型试验及环境保护进行分析研究。定床试验，研究工程实施后，本河段的水位，流速，流态及天兴洲左右汊分流比的变化；动床试验，研究在不同典型水文年条件下的河势，河道冲淤变化及疏浚区的回淤回，为治理方案的优化比选及工程决策提供科学依据。这是长江干流滨江城市河道整治的先声，是城市规划建设中环境保护工程实施的首例，意义非常和重大。     

南淝河表层水中重金属空间分布、污染评价及来源

根据南淝河丰水期和枯水期水质的调查数据,采用单因子水质指数法和改进后的模糊综合评价法对水中重金属元素的污染进行了评价,确定了主要污染因子和优先控制断面,并利用主成分分析法对重金属污染进行了溯源分析。结果表明:Cr、Cu、Pb的含量平均值均为枯水期高于丰水期,而As、Cd的含量平均值均为枯水期低于丰水期。单因子水质指数法评价结果显示南淝河重金属污染的主要污染因子是Cd,丰水期和枯水期各采样点Cd的含量均达到地表水Ⅴ类水标准,最高值达到地表水Ⅴ类标准值的2.6倍。改进后模糊综合评价法评价结果显示南淝河水质丰水期基本属于地表水环境质量标准Ⅱ类水标准,潜山北路大桥断面污染最严重,属于优先控制断面,枯水期各断面水质均属于Ⅲ类水标准,整体上南淝河水质达到了水体功能区目标。主成分分析法结果显示,南淝河重金属污染的主要来源是流域内的农药化肥、机械制造和电镀行业的废水以及河道的行船。