河道内生态需水研究中的栖息地模拟方法
计算河道内生态需水量的DESKTOPRESERVE模型及其应用
计算河道内生态需水量的DESKTOPRESERVE模型及其应用
计算河道内生态需水量的DESKTOP RESERVE模型及其应用
摘要：DESKTOP RESERVE模型源于构造块方法,计算时只需要历史流量资料,通过河道水情特征来反映河流生态功能.模型分别对平水年基流量、枯水年基流量、平水年高流量与枯水年高流量四个模块进行年值模拟,再分配至月值,模型最终输出为各月不同保证率下的生态需水量序列,用于水资源管理.但由于模型的噪音项包含的不确定性较构造块方法更多,因此模型适用于对河道内生态需水量进行初步快速的预测.作者：陈星崔广柏刘凌樊彦芳周力CHEN Xing CUI Guang-bo LIU Ling FAN Yan-fang ZHOU Li 作者单位：河海大学水资源环境学院,江苏,南京,210098 期刊：水资源保护 ISTICPKU Journal：WATER RESOURCES PROTECTION 年，卷(期)：2007, 23(1) 分类号：X32 关键词：DESKTOP RESERVE模型河道生态需水量构造块方法水情特征。
河道内生态需水估算方法及其评述_钟华平
河道内生态需水估算方法及其评述钟华平1,2,刘 恒2,耿雷华2,徐春晓2(1.河海大学,江苏南京 210098;2.南京水利科学研究院,江苏南京 210029)摘要:针对目前常用的水文指标法、水力学法、整体分析法和栖息地法,4大类河道内生态需水估算方法就其适用条件和范围作了相关评述。
认为不同的估算方法有其不同的适用条件和范围,在实际应用中需根据已有资料条件和研究的目的,选用不同的计算方法。
关 键 词:生态需水;估算方法;河道内;栖息地中图分类号:X143;X171.1;G353.11 文献标识码:A 文章编号:1001-6791(2006)03-0430-05收稿日期:2004-12-18;修订日期:2005-04-30基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2003CB415104)作者简介:钟华平(1964-),男,江西赣县人,南京水利科学研究院教授级高级工程师,河海大学博士研究生,主要从事水资源可持续利用、水政策法规研究。
E -mail :hpzhong @nhri .cn河道内生态需水通常是指河流为了维持某一特定生态系统的基本生态功能,河道应保持的流量。
河道内生态流量一般指维持水生和岸栖生物生存的最小需水量[1]。
国外经过多年来的研究,已形成了一些相对成熟的生态需水估算方法。
基本可以分为:水文指标法、水力学法、整体分析法和栖息地法等4大类。
不同的计算方法各有其适用条件和适用范围,选定生态需水评估方法应考虑下列因素:河流类型;人们的生态环境价值观;计算结果的精度要求;收集资料的费用和困难程度等。
一些国家的生态需水评价,还依据计算的精度进行评价结果分级[1]。
1 河道内生态需水评估方法1.1 水文指标法(Hydrological Index Methods )水文指标法(也称历史流量法)是生态需水评价中最简单的、需要数据最少的方法,它依据历史水文数据确定需水量。
最常用的方法有Tennant 法或称蒙大拿(Montana )法、水生物基流法、可变范围法、7Q10法、德克萨斯(Texas )法、流量持续时间曲线分析法、年最小流量法和水力变化指标法(IHA )等。
水务工程中的水文水资源与生态模拟
水务工程中的水文水资源与生态模拟在当今社会，随着人口的增长和经济的发展，水资源的合理利用和生态环境保护成为了至关重要的问题。
水务工程作为解决这些问题的重要手段，其中的水文水资源研究以及生态模拟发挥着关键作用。
水文水资源是水务工程的基础。
它主要研究自然界中水的运动、分布和变化规律，以及水资源的形成、转化、利用和保护。
水文观测是获取数据的重要途径，通过在河流、湖泊、地下水等区域设置监测站点，收集水位、流量、降雨量等信息。
这些数据为后续的分析和研究提供了支撑。
在水资源的评估中，需要综合考虑多种因素。
首先是水资源的数量，明确可利用的水资源总量以及不同区域的分布情况。
其次是水资源的质量，判断水质是否达到相应的标准，以确定其适用的用途。
此外，还需考虑水资源的时空分布特征，比如某些地区在雨季水资源丰富，而在旱季则相对短缺。
生态模拟在水务工程中则具有前瞻性和预测性的价值。
它通过建立数学模型和计算机模拟，来预测生态系统在不同水务工程措施下的响应和变化。
例如，在河流生态系统的模拟中，可以考虑水流速度、水深、水温等水文因素对水生生物栖息地的影响。
通过模拟不同的水流调节方案，评估其对鱼类洄游、底栖生物生存环境的改变，从而为水利设施的规划和运行提供科学依据，最大程度减少对生态系统的负面影响。
在水资源开发利用的过程中，如果规划不当，可能会引发一系列的生态问题。
比如，过度抽取地下水可能导致地面沉降，破坏地质结构；修建大坝拦截河流可能会改变河流的生态流量，影响下游的生态平衡。
而通过生态模拟，可以提前预测这些潜在的问题，并制定相应的应对策略。
生态模拟还能帮助我们评估水资源管理措施对生态系统服务功能的影响。
生态系统服务功能包括水源涵养、土壤保持、气候调节等。
通过模拟不同的水资源管理方案，如水资源的优化配置、节水措施的实施等，可以了解它们对生态系统服务功能的提升或削弱程度，从而选择最优的管理策略。
为了实现更准确的水文水资源研究和生态模拟，需要依靠先进的技术手段和多学科的融合。
生态水文学研究和模拟模型
生态水文学研究和模拟模型随着现代城市化进程和工业化水平的不断提高，人们越来越关注环境保护和水资源的可持续利用。
生态水文学作为交叉学科，研究水文学与生态学的关系，可帮助我们更好地理解并管理地表水和地下水系统。
本文将简单介绍生态水文学的研究内容和模拟模型。
生态水文学的研究内容生态水文学研究范围广泛，主要包括以下内容：1.水文学基础研究。
这是生态水文学研究的基础，包括降雨、蒸发、地下水、地表水、水位变化和水文循环等方面的研究。
2.水生态学基础研究。
该领域研究水生态系统的空间和时间变化规律，包括水生态系统复杂性、生态系统的自我调节、物种多样性等生态学基础研究。
3.生态水文信息技术。
该领域研究生态水文学的信息采集、处理、分析和应用技术，包括GIS、遥感、数学模型等。
4.水资源评价与管理。
该领域包括水资源量评估、水资源可持续性评价、水污染治理等方面的研究。
5.全球变化与生态水文学。
该领域研究全球变化对水文进程和水生态系统的影响，包括气候变化、植被变化和土地利用变化等。
生态水文学的模拟模型生态水文学是一个复杂的交叉学科，需要开发各种数学模型来模拟水文循环、物质运移和生态过程等。
以下是几种常见的生态水文学模拟模型。
1.水文模型。
水文模型是生态水文学的基础，它可以模拟雨水径流、地下水流动、水位变化等水文进程。
常用的水文模型有SWAT、VIC、MODFLOW等。
2.水质模型。
水质模型是生态水文学的重要组成部分，它可以模拟污染物在水中的输运、传递、转化和损失等过程。
常用的水质模型有QUAL2K、WTM、RIVERWARE等。
3.生态模型。
生态模型是生态水文学研究的关键环节，它可以模拟水生态系统的动态演化过程，包括物种多样性、能量流、物质循环、生产力等。
常用的生态模型有AQUATOX、RIBASIM、HEC-RAS等。
4.多媒体模型。
多媒体模型是水污染物迁移的重要工具，可以模拟水、土、空气等媒介中污染物的迁移和转化。
常用的多媒体模型有TOXSWA、EXAMS、SPREAD等。
河流生物栖息地评估研究进展
河流生物栖息地评估研究进展赵进勇董哲仁孙东亚中国水利水电科学研究院，北京，100038摘要：河流生物栖息地评估在河流生态修复中具有重要作用，通过栖息地评估可为河流生态修复提供基础信息和依据。
本文将河流生物栖息地评估方法分为水文水力学方法、河流地貌方法、栖息地模拟法和综合评估法四种类型，分别对各种方法的原理和特点进行了综述，最后，还讨论了各种评估方法的适用条件。
关键词：河流生态修复生物栖息地评估State of the Art in the Field of River Habitat AssessmentZhao Jinyong,Dong Zheren,Sun DongyaChina Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing,100038Abstract:River habitat assessment plays an important role in river restoration,through which fundamental information and basis can be supplied.The paper divided the methods of river habitat assessment into hydrological-hydraulic method,river geomorphology method,habitat modeling method,and integrated assessment method.Every method is summarized from the aspects of principle and characteristics,and the application limitation is also discussed in the end.Key Words:River Restoration;Habitat;Assessment1概述河流生态修复是一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在这种状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性（1）。
如何利用测绘技术进行水生生物栖息地调查与监测
如何利用测绘技术进行水生生物栖息地调查与监测测绘技术在水生生物栖息地调查与监测中的应用水生生物栖息地是指各种水域中供水生生物栖居、繁殖和生存的地方，包括河流、湖泊、海洋等。
保护和管理水生生物栖息地对于维护生态平衡以及保护物种多样性具有重要意义。
在水生生物栖息地的调查与监测中，测绘技术起着关键作用。
本文将探讨如何利用测绘技术进行水生生物栖息地调查与监测。
一、测绘技术在水生生物栖息地评估中的应用测绘技术能够为水生生物栖息地评估提供高精度的空间数据。
通过激光雷达测绘技术，可以获取水生生物栖息地的地形、地貌、植被等详细信息。
这些数据可以帮助科研人员了解水体的流动性、水深以及水生生物的分布情况，为生物栖息地的评估提供科学依据。
二、测绘技术在水生生物栖息地变化监测中的应用水生生物栖息地的变化对于生态系统的平衡有着重要影响。
利用测绘技术进行水生生物栖息地变化监测，可以及时发现变化趋势，防止不良的人为干扰。
卫星遥感技术可以提供大范围、高精度的数据，帮助研究人员观察水生生物栖息地的变化情况。
配合无人机技术，可以进行更为详细的观测和记录，提高监测的准确性和效率。
三、测绘技术在水生生物栖息地保护规划中的应用水生生物栖息地的保护规划是确保水生生物持续繁衍和生存的重要措施。
测绘技术可以为保护规划提供关键的数据支持。
通过对水生生物栖息地进行三维测绘，可以了解栖息地的空间分布和物理参数。
这些数据可以作为保护规划的基础，帮助决策者科学地确定保护区域范围、保护措施和管理政策等。
四、测绘技术在水生生物栖息地管理中的应用水生生物栖息地的管理需要依靠有效的测绘技术。
定位技术如全球定位系统（GPS）可以帮助管理人员精确地确定栖息地的位置，并进行实地调查。
利用地理信息系统（GIS）可以整合和管理各类空间数据，实现数据的共享和交流。
这些技术的应用可以提高管理人员的工作效率，确保对水生生物栖息地的管理和保护更加科学和精准。
五、测绘技术在水生生物栖息地修复中的应用在一些受到人类活动影响的水生生物栖息地中，测绘技术也可以发挥重要作用。
基于栖息地模拟的河道生态需水量多目标评价方法及其应用
2008年5月水 利 学 报SH UI LI X UEBA O 第39卷 第5期收稿日期:2007207219基金项目教育部新世纪优秀人才支持计划(6);清华大学基础研究基金(q 5)作者简介郝增超(),男,山东招远人,硕士生,主要从事水文水资源研究。
2z 5@文章编号:055929350(2008)0520557205基于栖息地模拟的河道生态需水量多目标评价方法及其应用郝增超,尚松浩(清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京 100084)摘要:本文提出基于栖息地模拟法的多目标评价法计算河道生态需水量,以加权可利用面积(W UA )最大和流量最小为目标,采用理想点法进行求解。
该方法综合考虑了生态用水和经济用水,提供了一个栖息地保护和经济用水相协调的最优河流生态需水量。
最后以鱼类作为指示物种,对新疆额尔齐斯河中游鱼类产卵期的河道生态需水量进行了计算。
计算结果表明,其生态流量为78m 3/s ,占该河段多年平均流量的74%。
该结果比直接采用栖息地模拟法计算的结果小,但该生态流量可以对河流栖息地提供足够的保护,且较好地协调了生态用水和经济用水的矛盾。
关键词:河道生态需水量;栖息地模拟法;多目际评价法中图分类号:X143;T V13112文献标识码:A 1 研究背景随着人们对河流水资源利用程度的不断提高,河水流量减少、水污染加剧以及生态恶化等问题逐渐涌现,河流生态需水量的研究也逐渐引起了人们的关注。
生态需水量的研究在概念上还存在着如生态需水、生态用水等用法,这些概念之间的区别和联系并不明确[1],而且也经常相互替代。
为了研究方便,本文所研究的生态需水是特指河道内流量(instream flow ),即在某一个特定河流或者河段保持现有水生栖息地和鱼群的足够水量[2]。
河道内生态需水量的研究方法主要有:水文学方法、水力学方法、栖息地方法和整体法等。
水文学方法有T ennant 法、7Q10法、RV A 法等,水力学方法有湿周法、R2CR OSS 法等,栖息地方法有(加权)有效宽度法、栖息地模拟法(Physical Habitat S imulation S ystem ,PH A BSI M )和河道内流量增加法(Instream F low Incremental Methodology ,IFI M)等,整体法有构筑模块法(BBM)法等。
浅水湖泊底栖动物栖息地模拟
浅水湖泊底栖动物栖息地模拟
易雨君1，杨雨风1，张尚弘2，周 扬1
( 1. 北京师范大学 水沙科学教育部重点实验室，北京 100875; 2. 华北电力大学 可再生能源学院，北京 102206)
摘 要: 为研究白洋淀水生生物栖息地适宜度，分别于 2016 年春、夏、秋 3 季进行了实地考察和采
样，结合野外观测和实验室测量得到环境和生物信息。基于 14 个采样点的数据，通过构建广义可加
中号: 1000-0860( 2019) 05-0090-07
Habitat simulationof benthic macroinvertebrates in a shallow lake YI Yujun1，YANG Yufeng1，ZHANG Shanghong2，ZHOU Yang1
Abstract: To explore the habitat suitability of aquatic communities in the Baiyangdian Lake，field investigations and samplings are done in the spring，summer，and autumn of 2016. The environmental and biological information are obtained combing in-situ measurements and in-lab testings. Based on data of 14 sampling sites，generalized additive models ( GAMs) are established to simulate and predict the distribution of macroinvertebrates. Using the Margalef index as a response variable，explanatory environmental variables are selected by stepwise regression，and model performances are evaluated by residual deviations. Finally，water depth，water temperature，ammonium nitrogen in sediment，organic matter in sediment，and biomass of submerged macrophytes are included in the optimized GAM. The response curves of the Margalef index to those five environmental factors showes that， the index have negative linear relations with water depth and ammonium nitrogen in sediment，positive linear relations with water temperature and organic matter in sediment，while a unimodal relation with biomass of submerged macrophytes. The prediction showes that a significant high correlation exist between the predicted values and measured values( Pearson Ｒ2 = 0. 847，P＜0. 001) ， with a low mean square error ( MSE = 0. 013) . The results confirm a good predicting performance of the optimized model. Keywords: macroinvertebrates; generalized additive model; environmental factors; habitat suitability evaluation method; Baiyangdian Lake; shallow lake
水环境国内研究方法
水环境国内研究方法随着人口的不断增加和工业、农业的发展，水环境污染问题日益突出，对我们的生态环境和人民生命健康造成了严重威胁。
因此，水环境研究成为了环境科学领域的一个重要研究领域。
本文简要介绍了国内水环境研究的方法。
一、水环境监测水环境监测是水环境研究的基础和前提。
国内主要采用的监测方法有现场监测和室内分析两种。
现场监测主要是通过采样器直接采集水样，并在现场进行分析，适用于需要及时监测水质的情况。
室内分析则是将采集的水样送往实验室进行分析，主要适用于需要精确分析水质指标的情况。
二、水环境模拟水环境模拟是通过计算机模型对水环境进行预测和分析，以便指导水环境管理和决策。
国内使用的模型主要有水环境数值模型和水环境生态模型两种。
水环境数值模型通过建立数学方程对水流、输运、扩散和反应等过程进行模拟，以预测水质及其变化趋势；水环境生态模型则是将水环境作为生态系统进行研究，探究生态过程与水质之间的关系。
三、水环境修复水环境修复是通过人工干预，改善受污染的水体，恢复其生态功能和水质。
国内一般采用的修复方法有物理修复、化学修复和生物修复。
物理修复主要是通过人工挖掘、分流、深化等手段改善水流条件，以减少污染物的沉积和滞留；化学修复则是通过添加化学物质，促进污染物的降解和转化；生物修复则是利用微生物、水生植物等生物资源，加速水体中有害物质的分解和吸收。
四、水环境管理水环境管理是指通过制定政策和管理措施，保护和改善水环境质量。
国内的水环境管理主要包括环境监管、污染源控制、水资源保护、水生态保护等方面。
其中，环境监管是保障水环境质量的重要手段，通过建立监测体系、加强执法监管等方式，确保水体水质符合国家标准和要求。
污染源控制是控制水环境污染的重要途径，通过加强对污染源的管控，减少污染物排放，达到污染治理的目的。
水资源保护则是保障水资源的可持续利用，主要包括加强水资源管理、推广节水技术等方面。
水生态保护则是保障水生态系统的完整性和稳定性，通过加强生态保护、生态修复等方式，促进水生态系统健康发展。
河流水环境的模拟分析与控制研究
河流水环境的模拟分析与控制研究引言河流是人类赖以生存的重要资源，不仅是生态系统的组成部分，而且是重要的经济和社会资源。
然而，随着城市化和工业化的不断加速，河流水环境日益恶化，成为城市可持续发展面临的重大问题之一。
因此，对河流水环境进行模拟分析与控制研究具有重要现实意义。
一、河流水环境模拟分析1. 模型建立对于河流水环境的模拟分析，必须建立可靠的模型。
常见的河流水环境模型有数学模型和物理模型。
数学模型是利用数理方法对河流水环境进行描述和预测的模型，常见的数学模型有动力学模型、水动力模型和水文模型等。
在实际应用中，往往需要结合不同的数学模型，建立综合模型，以满足不同的需要。
2. 参数估计为了使模型具有较好的预测能力，需要对模型中的参数进行估计。
参数估计的方法有经验公式法、试验法和统计学方法等。
其中，统计学方法是一种比较有效的参数估计方法，可以利用观测数据对模型参数进行估计，以提高模型的可靠性。
3. 外部影响因素在对河流水环境进行模拟分析时，需要考虑外部影响因素对河流水环境的影响，例如气候、降雨、水量变化、人为干扰等。
这些影响因素的作用通常是通过对模型中的边界条件进行设定来实现的。
二、河流水环境控制研究1. 污染源控制水污染是城市化和工业化的必然产物，在河流水环境控制研究中，污染源的控制是一项重要工作。
为了控制污染源的排放，可以采用法规、政策和技术等手段。
例如，加强工业管理、推广环保技术、加强环保宣传等。
2. 水资源保护水资源是河流水环境的重要组成部分，在城市化和工业化的发展过程中，水资源的保护和合理利用至关重要。
为了保护水资源，可以加强对水资源的监测和管理，推广合理用水技术和节约用水措施等。
3. 生态环境修复生态环境修复是对河流水环境进行控制的重要手段之一。
通过生态修复技术，可以恢复生态环境，提高水质水量，促进水生态系统的完整性和稳定性。
例如，对于被污染的河流进行植被恢复、沉积物清理和其他生态修复措施等。
水资源模拟方法的使用方法
水资源模拟方法的使用方法水资源是人类生存和发展的重要基础，而如何科学合理地利用和管理水资源，成为了现代社会面临的重要问题。
水资源模拟方法作为一种重要的工具和手段，被广泛应用于水资源管理和规划中。
本文将介绍水资源模拟方法的使用方法，包括模型选择、数据获取、参数设置和模拟结果分析等方面。
一、模型选择水资源模拟方法有很多种，如物理模型、统计模型、人工神经网络模型等。
在选择模型时，需要根据研究对象和研究目的来确定。
如果研究对象是一个具体的水库或河流系统，可以选择物理模型来模拟水文过程和水动力过程。
如果研究对象是一个大范围的区域水资源系统，可以选择统计模型或人工神经网络模型来建立水资源模拟模型。
二、数据获取水资源模拟需要大量的数据支持，包括气象数据、水文数据、地形数据等。
气象数据可以通过气象观测站、卫星遥感等途径获取，包括降水量、蒸发量、温度等指标。
水文数据可以通过水文观测站获取，包括河流流量、水位、水质等指标。
地形数据可以通过地理信息系统获取，包括地形高程、坡度、坡向等指标。
在获取数据时，要注意数据的时空分辨率和准确性，以保证模型的可靠性和精度。
三、参数设置水资源模拟模型需要根据具体的研究对象和研究目的来设置参数。
参数设置的准确性和合理性对模拟结果的准确性和可靠性有重要影响。
参数设置包括模型参数和初始条件参数两个方面。
模型参数是指模型中的各种系数和参数，如径流系数、蒸发系数等。
初始条件参数是指模型开始模拟时的初始状态，如水库水位、土壤湿度等。
参数设置可以通过实地观测和历史数据分析来确定，也可以通过试算和优化算法来求解。
四、模拟结果分析水资源模拟模型的最终目的是得到准确的模拟结果，以支持决策和管理。
模拟结果可以通过模型输出来获取，包括水文过程、水动力过程、水质变化等。
模拟结果的分析可以从多个方面进行，如时空分布、变化趋势、敏感性分析等。
时空分布分析可以揭示水资源的空间分布特征和变化规律，变化趋势分析可以预测未来的水资源供需状况，敏感性分析可以评估模型对参数变化的响应程度。
溪流大型底栖动物栖息地适合度模型的构建与河道内环境流量研究——以三峡库区香溪河为例
而 且在 法 国、德 国 、 日本 、捷 克 和英 国 等 ２ Ｏ多个
２ ０—４１ ０ ８０ — ４收稿 ，２ ０ — ５ １ ０ ８ ０ — 修 改 稿 ５收
＊ 国 家 自然科 学 基 金 重 点 项 目（ 准 号 ：３ ３ ０ ４ ） 中 国科 学 院知 识 创 新 工 程 重 要 和 国 家 重 点 基 础 批 ０ ３ １０ 、 批 Ｃ 一 ｗ ２ ）
算 河道 内最小 环境流 量提 供探 索性 研 究． 关 键词 栖息地适合度模型 加权可利用面积 河道内环境流量 大型底栖动物 香溪河 究 始 于国外 ，并且 先 后 提 出 了多 种核 算 方法 ，根据
其 机理 大致 可 以分 为 ４类 ：水 文 法 、水 力学 法 、栖
为 目前最 可 信 的评 价 方 法＿ ｊ 栖 息 地 法 中最 常 用 ５．
的是 河道 内 流 量 增 加 法 （ｎ ｔｅｍ ｌｗ ｉｃｅ ｎａ ｉｓｒａ ｆ ｎ ｒｍｅ ｔｌ ｏ ｍｅｈ ｄ ｌｇ ，Ｉ Ｉ ，该方 法 通过 将 大 量水 文 实 测 ｔｏ ｏｏ ｙ Ｆ Ｍ） 数 据 和特 定 水 生 生 物 （ 鱼类 、大 型 底 栖 动 物 和 大 如 型水 生植 物 等 ） 息 相 结 合 ，进 行 流 量 变 化 对水 生 信 生 物栖 息地 影 响 的评 价 ’Ｊ Ｉ Ｉ 法 不 仅 在美 国 ， ］． Ｆ Ｍ ｏ
麓 ，干流全长 ９ ｍ，流域 总 面积 ３ ９ ｍ 自然 ４ ｋ ０９ ｋ ，
落差 １ ４ ｍ，３条 主要 支 流 为古 夫 河 、高岚 河 以及 ５０
究 中 ，多数 以鱼类 作 为指 示 生物 ；但 在级 别 较 低 的 山 区 溪 流 中 ， 大 型 底 栖 动 物 的 多 样 性 高 于 鱼
我国河流生态需水研究进展及展望
中国科技期刊数据库 工业C2015年5期 137我国河流生态需水研究进展及展望张 凤 李 乐信阳市江淮水利水电工程建设监理站，河南 信阳 464000摘要：我国河流众多，河流环境问题严重制约着区域经济社会的发展。
河流生态需水是河流生态保护研究中的一个重要问题。
本文在总结目前河流生态需水研究内容、计算方法的基础上，结合我国河流生态需水研究历程及存在问题，预测我国未来河流生态需水的研究方向，并提出改进措施。
关键词：生态需水；河流；计算方法 中图分类号：X143 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)05-0137-021 引言 我国是一个河流众多的国家，据不完全统计，仅流域面积在1000平方公里以上的就有1500多条，而流域面积超过100平方公里的河流有5万多条。
我国主要的工业经济中心均是依河而建，河流的健康对我国社会经济发展具有重要意义。
河流生态需水作为河流健康保障的基石，目前已经受到水利部门的高度重视。
本文在对我国生态需水相关研究总结的基础上，分析存在的问题，对未来我国生态需水发展方向进行预测。
2 生态需水概念及内涵 生态需水是一个复杂的概念，至今国内外对其仍没有形成一个明确统一的定义，而是用诸如环境需水、生态用水、生态耗水等不完全相同、但又紧密联系的概念代替。
我国对生态需水的研究主要是从20世纪80年代初开始，不同的研究者由于对生态需水的研究对象、研究思路和技术手段不同，从不同的角度对生态需水进行了界定，如表1。
从表中可以看出，不同学者的出发点和研究方向不同，给出的定义也就有所差别，但是普遍接受的广义生态环境用水定义为“维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等”；狭义的生态环境用水定义为“为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量”。
从生态需水的概念中，可以看出生态需水的基础是保障生态系统的可持续发展。
3 系统需水、河口盐碱水系统需水等方面。
干旱区内陆河漫溢型生态用水调控的模拟分析
干旱区内陆河漫溢型生态用水调控的模拟分析引言随着气候变化和人类活动的影响，干旱区内陆河流域的生态环境面临着严重的水资源短缺和生态系统退化的挑战。
为了保护和恢复干旱区内陆河流域的生态系统，开展可持续的水资源管理和生态用水调控是至关重要的。
本文将使用模拟分析的方法，探讨干旱区内陆河漫溢型生态用水调控对流域水环境和生态系统的影响。
方法数据准备首先，我们需要收集和整理干旱区内陆河流域的气象、水文和生态环境数据。
这些数据包括降雨量、蒸发量、河流流量、水质指标等。
同时，还需要获取流域的地形地貌和土地利用数据。
模型建立接下来，我们将建立干旱区内陆河流域的模拟模型。
模型可以基于物理原理或者统计方法进行建立。
在本文中，我们选择基于物理原理的分布式水文模型。
模型参数估计为了保证模拟的准确性，我们需要根据实际观测数据来估计模型的参数。
这些参数包括土壤水分保持能力、产流参数、渗透系数等。
场景设计我们将设计不同的场景来模拟不同的生态用水调控策略。
这些策略包括增加生态用水的供给量、改变供水时机和水质要求等。
模拟分析通过运行模型，我们将模拟不同策略下的流域水文和生态环境变化。
我们将关注以下几个指标：河流流量、土壤湿度、水质指标、生态系统健康状况等。
同时，我们还将比较不同策略下的水资源利用效益和生态系统服务价值。
结果分析最后，我们将对模拟结果进行分析和解释。
通过对不同策略下的结果进行对比，我们可以评估干旱区内陆河漫溢型生态用水调控的效果。
同时，我们还可以探讨适应性调控策略和管理措施。
结论通过模拟分析，我们可以定量评估干旱区内陆河漫溢型生态用水调控的效果，为流域水资源管理和生态环境保护提供科学依据。
同时，我们还可以为干旱区内陆河流域的可持续发展和生态恢复提供决策支持。
然而，本研究还存在一些限制，例如模型的参数估计精度和数据的不确定性等。
因此，我们还需要进一步完善和验证模型，提高模拟结果的可靠性。
参考文献1.Smith, J. et al. (2015). Analysis of ecological water requirements forsustainable water resource management in the Murray-Darling Basin, Australia.Environmental Science & Policy, 53(1), 104-115.2.Chen, X. et al. (2019). Model-based analysis of integrated waterresources management strategies under changing climate in the Heihe RiverBasin, China. Journal of Hydrology, 575(1), 648-661.3.Li, Y. et al. (2020). Assessing the ecohydrological effect of waterallocation policies using a distributed hydrological model in an arid area ofNorthwest China. Science of The Total Environment, 711(1), 135130.。
栖息地适宜度评价方法研究进展
栖息地评估程序 （ Ｈ Ｅ Ｐ ）中率先提出，并 已得到广 泛应 用 ｐ Ｊ 。栖 息地 适 宜度 曲线 是物 理栖 息地 特征 与 物种在该条件下生存质量的定量描述。该法被全球 愈９ ０ ％的鱼类 栖息地 模 型所采 用 ， 其 中应用 最广 泛 的Ｐ Ｈ ＡＢ Ｓ Ｉ Ｍ［ 。 ７ Ｊ 模 型 就采 用 了此种方法 。
栖 息 地 定 量 的经 典 方 法 是 栖 息 地 适 宜 度 指 数 法 （ ＨＳ Ｉ ）。栖 息地 适 宜度指 数 （ Ｈａ ｂ ｉ ｔ ａ ｔ Ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ） 用 来定 量生 物对 栖息 地偏 好与 栖息地 生境 因 子 之间 的关 系 ，该 方法 由美 国鱼 类及 野生动 物署 在
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ５ ） ： ８ ８ ７ － ８ ９ ３ ．
栖 息 地模 拟 法 被 认 为 是 迄 今 为 止 生 态 需 水 计 算 方 法 中最 复 杂 和 最 具 科 学 依 据 的方 法 。栖 息 地
１ 栖 息 地 适 宜 度 指数
引用格式 ：易雨君 ，程曦 ，周静．栖息地适宜度评价方法研究进展［ Ｊ ］ ． 生态环境学报， ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ５ ） ： ８ ８ ７ ． ８ ９ ３ ． ＹＩ Ｙｕ ｊ ａ ｎ ， Ｃ ＨＥ ＮＧ Ｘｉ ， Ｚ ＨＯＵ Ｊ ｉ ｎ ｇ ． Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｈ ａ ｂ ｉ ｔ ａ ｔ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ［ Ｊ ］ ． Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ
生态环境需水量理论与方法研究及实例分析
河海大学硕士学位论文生态环境需水量理论与方法研究及实例分析姓名：董岚申请学位级别：硕士专业：水利工程指导教师：姜翠玲;刘洪林20060301河海大学硕士学位论文生态环境需水量理论与方法研究及实例分析图卜ｌ太子河流域水系图１．３研究内容与技术路线１．３。
１研究内容生态环境需水量理论与方法研究和辽阳市河道外生态环境需水量计算两个方面。
（１）生态环境需水量理论与方法研究生态环境需水理论与方法研究包括两个方面：①生态环境需水概念的界定与分类；②河道外生态环境需水的计算方法。
（２）辽鼾市河道外生态环境需水量计算辽阳市河道外生态环境需水量计算包括三个方面的内容：①水土保持生态环境需水的计算：②林业生态工程生态环境需水的计算：⑧城市生态环境需水的计算。
１．３．２技术路线本研究的技术路线如图１－２所示。
河海大学硕士学位论文生态环境需水墩理论与力法研究驶实例分析基地，必众年工农业生产和人民生滋提供大量优艨本材，全市９７５．４ｋ船２的橼分中，人工林３２２．９ｋｍ２，林木蓄积嚣６１．０５万舻，以落时松、杨树、刺槐为主，其中落时松１２０．５ｋｆｆ，蓄积量２９．４万０：天然林４５２．５ｋｍ２，蓄积量４５．３万ｍ３，以柞树、油松为主，其中柞树３７０，ｌｋ鑫，蓄积量３０＋５７／茁，渡松７７ｋｍ：，誉移｛繁疆．８７Ｙ舻。
２．１．４气候、水文辽阳市地处辽东半岛北部腹她，西南边陲距渤海岸７０ｋｍ，东南边界距黄海岸ｌＯＯｋｍ，宏褒气籁受海洋影噻较大，全每气搂温泰、淫瀚、霾季分羁。
套季嚣暖浚，瀑疆乡囊，多西南风，蒸发最大，日照时间较长，易春旱。
疑季炎热多雨：盛行东南风，湿度大，降水集中，时遇北方气流，多有强对滤天气。
秋攀降温缓慢，多晴朗天气，凉爽湿润，其有“一场获蔼一场凉，三场蠢露～场霜”之特赢。
冬季寒冷期长，箨承多，严寒予澡。
蓬２－Ｉ辽麓枣缄涎遮澎窝气候特征辽阳媳区因地貌形态差异，其气候特征亦各不相同。
温带湿润性季风气河海大学硕士学位论文生态环境需水量理论与方法研究及实例分析图２—２辽阳市土地利用现状２．３．３社会经济发展辽阳市位于辽东半岛城市群的中部，具有２４００多年的历史。
丁坝间距对改善水生生物栖息地作用的数值模拟
丁坝间距对改善水生生物栖息地作用的数值模拟马冰;张新华;张小霞【摘要】用于航道整治的丁坝在发挥束水攻沙整治作用的同时,也会因丁坝影响范围内的水沙结构和河床形态改变而造成水生生物栖息地的适宜性变化.常用的水生生物栖息地模拟模型(River 2D)因缺乏泥沙(推移质和悬移质)运动和河床变化模块,难以直接用来评价丁坝对栖息地的影响.为此,以岷江支流锦江穿过成都华阳镇河段为研究对象,采用水沙耦合的二维浅水模型,结合河道内流量增加法(IFIM)构建栖息地模拟模型.分析双丁坝在不同间距时,河道水沙运动结构、水生生物栖息地适宜性指数分布(HSI)和栖息地加权可用面积(WUA)的变化规律;同时从模拟成果中进一步得到能使WUA值有所提升的最佳丁坝间距,为航道建设或河道生态修复提供一定借鉴.%Spur dikes applied to channel regulation had its own effect on sand scouring and flow contraction.The spur dike,meanwhile,has changed the habitat of aquatic owing to changes in water and sediment structure along with channel morphology of surrounding streamway.However,normal simulation model of aquatic habitat (River2D) due to lack of sediment movement and river bed variation module,cannot be directly used to evaluate the effects of spur dikes on habitat.Thus,the Min-jiang River tributary of the Jin-jiang river through Hua-yang town of Chengdu city was taken as a case study,two-dimensional shallow water model was used to coupleg with water and sediment,combining with instream flow incremental methodology (IFIM) are provided to simulate the variations of aquatic habitat.Analysis of double groins in different space,the change rules of the structure of water and sediment movement,the aquatic habitatsuitability indices (HSI) and weighted usable area of habitat (WUA);at the same time,the optimal spur distance which can improve the value of WUAis obtained from the simulation results,and make certain recommendations for the channel construction or ecological restoration.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)027【总页数】8页(P93-100)【关键词】栖息地模拟模型;双丁坝间距;加权可利用面积【作者】马冰;张新华;张小霞【作者单位】四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TV863近年来，随着对城市河流规划和整治力度的加强，各类水利工程在改善河道的同时，也不可避免地对周围水域的生态环境造成了一定的改变。
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河道内生态需水研究中的栖息地模拟方法陈庆伟1，齐珺2（1. 水利部综合事业局，北京 100053；2. 北京市环境保护科学研究院，北京 100037）摘要：本文主要介绍了生态需水计算中的栖息地模拟法，栖息地模拟法是根据指示物种所需的水力条件确定河流流量，目的是为水生生物提供一个适宜的物理生境。
代表方法包括IFIM 法(Instream Flow Incremental Methodology)，CASIMIR法（Computer Aided Simulation Model for Instream Flow Regulations）等，其中IFIM应用最为广泛。
IFIM法利用水力模型预测水深流速等水力参数，然后与生境适宜性标准相比较，计算适于指定水生物种的生境面积。
关键词：生态需水；IFIM；栖息地模拟Habitat simulation of the research of Instreamenvironmental flowChen Qingwei1, Qi Jun2(1. Bureau of Comprehensive Development, MWR, Beijing 100053;2. Beijing Municipal Research Institude of Environmental Protection, Beijing 100037) Abstract: Habitat simulation is a way to determine the stream flow which based on required hydraulic conditions of indicated species. The purpose is to provide a suitable physical habitat for the aquatic. Representative methods include IFIM (Instream Flow Incremental Methodology), CASIMIR (Computer Aided Simulation Model for Instream Flow Regulations). IFIM is the most widely used one. IFIM employs hydraulic models to predict the hydraulic parameters, then compare it to the criteria of suitable habitat, and calculate suitable habitat area for indicated species.Keywords:Environmental flow;IFIM;Habitat simulation1 引言河流除生活用水、工业用水、农业灌溉、航运、泄洪等功利性功能外，还有一类重要的功能，那就是生态环境功能，如水生生物和珍稀物种的生存、补充土壤水分、纳污等。
水是维持河流系统和谐结构和使之发挥正常功能的介质和动力[1]。
河流系统功能通常包括生态功能、环境功能和资源功能等。
维持和保护河流生态环境平衡，就是要在水资源开发利用过程中，把河流系统作为一个有机整体，兼顾河流的经济、环境和生态功能，使三者协调发展[2]。
然而，长期以来人们对河流水资源的开发利用集中于农业、工业和生活等方面的需要，对维护河流生态环境平衡所需要的水量没有给予足够重视，过量的开发河流水和占用水资源的生态空间，使河流系统的结构和功能遭到破坏，加速了水资源危机，致使生态环境恶化。
针对这一事态，国内外一些学者便展开了对河流生态需水量的研究，并取得了一些进展。
生态需水的概念有不同的表示方法，包括：河道内流量（Instream flow）、环境流量（Environmental flow）、生态流量（Ecological flow）、最小流量（Minimum flow）、生态需水（Ecological water requirements）、环境需水（Environmental water requirements）、河道流量目标（River Flow Objectives）。
各种表示方法的内涵相似，研究思路和方法也大体相作者简介：陈庆伟（1977-），男，河南周口人，工学博士，主要研究方向：水资源管理. E-mail: cqw@仿。
国外大多用河道内流量表示生态需水，特别是在北美地区，都统一称为河道内流量。
英国大多用河道流量目标表示生态需水，另外几种表示方法是用较少，只是部分学者曾经使用过。
国内一般称为生态需水，国外并没有完全相同的表示方法。
河道生态需水，是指维持水生生物正常生长及保护特殊生物和珍稀物种生存，以及保护和改善河流水质、维持河流水沙平衡、水盐平衡和河口地区生态环境平衡所需的水量[3]。
河流生态需水研究是建立在对河流生态系统结构认识的基础上，在保证河流生态系统的完整性或者可允许程度上的退化前提下，分析河流生态系统的外部可供水量以及河流生态系统的需水量。
简言之，河流生态需水也就是分析应该为下游河道和河漫滩预留多少水，以维护河流生态系统的健康。
生态需水的研究始于20世纪40年代的美国西部，到了上世纪70年代，由于相关法律法规的颁布以及建坝高潮的到来，生态需水的研究也相应的发展迅速。
80年代，澳大利亚、英国、新西兰和南非等国在该方面的研究开始出现。
而在东欧、拉美、非洲和亚洲，该方面的研究较少[4]。
国外对生态需水的研究主要集中在河流生态系统，而对其他生态系统需水的研究较少。
国内对生态需水的研究则处在起步性阶段，定性的研究较多，从野外试验或机理角度的研究较少。
目前，有将近50个国家开展了生态需水量的研究，大概有200多种研究方法，这些方法可归为四大类：水文学法、水力学法、栖息地模拟法和整体分析法[5]-[6]。
其中，水文学方法应用最广泛，几乎应用到了世界上所有的地方，Tennant法及其改进方法是其中最有代表性的方法。
但水文学方法缺乏与生态系统的联系，并且其在不同地区的适应性还有待进一步研究。
以流量增加法（Instream flow incremental methodology, IFIM）为代表的栖息地模拟法是另一种应用较为广泛的方法，主要应用于北美和欧洲的发达国家。
整体分析法（Holistic methodology）主要用于南非和澳大利亚，该方法较为适合资料较为缺乏，生态需水和水资源配置研究处于起步阶段的发展中国家。
栖息地模拟法起源于上世纪90年代，上述方法都是其前身。
栖息地模拟法在水文、水力和生物相应数据的基础上，分析不同流量条件下目标生物栖息地的质量和适宜性[7]。
栖息地模拟法首先要模拟不同流量条件下的水力变量（深度、流速、底质、覆盖物和剪应力等），模拟结果还要与栖息地目标生物的生命周期和活动规律等因素相关联，并用季节性栖息地适宜性指数曲线来表示，而后根据目标生物的流量——栖息地曲线预测生态需水量。
2 栖息地模拟法栖息地模拟法是根据指示物种所需的水力条件确定河流流量[8]，目的是为水生生物提供一个适宜的物理生境。
因为生境方法可定量化，并且是基于生物原则，所以目前被认为是最可信的评价方法，代表方法包括IFIM法(Instream Flow Incremental Methodology)，CASIMIR 法（Computer Aided Simulation Model for Instream Flow Regulations）等，其中IFIM应用最为广泛[9]。
迄今为止，IFIM法被认为是生态需水计算方法中最复杂和最具科学依据的方法，并且IFIM法还促成了几种类似方法的出现。
历史上曾经出现过60种左右的栖息地模拟方法，使得该方法称为仅次于水文学方法的生态需水计算方法，但是大多数仅仅在某些区域有少量运用，而没有进一步发展。
2.1 IFIM法IFIM是一种解决问题的概念与方法，增量(Incremental)意指逐渐增加流量以探讨系统的逐步反应。
IFIM 是20世纪70年代，美国渔业及野生动物署(U.S. Fish and Wildlife Service)为了保护鱼类栖息地及其种群结构所发展的方法[9]，到80年代各州广泛采用作为计算各种鱼类所需的流量。
IFIM 最初应用在鱼类及底栖无脊椎动物，主要是在美国西北部各州的冷水性河系。
直到最近几年，才将此方法扩展到低海拔，温水性河系，以及应用在河岸植物和河道内鱼类活动。
IFIM 法利用水力模型预测水深流速等水力参数，然后与生境适宜性标准相比较，计算适于指定水生物种的生境面积。
该法不仅可用于水生生物需水评价，也适用于景观、娱乐等功能需求。
宏生境与微生境被综合考虑，共同来确定指示生物的适宜性面积，宏生境因素包括流量状态、河道结构、水温、水质4个方面，微生境因素包括水面高度、流速、基质和河面覆盖等。
PHABSIM 模型是根据河道水流增量法(Instream Flow Incremental Methodology ，简称IFIM)概念架构而建立的模型，主要包括两大部分：水动力模型(Hydraulic Model)与栖息地模型(Habitat Model)。
水动力模型由IFG4，MANSQ ，WSP ，STGQS4 和HEC-2五个水力模拟程序组成；栖息地模型由HABTAT ，HABVQE ，HABTAV ，HABTAM 和HABVD 五个栖息地模拟程序组成[10]。
PHABSIM 模型是IFIM 法中最典型的模型，PHABSIM 模型首先将河道断面按一定步长分割，确定每个部分的平均垂直流速、水位高程、基质属性和河面覆盖类型等。
然后调查分析指示物种对这些参数的适宜要求，绘制环境参数的适宜度曲线，根据该曲线确定每个分隔部分的环境喜好度即水位喜好度、小流速喜好度、基质喜好度、河面覆盖喜好度。
最后根据计算每个断面、每个指示物种的总生境适宜性将其称作权重可使用栖息地面积(Weighted Usable Area ，简称WUA)[11]。
重复计算不同流量下的WUA ，绘制成WUA 流量曲线，它能显示出流量变化对指示物种的某个生活期的影响，代表性曲线在低流量处具有一个最大值，其常作为水资源规划的依据而使用。
该法是基于以下假设建立：①水深、流速、基质和覆盖物是流量变化对物种数量和分布造成影响的主要因素；②这些因素相互影响，共同确定河流微生境条件；③河床形状不随流量变化而改变；④WUA 与物种数量之间存在一定比例关系。
以PHABSIM 模型进行河川栖息地仿真及分析时，首先须执行水动力模型计算各种流量的水位以及横断面各分区的流速分布，然后透过栖息地模型中水生生物的栖息地适合度曲线找出横断面各分区的流速及水深所对应的栖息地适合度指数[7]，便可求得研究河段的权重可使用栖息地面积(WUA)如下：[]i i ii i A C f D f v f WUA .)(),(),(∑=，式中i A 为研究河段第i 分区的底床面积，)(),(i i D f v f 及)(i C f 分别为第i 分区的流速、水深及底质适合度指数，f 是由这三个指数组合而成的栖息地适合度。