基于概率加权FDC法的河流生态需水量计算
海河流域河流生态需水计算
第三章海河流域河流生态需水计算3.1 海河流域河流生态径流变化规律分析3.1.1 水文情势与河流生态径流的耦合由于河道内流量的减少，导致泥沙淤积，引起河床形态变化，致使河道萎缩，河床抬高，河口退后，并使得沿河的生态和经济受到严重的负面影响。
河流缺水使得沿河的洼地、湿地、植被等严重缺水，甚至生活用水都面临危机。
河流基本的生态需水能够维持河流起码的生存功能，为维护和修复河流的生态功能提供一些依据。
河流的天然情势是形成和维持水生和岸边生物赖以生存的河道内和泛洪平原栖息地条件的主要因素。
河流情势的五个关键组成部分，即各水文要素的量值、频率、发生时间、历时和变化率，控制着河道内、外的物质和能量交换，也影响着水生生物群落间的相互作用，同时一些水文现象发生时间的规律性是许多水生生物和岸边生物生存的必要条件。
例如，洪水出现时间和历时的变化，消除了在自然状态下，洪水对鱼类的产卵和迁徙的提示作用，或者大大减少了鱼类进入繁殖区的机率。
某些岸边植物具有对较持久洪水的耐受性，以及某些水生无脊椎动物和鱼类具有对较持久枯季流量的耐受性使得这些物种在适宜的生境中长期生存繁衍，避免了一些外来物种的侵袭。
因此，自然状态下河流的季节性变化可以有效的抑制那些产卵和孵化必须依赖于流量变化的外来物种的入侵。
河流流量的变化速率影响物种的持久性和共生性。
对于那些容易暴发洪水的河流，由于流量在短时间内增加迅猛，使得那些缺乏适应能力的外来物种沿水流冲到下游地区。
人类对自然水文过程的改变扰乱河流系统中水流运动与沉积物运动的动态平衡，从而改变了决定水生及岸边生物栖息地类型的地貌特征。
目前针对河流生态的研究表明，鱼类及其他水生生物所需的栖息地特征是不可能仅通过维持河流最小流量得以实现的。
具有一定变化范围的流量是冲刷和养护砾石河床、从泛洪平原向河道内输递营养物质、为岸边湿地提供通道等的重要动力。
另外，仅仅将注意力集中在一种或几种物种的需水量特征方面，未能考虑到某些有益于整个生态系统的外在因素可能对某些物种的生存繁衍具有负面影响，而有益于某一物种生存繁衍的外在因素又可能制约着整个生态系统功能的发挥。
基于频率组合的区间流域设计洪水计算方法
Ｃ ｏ ｐ ｕ ｌ ａ 数 的蒙 特 卜 法（ Ｃ ｏ Ｉ ｍ ｌ ａ — Ｍ Ｃ法 ） ，分 圳 推 求 水 隔区 川最 人
行 比较 结 果 口 』 】 ，频 ｊ 甜 【 合 路 合 删 ｜ ｆ ，统 计 ｔ 参数 法 和 离 敞求 羊 １ 】 法汁钟 ： 的 绱 系 统 偏 小 ，会 低 估 下 游 断 面 的 防
刘章 君 ，成 静 清 。 ，温天 福 ，吴 向 东’ ，贾 磊
（ １ ．江 西 省水 利 科 学研 究 院 ， 江 西 南 昌 ３ ３ ０ ０ ２ ９ ； ２ ．水 利 部 鄱 阳 湖 水 资 源 水 生 态 环 境 研 究 中心 ， 江 西 南昌 ３ ３ ０ ０ ２ ９； ３ ．江 西 省 鄱 阳湖 水 资 源 与环 境 重 点 实验 室 ， 江 西 南昌 ３ ３ ０ ０ ２ ９ ）
洪 风 险 ，频 组 合 汁 弹 ＿ ｆ １ ｆ 推撑采川 Ｃ ｏ ｐ ｕ ｌ ａ — Ｐ Ｃ法 干 ¨Ｃ ｏ ｌ ２ ｕ ｌ ａ — Ｍ Ｃ法 关 键 词 ：没 汁洪 水 ；频 率 合 ；Ｉ Ｘｌ ｈ Ｊ 流 域 ；Ｃ ｏ ｐ ｕ ｌ ａ闲数 ；消 江 流域
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｆｌ ｏ ｏｄ Ｅｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏｎ Ｍ ｅｔ ｈｏ ｄ ｆ ｏｒ Ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｖ ａｌ Ｂａ ｓ ｉ ｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆｒ ｅ ｑｕｅ ｎｃ ｙ Ｃｏ ｎｂ ｒ ｉ ｎ ａｔ ｉ ｏｎ
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河流生态环境需水量计算及优化分析模型应用
随着城 市水环境污染 日益 加剧而提 出的水环境 管理 的主要任
务！ 。目前 ， 】 ｊ 河道断流 、 流污染 以及河流生态 环境遭到严 重 河
破 坏 的事 件 频 繁 发 生 ， 多 河 流 已 丧 失 了 其基 本 功 能 ， 此 河 许 因
得 出郑 州 市河 流 生 态环 境 需 水 总量 为 １ ６ ． ４万 ：河 流 生 态环 境 需水 量 ；优 化 分 析 模 型 ；郑 州 市
文献 标 识 码 ： Ａ ｄｉ１．９ ９ｊｉ ｎ １０ — ７ ．０ １０ ．３ ｏ：０ ３６ ／． ｓ．００ １ ９２ １．５ ００ ｓ ３
依据地面水水环境功能 区划 ， 运用水 质监 测资料 中超标严
重的项 目年均值 ｃ 和相 应年份的实测 年平均水量 Ｑ ， Ｊ计算出 河流的实 际 污 染 物 负荷 Ｐ ，依 据 《 表 水 环境 质 量 标 准》 地 （ Ｂ ８８ ２ ０ ） Ｇ ３ ３ － ０２ 查得 目标 污染物允 许浓度 值， 计算 达到 规划
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ３ ４ Ｖ １．
通过水量及 水质共 同控制用水 ， 已成为 国内外水资源研究
的热 点 。生 态 环 境 需 水 量 研 究 是 重 新 审 视 水 资 源 管 理模 式 以 及 从 传 统水 资源 管 理 转 变 为新 型水 资 源 管理 模 式 的关 键 ， 是 也
第 ３ 第 ５期 ３卷
２１ ０ １年 ５月
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【 态 环境 】 生
河流生态环境需水量计算方法的研究
环境 需 水 量设 计 断 面 ，将 河 流 （ 河 段 ）划 分 为 若 干 小段 ，并 将 每 一 小 段 看 作 一个 集 水 汇 流 区 。先
表 １各引水坝址不同保证率的年径流量
３ 西 线 一 期 调水 河 流 生 态 环 境 需 水 量 的计算
调水河流地 区径流量年际变化较小，枯水期流
湿 地和河 口地 区。 但要 求 以保 持河流流量 的完整 性 、
天然季节性 和地域变 化性为基本 原则 。
环 境 功能设 定 法 是王 西琴 等 针对 我 国水 环
境 污 染 比较 严 重 的具 体 情 况 ，提 了根 据 河 流 水 质保 护 标 准 和污 染 物 排 放 浓 度 ，推 算 满 足 河 流 稀
一
从 表 ２中 可 以 看 出 ，选 择 不 同 的 计 算 方 法 其 结 果 也 有 差 异 ，Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ 法 在 汛 期 要 求 的 水 量
较 大 ，除 了克 柯 坝 址 处 最 小 生态 环 境 需 水 量 比较
定 的局 限性 ，因此 根 据 资 料 情 况 并 结 合 南水 北
变为采用近 ｌ ０ 年最小月平均流量或 ９ Ｏ ％保证率最 小月平 均 流量 。此 法 【 ， 】 计 算 的流量 比一 般 的要 小 ， 适合于国内河流的生态环境需水要求。如王西琴等 采用 近 １ ０年 最枯 月 平均 流 量法 ，就 是对 国外 ７ Ｑ１ ０ 法进行 改 进 的典 型实 例 。Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ 法［ ２ １ 是 由美 国 Ｄ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ 于 １ ９ ７ ６年 首次 提 出 ，开 始应 用 于美 国 中西
河流 生态环境 需水 量计算 方法 的研究
郝 金 梅
区域生态需水量计算及实例
区域生态需水量计算是指根据区域的地貌、气候条件、土地利用情况等因素，结合水文地质条件，计算出区域植被需要的水量。
第一，计算区域生态需水量的方法：首先，要确定区域内植被及土壤的特性，根据植被物种及其在当地的数量，确定植被对水的需求量；其次，根据土壤类型及结构，确定土壤对水的吸收量及其可被植被利用的量；最后，根据当地气候条件，确定当地植被及土壤需要获得的水量。
第二，实例：某区域内面积2000公顷，植被属于半干旱性气候，主要植被是禾本科植物，土壤为沙质土壤，实际水分含量低于一般沙质土壤。
根据以上情况，可以计算出该区域植被及土壤需要的水量为800mma。
第三，总结：区域生态需水量的计算是根据区域的地貌、气候条件、土地利用情况等因素，结合水文地质条件计算出来的。
实际计算中，要确定植被及土壤特性，根据植被物种及其数量，以及土壤类型及结构，确定植被及土壤需要的水量，最后根据当地气候条件，确定当地植被及土壤需要的水量。
河道生态需水量计算方法及其评述
河道生态需水量计算方法及其评述水是地球上最重要的物种之一，它也是所有生物，特别是河流生态系统免受外部因素影响的重要因素。
河流生态系统受到环境、社会及经济影响的多种因素，但最主要的一个影响因素是水，特别是河流水量的影响。
为了保证河流生态系统的正常运行，只有理解和考虑河流的水量，并掌握其需水量的变化，才能制定正确的管理措施和决策，保护河流生态系统的水质和生态系统的健康。
但是，河流的水量是复杂的，需水量也有多种因素，计算河流的需水量存在一定的难度。
因此，探索有效的河流生态需水量计算方法，对河流生态系统的管理和保护具有重要意义。
本文旨在通过探讨当前河流生态需水量计算方法，提出河流生态需水量计算方法的有效性，以期提出提高河流生态系统的管理水平的可行性建议。
现有的河流生态需水量计算方法主要有三种 : 一种是以河流水量平衡为基础的统计学方法；一种是以能力模型为基础的物理化学方法；另一种是以河流物种多样性为基础的生物学方法。
1、以河流水量平衡为基础的统计学方法该方法是根据河流水量平衡计算河流需水量，它将河流的水量平衡转化为数学问题，以求解河流需水量，并采用统计学方法来求解。
该方法利用统计方法，通过收集河道的水量数据，分析河流的水量变化规律，确定河流的水量，从而得出河流的需水量。
2、以能力模型为基础的物理化学方法该方法利用物理化学知识，建立河流生态系统水量平衡模型，通过模型分析，准确测定河流的水量变化规律，从而得出河流的需水量数据。
该方法充分利用物理化学知识，准确、可靠地计算出河流的需水量，但由于需要确定高精度模型，实施起来相对比较困难。
3、以河流物种多样性为基础的生物学方法该方法是基于研究河流物种多样性变化，找出特定河流生态系统的物种多样性，并根据物种多样性变化速度和健康程度，分析河流的需水量。
该方法可以较为直观地反映河流水质的变化，但由于物种的数量及多样性受很多因素影响，该方法需要大量的数据，实施起来要求较高。
河流生态流量计算方法及其评述
河流生态流量计算方法及其评述摘要：河流生态需水研究涉及生态学、水文学、环境科学等，近年来成为了国内外的研究热点。
本文回顾国内外生态需水的研究成功，对外常用计算方法的优缺点和适用条件进行总结，以期为计算河流流量的方法选取提供参考。
关键词：生态流量；计算方法；评述1 引言随着水资源开发程度不断加强，水利工程建设改变了河流水文情势[1]。
水资源开发过程中，如缺乏正确的生态价值观指导，河流生物栖境将遭受破坏，在提高水资源利用效益的同时，如何保护河流生态环境已成为迫切需要研究的课题[3]。
现阶段人们普遍认为，为河道预留足够的流量满足生态环境的用水需求，是保护河流生态稳定的有效途径，合理估算河流生态流量十分必要。
河流生态流量的计算方法一般分为水力学法、基水文学方法、栖息地法和整体分析法[2]。
本文对国内外常用的河流生态流量计算方法进行总结评述，以期为估算河流流量的方法选取提供参考。
2 国内外研究进展2.1国外研究状况美国是最早研究河流生态需水的国家，在20世纪40年代提出了避免河流生态系统退化的河流最小环境流量。
最开始，研究学者多根据水文资料开展河流生态流量计算，提出了一些水文学方法，例如Tennant法，后来，根据河道断面资料确定河流所需的生态流量，形成了水力学法，例如美国科罗拉多州水利局提出了R2-Cross法。
90年代之后，生态系统需水研究成为了全球关注的热点，河流生态流量的基本理论不断得到论证，原有的计算方法也得到改进和完善，这时期也出现了部分新的计算方法，如南非BBM法[4]。
2.2 国内研究状况我国有关河流生态需水的研究最早可追溯到20世纪70年代，该时期主要集中在最小河流生态流量估算方法的研究，水利部长江水资源保护科学研究所的《环境用水初步探讨》是这阶段研究成果的典型代表。
20世纪80年代，由于水体污染日益恶化，国务院环境保护委员会在《关于防治水污染技术政策的规定》提出在水资源规划时要保证改善水质所需的环境用水，这阶段研究主要集中在宏观规划战略方面[5]。
概率法计算给水流量
Qs＝F·3.5·250·2.8/(24·3600)＝0.028F（2）
最大用水时卫生器具给水当量的平均出流概率U0：
U0＝250·3.5·2.8/(0.2·4·24·3600)＝0.035＝3.5%（3）
实际上，在用水高峰时段，如在20：00～22：00时，洗浴、冲厕、烹饪、洗衣等设施使用频率并不相同。从严格意义上讲，应实测各不同卫生器具的各自用水概率，再依据概率原理进行组合计算，确定设计流量。若不同卫生器具采用同样的使用频率，即假定不同卫生器具有共同的用水高峰，会导致计算流量偏大。在现阶段，实测各不同卫生器具的各自用水概率不太可能，且从本文的计算结果可知，采用平均出流概率U0代替卫生器具使用概率p在实际工程的设计中能保证足够精度。在以下计算中，以1个当量的卫生器具计为一个龙头，忽略不同卫生器具的种类与动作规律。
以下对例1深化计算：根据Hunter的定义，在N个水龙头中，若0～m个水龙头使用概率的总和不小于99%，则m为设计流量发生时的同时使用水龙头个数，可得设计秒流量Q：
Q=m·q0（5）
N个龙头在所观察时刻有m个同时被使用的概率是P：
P｛X=m｝=（m=0，1，…N）（6）
式中：P——m个龙头同时用水概率；
m——N个龙头在所观察时段同时使用的个数；
N——管道供水龙头总数。
在N个水龙头中，若0～m个水龙头使用概率的总和不小于99%，表达式为：
｛X=k｝≥0.99（7）
或≥0.99（8）
若通过计算求得符合上式的m值，则依据（8）式可求得管道流量。计算结果见于表2。此计算结果与规范附录E饮用净水的计算相一致。
河流的生态需水量计算方法
河流的生态需水量计算方法说实话河流的生态需水量计算方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我就知道这肯定是个挺复杂的事儿，不能随便乱算。
我试过的第一个方法呢，就是看河流的历史数据。
想着吧，以前这条河流有多少水，那些水差不多就应该是生态所需要的。
但是这里头有个大问题，历史数据有时候不全啊。
我好不容易找到些记录，发现不是每一年每个时段都有记录的，有些年份还缺了好多数据呢。
这就像是你要做饭，但是食材只给了一半，你根本做不出完整的一道菜来。
后来我又想，那我从河流的流域面积入手吧。
我就觉得吧，流域面积大的河流肯定需要的生态水量就多呗。
我就按照比例来计算。
可是这个方法很快就失败了。
就好比拿人的身高估计体重，虽然有个大概的关系，但不精准啊。
因为不同地区的土壤、植被还有气候等因素对河流生态需水量影响特别大，光看流域面积肯定是不行的。
再后来，我了解到一种基于水文学的方法。
这个方法需要考虑很多因素，像河流的多年平均径流量、枯水期的流量、鱼类繁殖期的最低流量要求这些。
比如说计算枯水期流量的时候，就像要在冬天里保证河流里有足够的水来维持那些动植物的生存。
这个枯水期流量就得保证河流不断流，要让水里的鱼啊、虾啊有足够的生存空间。
我得去收集不同季节河流流量的数据，还要参考类似河流的情况。
这个过程可麻烦了，数据收集就花了我好长时间。
但是这个方法相对靠谱多了。
还有一个是考虑生态目标的方法。
如果这条河流里有很稀有的鱼类或者特殊的植物群落，那就得按照它们生存繁衍的需求来计算水量。
比如说有一种鱼，它产卵的时候需要一定的水深和水流速度，那就要保证这个时候河流有足够的水。
不过这种方法呢，对于物种需求的判定有时候不是很准确，需要很多生物学方面的知识来支持，我还得去请教生物学家，要是自己乱判断就错得离谱了。
现在我觉得啊，计算河流的生态需水量，最好是把这些方法综合起来用。
就像做菜时候多种调料一起放才能调出好味道一样。
如果只是单独用一种方法，就很容易偏差特别大。
河库系统生态需水核算方法及调控技术
河库系统生态需水核算方法及调控技术
河库系统是指由河流和水库组成的水文系统，对于生态系统的稳定和生物多样性的维护具有重要作用。
河库系统的生态需水核算方法和调控技术是保障生态系统水资源供需平衡的重要手段。
一、河库系统生态需水核算方法
1. 基于水量平衡的生态需水核算方法：通过对河库系统水量的监测和测算，建立水量平衡方程，确定生态需水的基本需求量。
包括生态需水的基本需求、水生态系统的生态需水量和生态补水量等方面。
2. 生态需水评价指标体系的构建：构建生态需水评价指标体系，包括生态系统水资源需求的物理指标、生态水文指标、水生态系统生态需水的生物指标等，以量化生态需水的需求量。
3. 河库系统生态需水需求预测方法：通过水文数据分析、水资源需求预测模型建立等方法，预测河库系统生态需水的变化趋势，为水资源的合理配置和生态系统的保护提供科学依据。
二、河库系统生态需水调控技术
1. 水资源调度和水生态保护的整合技术：通过建立水资源调度模型和水生态系统生态需水的监测系统，实现水资源的科学配置和生态系统的保护。
2. 生态需水的水质调控技术：采用水质调控技术，控制水库水质的优化，保证水生态系统的生态需水水质的合理水平，以维持生态系统的生态平衡。
3. 生态需水的水生态工程建设技术：通过水生态工程的建设，改善水生态系统的生态环境，提高水生态系统的水资源利用效率，保护生态系统的生态需水需求。
综上所述，河库系统生态需水核算方法和调控技术的研究对于水资源的合理利用和生态系统的生态平衡具有重要意义。
通过科学的生态需水核算和调控技术的应用，可以有效保护水生态系统的生态需水需求，维护水生态系统的生态平衡，实现水资源的可持续利用和生态环境的保护。
基于数量概率量化的时间序列预测方法的引水量预测
基于数量概率量化的时间序列预测方法的引水量预测
张桂杰
【期刊名称】《吉林水利》
【年(卷),期】2018(000)003
【摘要】引水量的预测受众多因素影响,为了合理消除众多因素的误差,必须将数据发生的概率因素考虑进去,基于数据多少的原则可以对概率进行量化,提出一种数量概率量化的方法,结合时间序列原则,可以建立一种精细化地预测引水量的方法,时间序列选用一次或二次函数相结合的预测模型,建立考虑概率和不考虑概率的两种预测方法作为对比,并与分段加权的方法作对比.为了验证方法,基于新疆某水库,做出考虑和不考虑数量概率量化的两种方法的对比结果,结果表明,考虑概率的预测准确性较高,并基于该方法对该水库未来数年的引水量需求进行了预测.
【总页数】4页(P65-68)
【作者】张桂杰
【作者单位】吉林省水文水资源局吉林分局,吉林吉林 132013
【正文语种】中文
【中图分类】TV697.1+4
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1.河川年径流量时间序列预测数量概率量化研究 [J], 范城君
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3.基于数量化理论的高速公路交通事故预测方法 [J], 刘小明;任福田;朱弘戈
4.基于概率后缀树的股票时间序列预测方法研究 [J], 程小林;郑兴;李旭伟
5.引绰济辽工程某施工支洞涌水量预测方法探讨 [J], 高博;程宪龙;朱婷佳;康家亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
河流生态环境需水量计算方法的研究
河流生态环境需水量计算方法的研究
郝金梅
【期刊名称】《水利天地》
【年(卷),期】2015(0)1
【摘要】本文对国内外河流生态环境需水量的计算方法进行了分析研究,重点分析了各种方法的优缺点及适用条件.并根据南水北调西线一期工程调水河流近40年的年月径流实测资料,分别采用7Q10改进法、最小月平均流量法、Tennant法计算了雅砻江、大渡河两条河流中五个引水坝址的最小河流生态环境需水量.最小月平均流量法计算的最小河流生态环境需水量比较适用于西线调水河流.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】郝金梅
【作者单位】河北省石家庄水文水资源勘测局河北石家庄050051
【正文语种】中文
【中图分类】TV85
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1.河流景观生态环境需水量计算方法研究
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5.内陆河流黑河生态环境需水量计算方法研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
概率法计算给水流量
生活给水管道设计流量计算公式剖析生活给水管道设计流量（在建筑物内部被称为设计秒流量）是给水系统中最重要的技术参数之一，因此研究合理的设计流量计算方法具有重要的现实意义。
提高或降低设计流量都是不妥当的。
提高设计流量将增加系统的造价与能耗；反之则导致水力工况破坏、影响供水安全。
目前，国内外通用的设计流量计算方法大体有三类：平方根法、经验法和概率法。
当前概率法在国外得到普遍承认，并在美、英、日诸国得到采用。
在国内，有专家学者提出采用概率法计算生活给水系统的设计流量，且已经在管道直饮水系统的计算中采用。
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）（以下简称规范）是小区及建筑物内给排水设计的主要依据。
从流量计算公式的形式上可以看出它是原平方根法计算公式的改良，计算模型并非国外的二项式分布、泊松分布或正态分布。
通过计算“最大用水时卫生器具给水当量平均出流率”U0，一定程度上可以体现建筑物内卫生器具的完善程度、用水量定额、生活习惯等因素与设计流量的关系，较之前的GBJ15-88·1997版的平方根法，更加丰富、详实、严谨。
但规范中的计算方法中的两个边界条件不一定恰当，计算公式存在缺陷。
边界条件之一是Ng=1时，作用的龙头数量为m＝1；其余Ng＞1时，m＞1。
从生活经验与概率法计算表明，Ng＝2～4时，m仍为1。
在给水当量较小时，按规范附录D中的计算结果，在住宅入户水表处，计算得到的流量较大，应起码选用DN25的管道。
但实际选用DN20的管路并无明显问题。
在规范中指出“入户管径不宜小于20mm，这是根据近年来的户型和卫生器具配置标准经计算而得出的，也是各设计单位的经验积累”。
说明当量数较小时，规范的计算结果与实践存在矛盾。
边界条件之二当用水总人数达3000人时，U=U0，其设计秒流量与最大时平均秒流量相等。
但经过实际观测，在3000人左右或人数更多的小区，其设计秒流量q g与最大时平均秒流量Q s并不相等，仍存在秒不均匀系数Ks。
生态环境需水量的分析与计算 (1)
生态环境需水量的分析与计算□胥洪军□朱东彪（河南省许昌水文水资源勘测局）摘要：生态环境需水量是维持生态与环境功能和进行生态环境建设所必需的最小需水量，对人与社会和谐可持续发展具有重要意义。
本文结合《许昌市东区水系治理及补源工程建设项目水资源论证报告》，阐述了生态环境需水量的含义及其计算方法简介，从保持水生态环境的目标出发，在建设项目水资源论证中更合理对生态环境需水量的进行分析计算。
关健词：建设项目生态需水水资源论证计算方法2002年5月1日，由国家水利部和计委颁布的《建设项目水资源论证管理办法》开始实施。
建设项目水资源论证，主要是从取水、用水、退水及其影响等方面，对建设项目取用水全过程进行分析计算，对建设项目用水的可行性、合理性以及对周围环境的作用、对其他用水户的影响等诸多因素进行分析，最终提出建设项目用水的水量、水质、工艺流程、排污等一系列方案，作为取水（预）许可申请的技术依据。
在需水预测分析计算中，除考虑传统的农业需水、工业需水、城市生活需水外，从重视生态环境，协调生活、生产、生态用水等方面考虑，在建设项目水资源论证中还必需考虑生态环境需水问题。
在生态环境脆弱地区，对生态环境需水需要赋予更高的优先级。
因此，在2005年5月水利部颁布实施的《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL/Z 322—2005）中明确提出在需水预测中应包括河道内生态需水量。
本文将根据国内外的有关理论方法，结合水资源论证实践，对生态环境需水量的分析和计算进行初步探讨。
1.生态环境需水的基本概念1.1生态环境需水的定义对于生态环境需水的研究有不同的途径与观点，目前还没有形成一个系统、科学的理论体系，研究者对于生态环境需水的概念还不能达成一致。
从总体上来看，多数人认为生态需水是水资源短缺地区为了维护生态系统的稳定和保持生态环境质量的基本水资源需求量。
笔者认为生态环境需水是指为维持生态持续与环境功能和进行生态环境建设所必需的最小需水量。
生态环境需水量在水资源规划中的配置方法
!" 引" 言
在现代水资源规划中， “确保生态环境用水” 是其重 要的要求，也是现代水资源规划先进性的重要体现。因 此，合理计算和配置生态环境需水量具有重要的意义。 从 "( 世纪 /( 年代末期以来，与生态环境需水相 关的问题日渐引起国内外广大学者的关注。由于生态 环境用水本身属于生态学与水文学之间的交叉性质， 过去虽然做了大量工作，但在许多基本理论问题上仍
［ *］ 对河流提出的标准流量设定法、水力学法等 ，针对
图 $" 生态环境需水量与水资源量之间的关系示意
环境的河渠、湖泊、水库的消耗水量。这部分水量已 经包括在水资源量中，因此，在水量分配时需要考虑 其消耗。 （* ） 人工灌溉的林地、草地需要配置水量。 这部分水既可以作为生态环境用水，也可以看作维持 生态环境的灌溉用水，因此，在水量分配时需要得到 配置。 （0） 在某些地区，植被主要依靠地下水，而地 下水又主要由人工灌溉渗漏、排水、退水补给或河渠 补给时，这部分植被所需要的水也是水资源总量中的 一部分，也必须得到间接配置。比如，在河流下游区 的林地、草地就属于这一类。 （,） 在某些地区，植被 主要依靠浅层地下水、泉水，它所需要的水也是水资 源总量中的一部分，也必须得到供应。这需要通过控 制地下水位的措施来保证生态环境需水。 作者在文献 ［.］ 中介绍了基于 01 技术的生态用 水量计算方法。基于这一方法，可以充分发挥 01 技 术的优势，提取生态环境信息，并判断哪些区域的生 态环境需水量需要配置 （ 考虑因素如上） ，哪些不需 要配置；再应用生态环境需水量计算模型，计算得到 的相应需水量就是需要配置的生态环境需水量。
!" 剖析生态环境需水量
作者在文献 ［-］ 中，详细讨论了广义水资源、狭 义水资源的概念以及与生态环境用水之间的关系。在 广义水资源量中 （ 见图 / ） ，有一部分蒸发损失水量， 对生产、生活、生态用水都没有意义；有一部分蒸发 损失水量，可以满足一定生态环境需水。除此之外， 就是狭义水资源，满足农业、工 业、生 活、生 态 需 水。也就是说，有一部分生态环境需水是靠天然的蒸 发损失水量来满足，并没有包括在狭义水资源量中 （ 下文所提水资源量均指狭义水资源量） ，比如，山 坡上靠降水生长的植被生态用水，没有地表径流和地 下径流地区生长的植被生态用水。 因此，生态环境需水量包括需要配置的生态环境 需水量和不需要配置的生态环境需水量，在实际水资 源配置工作中需要分清哪些是需要配置的水量，哪些 是不需要配置的水量。
生态流量的确定
⽣态流量的确定⽣态流量的确定1.常⽤计算⽅法⽣态流量的计算应根据河湖⽣态环境功能、⽣态环境状况及⼈类对河流的开发利⽤程度，合理确定维持河流基本⽣态环境功能和维系给定⽬标下⽣态环境功能的不同保护要求，计算基本⽣态环境需⽔量和⽬标⽣态环境需⽔量。
迄今为⽌，国际上有200多种⽣态环境流量计算⽅法，⼤致可分为⽔⽂学法、⽔⼒学法、栖息地评价法、整体分析法。
（常⽤计算⽅法详见本刊第15期）按照河流⽣态流量的计算⽅式，⼜可划分为查表法、数据分析法、功能分析法、⽔⼒栖息模型法等4类，其中Tennant⽅法是查表法的代表，基于IHA （Indicators of Hydrologic Alteration）的变动范围法是数据分析法的代表，BBM （Building Block Methodology）法是功能分析法的代表⽅法。
实际计算⽣态流量过程中，并不局限于单⼀的⽅法，可将两种或多种⽅法结合使⽤，例如将⽔⽂学与⽔⼒学结合，将⽔⽂学与栖息地法相结合等。
2.不同⽣态系统的⽣态流量计算保障河湖⽣态流量（⽔量）⽬的是为了维持河流、湖沼⽣态系统的基本形态、⽣物基本栖息地，以及⽣物多样性等⽣态功能。
由于不同⽣态系统结构与功能不同，其对应的⽣态流量各具特征。
在计算⽣态流量时，要根据⽣态系统的结构特征选择合适的⽣态流量计算⽅法。
河流⽣态系统可根据地理位置及河流⼤⼩特征等细分为：⼤江⼤河与⽀流溪流、⼭区河流与平原河⽹、⾼含沙河流以及咸淡⽔交错的河⼝等。
不同河流类型的⽣态流量共性表现为，⽔⽂情势及⽔⼒学要素是河流⽣态流量的重要影响因⼦。
根据资料的齐备情况，通常可采⽤⽔⽂学法、⽔⼒学法、栖息地评价法等计算⽣态流量。
然⽽，不同类型河流的⽣态流量⼜各具特点。
例如，⼭区河流多建有⼤型⽔利⼯程，⽔⽂情势的改变以及其对⽣物栖息地的影响需要在推求⽣态流量时予以考虑；平原河⽹闸坝密布，流速较⼩，⽣物基本栖息地功能下降甚⾄丧失，需要实施严格的⽣态流量管控；部分溪流由于⼩⽔电项⽬的过度开发，出现减脱⽔河段，河流出现不同程度萎缩甚⾄断流，计算⽣态流量时应予以重点考虑⽔流连通性。
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第37卷第4期2017年8月水文JOURNAL OF CHINA HYDROLOGYVol.37 No.4Aug., 2017基于概率加权FDC法的河流生态需水量计算龙凡'梅亚东^(1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072;2.水资源安全保障湖北省协同创新中心，湖北武汉430072)摘要：基于河流流量过程的年内和年际变化特性，提出了一种计算河道内生态需水量的概率加权 FDC(流量历时曲线）方法。
该方法基于年均流量系列和逐月月均流量系列的特定频率，将年均流量系列 和逐月月均流量系列划分为丰、平、枯组，通过建立年月丰枯遭遇的Copula联合分布函数，求得不同典 型年下各月丰平枯的条件概率，将其作为概率权重，得到不同典型年生态需水过程的计算公式，改进了 FDC法，计算出了丰、平、枯典型年的年内生态需水过程。
以屏山站为例，将计算结果与Tennant法、逐月 最小生态径流法、年内展布法和改进FDC法进行了对比分析。
计算结果表明：由此方法得到的生态流量 在Tennant法评价体系中，能很好的满足河道的生态需水要求，且较好地体现了河流径流的年内及年际 变化过程，符合实际情况。
关键词：河道生态需水;年内年际变化；流量历时曲线;概率加权;Copula函数;屏山站中图分类号:X826 文献标识码：A文章编号：1000-0852(2017)04-0001-051研究背景随着人类社会的不断发展，对水资源的需求也日 益加剧。
大规模的开发利用，对原始的河流生态系统造 成了不小的影响，如何维持或修复河流生态系统的健 康，是当前的一个重要挑战[1]。
河流水文过程的年内及 年际变化，对于河流生态系统的健康有着决定性的作 用[2]，这是长期的河流演变过程中，河流中的生物群落 所适应的生存环境。
因而保护河流生态系统的健康，就 需要维护河流径流过程的变化特性，确定出有利于河 流生态系统保持稳定的生态流量过程。
目前，针对生态需水的研究，其方法主要分为4大 类:利用历史水文资料的水文学方法(Tennant法[3]、逐 月最小生态径流法等)、依据河道断面水力性质的水力 学方法(湿周法[4]、R2CROSS法等）、通过分析生境适宜 性的栖息地模拟法(IFIM法[5等）、综合考虑各因素的 整体法(BBM法[6]等），据不完全统计，相关方法总数已 超过200种。
这些方法都具有一定的生态基础，也各有 优缺点，但由于河流生态需水问题的复杂性，目前并没有统一的标准，生态需水的计算方法仍在不断更新和 发展中。
在这4类方法中，水文学方法，由于易获得水文 数据资料，且具有较强的通用性及不需要进行野外观 测等优势，在全世界范围内都得到了广泛的推广和应 用。
就目前来看，常见的水文学方法中，有很大一部分 未体现生态需水量的年内变化，如最小月平均法;还 有一部分只考虑了年内变化，未考虑年际变化，如逐 月最小生态径流计算法;仅有极少数的方法考虑了年 内和年际间的变化，如李昌文等提出的改进FDC法[7]。
同时，在这些方法中，有的并不具有普适性，如年内展 布算法[8]，此方法不适用于强季节性河流。
鉴于以上因素，本文针对河流水文过程的年内及年 际动态变化规律，提出了一种能同时考虑河流径流年内 年际特征并维持河流健康稳定的生态需水计算方法。
2研究方法2.1方法思路河流的水文过程是随时间和空间变化的，就时间收稿日期:2016-03-23基金项目：国家自然科学基金面上项目（51479140);国家自然科学基金重点项目（51239004)作者简介:龙凡(1993-)，男，湖南衡阳人，硕士生，主要从事水库生态调度研究。
E-m ail:fanlong@w 2水文第37卷而言，既有年内的时间变化，也有年际的时间变化，而 河流的生态需水，是在特定时间和空间下受河流水文 过程约束的，为实现河流生态系统诸多功能所需的水 量[8]。
因此，河流的生态需水过程也是具有年内和年际 变化规律的。
FDC(流量历时曲线)法，是基于各月的日流量历 时曲线(将流量由大到小排序），一般选取累积频率为 90%或95%所对应的流量Q p作为生态流量[9]。
在文 献[7]中，通过将各月划分为不同的来水等级，对各月 不同来水等级内的日流量历时曲线，选取90%历时点 对应的流量作为生态需水量，此方法相当于年内各月 来水频率的重组，得到新的丰平枯典型年，在计算结果 上，丰水年各月的生态需水一定是大于平水年和枯水 年的。
而实际上，年月间的丰枯是存在一定的“交叉”关 系的，不同典型年各月流量的丰枯概率是有差异的，因而，不应简单地认为年月径流是同频的。
Copula函数可以构造多变量的联合分布，分析各 变量间的相关关系™，目前已广泛应用于水文分析计 算中。
本文利用Copula函数建立年月来水概率的联合 分布，并求出在丰平枯不同典型年下，各月来水为丰平 枯的条件概率。
将计算得到的条件概率，作为权重，与 FDC法划分的生态流量相结合，得到不同典型年下各 月的生态需水过程。
2.2计算步骤Copula函数是一种“连接函数”，可以将两个或多 个随机变量的边缘分布连接起来，得到联合分布。
在水 文分析计算中，常用的二维Copula函数有院Clayton、Frank、Gumbel、Gaussian和 Student t[11]。
对于随机变量X、Y，其边缘分布函数分别为F、Fy，若仄、尽连续，则根据Sklar定理:存在唯一的函数 C〇(u，v)，使：F(x，y)=C e(Fx(x),FJ(y))(1)式中：F (x，y)为变量X、Y的联合分布;(u，v)为 Copula函数;兹为待定参数。
计算时，首先需要计算变量间的相关系数T，即Kendall秩相关系数：n-1nT=^b y移移sign[(x「x)(y「y)] (2)式中：（X i，y.)为测点据;sign(‘)为符号函数，当(A-x.) (y ry.)>0 时，sign=1;当（^-:^.)“-;^)…时，sign=-1; (x「x.)(y「y.)=0时，sign=0;n为资料系列长度。
兹则根据兹与T之间的关系进行计算，例如，在Clayton中，T=兹/(兹+1);其余各Copula函数中兹的计算，可参见文 献[11]。
在我国，对于水文变量，采用皮尔逊芋型分布曲 线，其概率密度函数为：F、茁琢/琢-1 -/3(x-〇0)F(x)=广、(x-a。
）e(3)祝(琢）式中:祝(琢)是琢的伽马函数;琢、茁、a。
分别为P-芋型分 布曲线的形状、尺度和位置参数。
本文利用五种常用Copula函数建立了年月二维 联合分布，通过比较理论与经验概率的接近程度，利 用均方根误差(RMSE)最小原则，选择合适的联合分布 函数，RMSE的计算公式为：RMSE=姨移^(4)式中:^为经验概率与理论概率的差值。
计算了年月丰枯概率的联合分布后，利用条件概 率的计算公式，便可计算得到不同典型年下各月丰平 枯的条件概率：P(A lJ\B k)=P(p A('b B))(5)式中：i=1，2,…，12,表示12个月份;k=1，2,3,表示丰 平枯3种年均来水频率;J=1，2,3,表示丰平枯3种月 均来水频率;P(Bk)表示第k种年型的概率;P(AjBk)为第i月第k种年型第j种月均来水频率的联合分布 概率。
通过上述计算，从理论上直观地反映出不同年均 来水保证率下，各月不同来水的概率情况，同时也体 现了径流过程的年内年际变化。
按照现有的生态需水选取研究成果，结合本文提 出的概率加权思想，本文认为，不同年均来水保证率 下，各月的生态需水计算公式为：Q ik=P(A i\\B k)*Qi190%+P(A i2\B k)*Q i290%+P(A i3\B k)*Q i390%.(6)式中：Q,19。
%为第i月来水频率为丰水组的90%日流量 历时点流量值;Ql290%为第i月来水频率为平水组的90%日流量历时点流量值;Q»0%为第i月来水频率为 枯水组的90%日流量历时点流量值。
3实例研究本文以金沙江下游河段为研究对象。
根据《金沙江 干流综合规划报告》，金沙江下游将建成四级电站，包括 乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝。
其中溪洛渡于2007第4期龙凡等院基于概率加权F D C 法的河流生态需水量计算3年完成截流，向家坝于2008年完成截流，其余两个电站 目前还处于施工准备阶段。
屏山站是金沙江下游的代表 性控制断面，因此采用屏山站1963~2007年的日均流 量系列资料，对河流的生态需水进行实例研究计算。
3.1计算结果本次计算时划分的丰平枯组分别按照:丰组:年均流量的频率PN <25%，月均流量的频率PY <25%曰平组院25%臆PN 臆75%，25%臆PY 臆75%曰枯组:PN >75%，PY >75%。
利用Copula 函数建立了年月来水概率的联合分 布后，不同典型年各月的丰平枯概率计算结果分别见 表 1~3。
表1丰水年各月来水概率情况Tablel T h e m o n th ly con dition al probabilities in th e w et year月份123456789101112丰0.33320.39640.31120.34280.30680.44760.46440.67680.60000.46920.61160.6824平0.52840.47720.52440.49080.49640.45920.49720.31480.39560.49480.38480.3172枯0.13840.12640.16440.16640.19680.09320.03840.00840.00440.03600.00360.0004T able 2表2平水年各月来水概率情况T h e m o n th ly con dition al probabilities in th e n o rm al year月份123456789101112丰0.26430.23860.26220.24540.24820.22960.24860.15740.19780.24740.19240.1586平0.52730.52280.51820.50940.50360.54060.60560.68540.71220.60900.72180.7782枯0.44480.23860.21960.24520.24820.22980.14580.15720.09000.14360.08580.0632Table 3表3枯水年各月来水概率情况T he m o n th ly con d ition al p robabilities in th e d ry year月份123456789101112丰0.13840.12640.16440.16640.19680.09320.03840.00840.00440.03600.00360.0004平0.41680.47720.43920.49040.49640.45960.29160.31440.18000.28720.17160.1264枯0.44480.39640.39640.34320.30680.44720.67000.67720.81560.67680.82480.8732从图1可以发现，不同典型年在非汛期阶段，生 态需水量较为接近，而在汛期阶段出现较明显的差 异。