生态水力半径法计算河道内生态需水量研究_吴春华
水资源优化配置——生态用水研究
生态用水研究
目录
1 生态用水的概念及分类
2生态用水核算方法
3生态用水量与水资源总量的关系
4水资源规划中如何配置生态用水量
1生态用水的概念及分类
1生态用水的概念及分类
1.1相关概念辨析
(1)生态需水 (Ecological water demand/requirement)生态需水 是指维持一定空间范围健康的生态系统的结构和过程所需要 的需水量，也可以看作是理想的生态用水量，需要生态环境 保护规划和大量翔实的数据资料来进行推算。 (2)生态系统用水(Water for Ecosystem)生态系统用水主要是为 了保持生态系统特定的功能，维持生态系统价值在一个低风 险水平上所需水量。 (3)河道内流量 (Instream Flow) 河道内流量指维持河道生态价 值在可接受水平的河道用水量，是国外特别是美国常用的一 个概念。它包括保护鱼类和野生生物栖息、迁徙、繁殖用水; 户外休闲活动用水;航运、发电、净化环境、入海水量保持用 水;河岸植被、洪泽湿地用水等。
以上仅代表个人观点，
谢谢观看！
1.4生态用水的分类
1.4.3按照生态要素的三级分类 无论是河道内还是河道外，微观生态用水都可以按照生态环境要素进行逐个 分类并进行具体的计算。 河道内生态用水分类：河道基本径流量，地下生态水位，湿地用水，蒸发、 渗漏用水。 河道外生态用水分类：城市生态用水，植被建设用水（主要是水土保持用水 和防护林用水）。
QL=JF
式中，QL城市绿地生态用水量 ; J为绿化用水定额;F为绿化覆盖面积。 城市水面因其没有人工取水，水面相对固定，可采用水面蒸发直接计算。
QS=（Ei-Pi）S/1000
式中，Qs为城市水面生态用水量;Ei,Pi 为城市的蒸发和降雨量; S为城市的水面 面积。
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。
基于生态水力半径法的瑞丽江河道内生态需水量估算
基于生态水力半径法的瑞丽江河道内生态需水量估算
赵璀
【期刊名称】《云南水力发电》
【年(卷),期】2022(38)6
【摘要】从保护瑞丽江流域特有珍稀、濒危鱼类的角度出发,根据瑞丽江流域的水资源特性,采用生态水力半径法对瑞丽江进行河流生态需水量研究:利用戛中水文站的实测流量资料,建立Q~R关系,计算了瑞丽江河道内生态需水量,枯期最小生态需水量20.1m^(3)/s;汛期最小生态需水量63.2m^(3)/s。
从而推求出龙江水电枢纽工程汛期下泄流量不应小于47m^(3)/s;枯期下泄流量不应小于15m^(3)/s,以满足水生生物生存繁衍所需的基本生态需水量。
【总页数】3页(P9-11)
【作者】赵璀
【作者单位】云南省德宏州水利电力勘察设计院
【正文语种】中文
【中图分类】Q145.1;Q178.1
【相关文献】
1.湿周法估算河道内最小生态需水量的理论分析
2.河道内生态需水量估算的生态水力半径法
3.湿周法估算巴音河河道内最小生态需水量
4.生态水力半径法计算河道内生态需水量研究
5.基于生态水力半径法的贾鲁河生态需水量计算
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生态需水概念及国内外生态需水计算方法研究
在保证水生态安全 、确保区域水 属等毒 害物质 的废水排人污水处理厂 划则更体现 了事前 规划和可持续发 展的 资源平衡的前提下 ， 要优水优用 ， 充分 进行 混 合 处 理 。 利用水源地优质水资源 ， 开发矿泉水 、 桶装水 、 纯净 水等 相关水产业 。 合理分
平衡 。 ５ ． 加 大科 技 创 新 ， 开 发 新 水 源
河道 内生态需水量包括河道及连 的 需 水 量 。 通 的湖泊 、湿地 、洪泛 区范 围内的陆
地， 其 生 态 需水 量 由 以 下 方 面 组成 ： 维 持 水 生 生 物 栖 息 地 生 态 平 衡 所 需 水
美 国维吉尼亚地区的河流中证实 ： １ ０ ％的
年 平 均流 量 是退 化 或 贫瘠 的栖 息地 条
化 配置。 根据生态城市建设 的要求 ， 制 施排污许可证制度 ，科学合理地限定 之路 。而水资源规 划是建设生态城市 中 定生态补偿 方案。同时可适 当收取水 污染源污染物允许排放浓度和排放总 重 要 的一 环 ， 亦 是 基 础 的一 环 ， 对 区 域 生
源保护税或接受 来 自各方 捐款 ，建 立 量 ，实 行 污 染 源 浓 度 和 总 量 双 达 标 控 态 环 境 保 护 和 社 会 经 济 发 展 具 有 积 极 的
明晰水权 ，保证合理 配水及方案 批 、 发放及监督管理 ， 削减污染物排放 等方 面。
实施 ； 以合理 的水价机制为手段 ， 建立 总量 。所有建设项 目必须进行环境影 水 资源保障体系 ，实现区域水 资源优 响评价 ， 严格把关 后方可实施 。 坚持实
生态城市是现 代化城市发展 的必 然
生态需水量。 ④水生物基流法 ， 美 Байду номын сангаас和 流 量 和 某 个 物 种 有 效 水 面 宽 度 的 关
生态环境需水量评估方法与例
生态环境需水量评估方法与例*
首先评价了生态环境需水量概念内涵,包括概念的界定、生态环境水的组成结构和需水特点.在此基础上,提出了生态环境需水量分级和计算方法.以黄淮海地区为研究实例,估算了研究区生态环境现状用水量、最小需水量、适宜需水量,并计算了相应的缺水量.然后根据相关的规划,对未来的水平年2010年,2030年和2050年生态环境需水量进行了预测.结果显示,随着功能设定的不同,水资源参照平台的差异,最小和适宜生态环境需水量不同,相应的缺水量也会产生差异.研究表明,黄淮海地区最小生态环境需水范围在2.84×1010～1.02×1011m3,适宜需水量范围在 6.45×1010～1.78×1011m3,最小需水时的缺水量范围为9.1×109～2.16×1010m3之间,适宜需水时的缺水量范围为3.07×1010～7.53×1010m3之间.通过不同的缺水量数值,可以安排配水的优先*.三个预测年的生态环境需水量范围分别为4.49×1010～
1.73×1011m3,5.99×1010～
2.09×1011m3和7.44×1010～
2.52×1011m
3.
崔保山,刘静玲(*师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室,*,100875)。
生态水力半径法计算河道内生态需水量研究
3. 1 计算生态水力半径 已有资料表明 ,裂 腹鱼亚科 鱼类 主要分 布在 海拔 3 000 m
以上的冷水性高原湖河及黄河 、长江上游干 支流水域 。其 抗缺 氧 、耐低温的生物学 特性 使其在 高原水 域的 分布 较为广 泛 ,长 期的水域隔离演化 ,形成 了具高 原特异 性的 鱼类 区系分 布 ,对 高原咸淡水系的生态平衡具有深远意 义 。一般而言 ,栖息 在咸 水湖泊的裂腹鱼亚科鱼类 (如青海湖裸鲤 )具有生殖洄游习性 , 即到繁殖季节时 ,成 年个 体洄游 至入湖 淡水 河流 进行产 卵 ,结 束产卵后又返回咸水湖泊 ,其生 长发育始终依赖 咸水湖泊 的生 境 。但是 ,分布在江 河及 其支流 的裂腹 鱼亚 科鱼 类其生 长 、发 育和繁殖始终在淡水 中进行 ,在 环境适 宜 、河水 流量 无季节 性 变化时 ,常就 近选 择 水流 缓慢 、水质 清澈 、多沙 砾的 水 域中 产 卵 。如中华裂腹鱼和重口裂腹鱼略具生 殖洄游习性 ,即就 近无 法找到适宜的产 卵 场时 ,进 行短 程 洄游 选 择更 适宜 的 产卵 场 地 。而其他研究区裂腹鱼 亚科鱼 类 并未生 殖 洄游习 性 。产 卵 场多在河道水深为 1 m 左右 的缓 流处 ,水底 多卵 石或沙 砾 ,水 温 10 ℃左右 [2 - 3 ] 。
n水力坡度j和过水断面的平均流速v表示出来其中糙率和水力坡度是河道本身的水力学参数即河道信若将过水断面平均流速赋予生物学意义即上文所述的生态流速如鱼类产卵洄游的流速生态作为过水断面的平均流速那么此时的水力半径就具有生态学的意义了即生态水力半径然后再用这个生态水力半径来推求该过水断面的流量即为可以满足河流生态功能如鱼类洄游所需要的生态流量进而可得到保持河流基本生态功能如满足水生生物及鱼类洄游所需的生水量研究
河道内最小生态需水量计算
《江河流域规划环境影响评价规范》 （SL45－2006）
• 附录C 河道内生态需水量计算 • 规范规定了生态需水的计算内容、计算原 则和目前较成熟的计算方法。
附录C
河道内生态需水量计算
• 1、计算内容： • 河道内生态需水量主要包括河道生态基流、 河流水生生物需水量和保持河道水流泥沙 冲淤平衡所需输沙水量等。 • （河道内生态需水包括河道与河口生态需 水，不包括与河道无水力联系的湖泊补水 量）
北方河流生态基流指标原则上不应小于多年平均流量的10枯水时段不应低于同期流量均值的20对生态需水量的确定原则上按多年平均流量的1020确定季节性河流或干旱地区应在保护现状生态用水量的基础上适当增加用水量引水枢纽萨兰河倒虹吸古河倒虹吸恰里卡尔水电站和扬水站五座建筑物主体结构基本完好但由于自然老化各战争毁坏结构表面有磨损剥蚀弹坑及麻面有些上部结构破坏严重
实例2 内蒙某调水工程
• 4、河道内生态需水计算： • （1）最小下泄流量：
实例2 内蒙某调水工程
• （2）满足水环境用水：
实例2 内蒙某调水工程
• （4）最小流量取值： • （5）评价
实例3 新疆某调水工程
• 1、工程任务：跨流域向城市、工业、生态供水 • 2、工程规模：水源水库库容为2100万方 调节 性能为不完全年调节。 • 3、生态保护目标：下游天然河谷林、保护区、保 护鱼类、重要生境产卵场、河口湿地等。 • 4、水资源配置：
水资源综合规划专题研究
• 计算思路：针对不同分区的河流，生态需 水最小、适宜、理想三级指标 • 计算方法：水文学法 采用90%保证率最枯 月平均流量法。 • 统计分析典型河段多年天然最枯月平均流 量，提出全国各分区河道最小、适宜和理 想生态环境需水量。
对生态需(用)水研究的几点看法
对生态需〔用〕水研究的几点看法摘要：研究河流或流域的生态需〔用〕水是当前水利科研的热点，“人类用水应当考虑其它生物的用水需求〞的理念已经被河流管理者广泛接受并逐渐应用于实践。
但目前的研究根本概念较为混乱，研究成果难免会引起误导。
关键词：生态用水生态需水研究河流或流域的生态需〔用〕水是当前水利科研的热点，“人类用水应当考虑其它生物的用水需求〞的理念已经被河流管理者广泛接受并逐渐应用于实践。
但目前的研究根本概念较为混乱，研究成果难免会引起误导。
1、生物群是生态需〔用〕水的主体生态学最早起源于生物学，主要研究“生物及其环境的相互关系〞，即它是一门研究生物的生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的学科。
生态学进一步开展提出了“生态系统〞概念，它的涵义是“由生物与环境相互作用构成的整体〞。
在一定时空范围内，生物成分和非生物成分通过彼此间不断的物质循环、能量流动和信息传递，相互联系，相互影响，这样共同形成的一个生态学功能单位，叫做生态系统。
生态系统包括4大组分：生产者〔主要是绿色植物〕、消费者〔包括食草动物、食肉动物、杂食动物、寄生动物、腐食动物等〕、分解者〔主要是细菌和真菌〕、非生物环境〔是生物赖以生存的物质和能量的源泉及活动的场所，即生物的栖息地、繁殖地和迁徙地〕。
生态系统的核心组分是包括生产者、消费者和分解者在内的生物群落。
从上述的根本概念看出，“生态系统〞至少反映两层涵义：〔1〕特别强调生物是系统的主体，而研究生态系统的目的是希望生态系统中生物群落之食物链能够正常运行、生物群落能够正常演替。
〔2〕人是生态系统中生物群落的一员。
因此，所谓生态需〔用〕水，用户主体是包括人在内的生物。
这样看来，目前在进行流域生态需〔用〕水研究时，把人类需〔用〕水排除在外显然存在一定问题。
所谓流域生态用水，应该指全流域范围内所有生物〔包括人类、植物和其它动物〕繁衍生息所使用的水，其中，人类用水占相当大局部。
按此推论，显然违背了人们提出生态需〔用〕水概念的初衷。
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
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。
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。
生态用水的估算方法研究和问题探讨
第26卷 第2期2008年6月干 旱 气 象AR I D METEOROLOGYV o.l 26 N o .2June ,2008文章编号:1006-7639(2008)-02-0012-05生态用水的估算方法研究和问题探讨张 杰,高雪峰,王润元(中国气象局兰州干旱气象研究所,甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,甘肃 兰州 730020)摘 要:针对/生态用水0概念及使用混乱的现象,本研究对生态系统的需水、用水的概念进行描述和界定,并对背景和研究状况进行了综述,提出了不同生态系统的用水估算方法。
在此基础上,提出了目前生态用水的相关研究中存在的问题,以及在生态用水的机理上研究方面的可能突破。
最后讨论了在全球气候变暖、水资源亏缺的背景下,生态用水的时间变化及与之相应的水资源供需平衡问题将会成为关注的热点问题。
关键词:生态用水;估算方法;问题探讨;展望中图分类号:P333.1 文献标识码:A收稿日期:2008-03-10;改回日期:2008-05-08基金项目:2008年中国气象局气候变化专项、甘肃省自然科学基金(3ZS051-A25-011)资助作者简介:张杰(1974-),女,甘肃民勤人,助理研究员,在读博士,主要从事陆面过程、边界层的研究及陆气相互作用的遥感反演研究.E-m a i :l gs-zhang ji e @引 言水资源分布的时空差异和人类活动的影响,使得区域或全球性的水资源供需矛盾突出。
由于认知的问题,传统的水资源管理模式是以满足经济需水为目标,严重忽视了水资源消耗大户生态系统的需求,从而付出了使生态环境质量遭受破坏的巨大代价[1]。
近年来,随着生态系统功能的损失和紊乱日趋严重,人们才认识到地球生命支持系统的承载能力问题和生态系统的健康问题,提出了生态需水的概念[2]。
生态需水是保证生态系统的生物、物理、化学平衡,使其最大程度发挥效益功能,提供最优的生态服务,并始终处于良性循环状态下的维持生态系统和谐稳定的最小用水量,简言之,就是生态系统需要多少水就提供多少水。
调水工程河道内生态需水量研究及实例分析
调水工程河道内生态需水量研究及实例分析吴春华轩晓博（黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003）【摘要】生态需水的研究已成为国内外地球科学领域普遍关注的一个热点问题。
南水北调西线工程调水河流生态需水量的计算也是调水规模论证的基础。
在对生态需水相关理论进行概括总结的基础上，应用国内外较为成熟的水文学和水力学方法，对西线调水工程的河道内生态需水量进行了分析计算，并根据南水北调西线工程调水区独特的生态环境保护目标，考虑主要保护两岸植被及河道内的水生生物，且结果能满足维持河流生态系统健康的需要，选取针对性的方法对河流生态需水量进行了分析与计算。
结果表明：为满足不同保护对象对生态环境需水的要求，调水河段生态环境需水采用各月生态环境需水的外包线，即3～6月为4 m3/s～55m3/s，7～2月为2 m3/s～40m3/s。
河道内年均生态环境流量分别为：热巴40m3/s，阿安、仁达、珠安达、霍那均为6m3/s，洛若、克柯2均为2.7m3/s。
[关键词] 南水北调西线一期工程；调水河流；生态需水量Study and case analysis on the Ecological Water Demand in River Channels of Water divisionprojectWu ChunHua Xuan XiaoBoYellow River Engineering Consulting Co.Ltd., Zhengzhou,450003, HenanAbstract: The field of ecological water demand has been one of the research foci of geographical sciences in the world. The calculation of ecological water demand in water exporting river of the first stage of western line from south to north water transfer project is the base of water transfer scale argumentation. Based on the summary of ecological water demand theory research, we calculated the ecological river flow of water transfer project by ripe hydrology and hydraulics method. we also considered the need of keeping river system health and protecting the plants of side banks and the living things in river reaches according to the unique eco-environment of western route in water exporting region and the goal of environment protection. Then we selected counter methods to calculate the ecological water demand in river reaches. The results stated that the ecological water demand of water exporting river adopt epibolic various month ecological water. That is 4 m3/s～55m3/s from March to June and 2 m3/s～40m3/s from July to February respectively. The yearly average ecological water is 40m3/s m3s-1 for Reba，6m3s-1for Aan，Renda，Zhuanda and Huona，2.7 m3 s-1 for Luoruo and Keke respectively.Key words: The first stage of western line from south to north water transfer project; Water exporting river; Ecological water demand基金项目：中国博士后科学基金资助项目（2005037315）；国家“十一五”科技支撑计划重大项目：南水北调工程若干关键技术研究与应用（2006BAB04A08）作者简介：吴春华（1970－），女，河南商丘人，博士后，副教授，主要从事环境生态学研究。
河道内生态需水量研究
第44卷第14期山西建筑Vd.44No.142 0 18 年 5 月SHANXI ARCHITECTURE May.2018 • 211 •文章编号：1009-6825 (2018)14-0211-02河道内生态需水量研究林炸褚丽(黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003)摘要:随着社会经济发展对水资源的需求日益增加，河道内生态需水量往往得不到满足，导致河道生态环境逐步退化。
阐述 了河道内生态需水的确定原则，分析了现行各种计算方法的原理及其适用条件，在此基础上，针对多沙河流特点，提出将河道内 生态需水量分为汛期输沙需水量和非汛期生态需水量。
以沙河水系为例，选择黄庄水文站断面，对其河道内生态需水量进行 研究。
关键词:汛期输沙需水量，非汛期生态需水量，沙河中图分类号:TV213 文献标识码:A〇引言随着社会经济发展对水资源的需求越来越多，河道内生态需 水量往往得不到满足，造成河流生态环境逐步退化。
河道内生态 需水量指为维护河流基本生态环境功能或改善生态环境质量，天 然水体必须储存和消耗的最小水量，它具有优先满足性[1]。
研究 河道内生态需水量有利于遏制由河道断流和流量减少造成的生 态环境恶化，有利于实现人水和谐,促进河流生态系统的可持续 发展。
1河道内生态需水量的确定原则河道内生态需水量与河段位置、河流特性和河道功能有关，其确定应遵循以下原则：1) 分河段计算。
河流的不同河段在河道比降、断面形态和河势等方面存在很 大差异，不同河段的用水量要求也不相同，因此，不同河段的河道 内生态需水量应分别计算。
2) 优先满足主要功能。
在不同的时段和河段，河流各项生态功能的优先程度也不同。
当各项功能存在用水矛盾时，优先满足占主导地位的主要功能的需水量[2]。
3) 全河段综合优化。
在分河段讨论的基础上,应进一步对整个河段的河道内生态 需水量进行综合分析，确定全河段河道内生态需水量。
2河道内生态需水量的确定方法国内外针对河道内生态环境需水量的研究还未形成共识，理 论和方法都有待进一步完善[3]。
河道生态需水量分析及计算方法研究
河道生态需水量分析及计算方法研究余艳华【摘要】随着我国河流生态需水研究的不断深入,河流生态需水成为水利工程建设项目中环境影响评价所必须考虑的重要内容.本文从河道内生态环境需水量这一基本概念出发,对河道内生态环境需水量的计算方法进行探讨分析.【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】2页(P53-54)【关键词】生态需水量;计算方法【作者】余艳华【作者单位】新疆鼎耀工程咨询有限公司新疆乌鲁木齐830001【正文语种】中文在梯级水电站实现更安全的防洪保障、更大的发电效益、以及提供优质供水的同时，其强大的径流调节能力亦对河流的天然生态系统造成空前的压力。
引水式与混合式电站进行引水发电、堤坝式电站进行调峰运行将造成坝下河段减水；河道外用水水利工程如引水、调水及供水等也会使得下游河道减水。
河道水文情势发生改变将对该河道生产、生活用水、水生生态与河道景观等带来一系列负面影响。
为确保河流基本生态需求，水利水电工程须进行一定生态流量下泄，并将之纳入到工程水资源配置中加以统筹考虑，方可确保河流水电动能经济规模及水资源配置与“绿色”发展方向保持一致。
因而，如何对河流生态需水进行确定、评价，也已成为各级相关政府部门与众多学者所关注的问题。
1 河道生态需水量分析河道生态需水量包括河道外生态需水，主要指维护陆地生态系统功能所需水量，由降水直接补给和水利工程提供；河道内生态环境需水，指维护河流基本功能（生态、环境、冲沙等）所需水量，主要包括河道（包括河口）生态基流、河流水生生物需水、维持河流一定稀释净化能力、保持河道水流泥沙冲淤平衡和湖泊湿地生态所需的水量。
根据对象和河道功能需求可以分为：1.1 生态基流：保持河道不断流，具有维持水生生态最低生存的水流条件；1.2 水生生物需水：包括水生生物（河谷林、鱼类等）自身生长和维持栖息地环境所需水流条件；1.3 维持水体一定稀释自净能力所必须维持的最小环境基流（水）量，维护水功能；1.4 防止河流泥沙淤积所需水量：维持河道基本形态；1.5 河口生态需水：维持河口地区生态系统完整和功能；1.6 湖泊湿地生态需水：维持湖泊湿地一定规模和基本功能确定生态流量需要科学性和动态性。
生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用
生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用第39卷第5期2007年9月四川大学(工程科学版)JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)V0l_39No.5Sept.2007文章编号:1009-3087(2007)05-0001-06生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用王玉蓉,李嘉,李克锋,芮建良2(1.1~lJJl大学水2@-~lh区河流开发保护国家重点实验室,四川成都610065;2.华东勘测设计研究院,江苏杭州310014)摘要:以雅砻江锦屏二级水电站建成后造成坝后119km的减水河段为例,用生态水力学法计算了减水河道最小生态流量,得出为满足减水河段鱼类的生存及繁衍,枯水季节猫猫滩闸址处必须保证下泄45m'/s流量,在该流量下,锦屏二级水电站减水河段中95%左右河段水深,流速,水面宽,湿周率,过水断面面积,水面面积等水力因子可满足河道内鱼类的生存繁衍;水温的变化不会影响河道内鱼类的产卵;鱼类适应的缓流,急流,浅滩,深潭等水力形态的位置发生变化,数量保持不变.总的来说,水生生物的生物量将随着河道流量的减小而减少,但种群数量将保持不变.该实例为生态水力学法计算河道最小生态需水量做了一些探索性的研究工作.关键词:减水河段;生态水力学法;生态基流量;雅砻江中图分类号:TV213.2文献标识码:AApplicationoftheEco-hydraulicsMethodinCalculationofEcologicalFlowofRiverW ANGYu—rong,LIJia,LIKe-feng,RUIJian—liang(1.StateKeyhb.ofHydraulicsandMountainRiverEng.,SichuanUniv.,Chengdu610065,Ch ina;2.HuadongSurvey-desi~aInstitute,HantThou310014,China)Abstract:Thelowestecologicalwaterdemandinthe119kmreducingreachofY alongriverdo wnstreamofJinpingwaterpowerstationstagell(JinpingII)asanexampleisstudiedbythemethodofeco—hydraulics.Theresultsindicate thatthelowestecologicaldischargeinthereducingreachinthedryseasonis45m/sinordertom eetthesubsistenceoffish.Intheconditionof45m/sfiverflow,the95%riverchannelscansatisfythehydraulicfact orsforthesub—sistenceoffish.Thesehydraulicfactorsincludewaterdepth,velocity,watersurfacewidth,we ttedperimeterratio,CROSSsectionarea,andwatersurfacearea.Thechangeofwatertemperaturewillnotaffectfi shspawningin45m/s.Theplaceofhydraulicform,whichincludestorrent,subcridcalflow,riffle,deeppeolwillchan ge,buttheiramountremainsabovethesanlein45m/s.Generallyspeaking,asthereductionofriverdischarge,theb iomasswillreduce.However.theamountofanimalcommunitywillremainaslongastheriverdischargeexceeds4 5m3/s.Thisexample seversasanexploringworkincalculatingecologicalbasedonflowinriverchannels. Keywords:reducingreach;eco—hydraulics;thelowestecologicaldischarges;Y alongriver 生态环境需水的理论及方法研究方兴未艾,不收稿日期:2007—03一l5基金项目:国家自然科学基金重大项目(30490231);国家自然科学基金资助项目(50279025)作者简介:王玉蓉(1972一),女,博士生,副教授.研究方向:环境水力学.E-mail:*******************同区域生态需水研究的侧重点有差异,造成不同区域对生态环境需水量的界定不同,计算方法不同.目前,因河流调水,筑坝需水及大规模的梯级开发等人为活动改变了河道原有的水文情势,进而引起河道内水生生态需水问题越来越引起人们的关注,计算河道内水生生态需水的方法主要有水文学法…,2四川大学(工程科学版)第39卷水力学法J,生境模拟法],这些方法是从国外引进的,其经验和部分成果仅供参考,方法的适用性缺乏考证.因此,作者提出了生态水力学法,该法将生物资料与河流流量研究相结合,计算中考虑了水力生境参数的全河段变化情况,所需的生物资料比生境模拟法少,说服力比水文学法及水力学法强,为生态需水量计算方法更好的适应我国实际情况做借鉴.作者在"计算河段最小生态需水量的生态水力学法"J一文中提出了生态水力学法的概念,并对该法中生态水力指标表现形式进行了研究,文中以雅砻江锦屏二级水电站减水河段为例,进行实证分析.计算结果对锦屏二级水电站减水河段鱼类保护,水电站的设计及调度运行提供数据,为计算河道最小生态需水量的生态水力学法做了一些应用性的研究工作.l工程概况雅砻江锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州境内,闸址位于雅砻江大河湾西端的猫猫滩,最大闸高37m,厂址位于雅砻江大河湾东端大水沟处,电站通过4条16.6km的引水隧洞截弯取直引水发电.造成从猫猫滩闸址至大水沟厂址长约119km的河段不同程度减水,经调查,这119km减水河段无航运要求,无生产生活用水需要,地下水对减水河段河水是单向补给,降雨量与蒸发量基本一致,主要面临的问题是119km减水河段水面缩窄,水深变浅,流速趋小,水生生物(尤指鱼类)的生存空间和生存环境受到影响,因此,为保证水生生物的生存及繁衍,必须下泄满足减水河段水生生物系统稳定所需的生态基流量,文中采用作者提出的生态水力学法计算.2河道水生生境描述根据中科院水生生物研究所于2004年实地采集调查和历史资料的记录,雅砻江大河湾段(锦屏一级坝址至二滩水库库尾)实际分布的鱼类有38种,体长300～500mm,体呈纺锤形,大部分为急流冷水鱼,适应急流水环境,小部分适宜缓流水环境,无典型的长距离洄游性鱼类,因此,没有严格的"三场"分布.鱼类繁殖季节最早始于3月,8月终止,集中产卵季节4～6月.产卵繁殖的临界水温是14℃.作者认为雅砻江大河湾段鱼类生境质量影响因素具体表现为流速,水深,水面宽,过水断面面积,湿周,水温等水力因素及急流,缓流,深滩,浅滩等水力形态,其生境适宜的水力参数低限值见表1,具体确定方法见文献[8].表1减水河段鱼类生境适宜的水力参数低限值Tab.1Hydraulicparametersofhabitatrequirementforfishinthereducingreach3河道水力模拟中国水电顾问集团公司华东勘测设计院于2004年1O月期间组织人力测量了猫猫滩闸址至大水沟厂址间119km减水河段大断面;实测了119 km减水河道在2004年1O月31日,11月1日及11 月2日早8点及晚8点的水面线;收集了雅砻江锦屏二级水电站减水河段猫猫滩闸址,大水沟厂址及主要支沟磨子沟,子耳沟,九龙河等平水年月平均流量资料;收集了猫猫滩闸址及大水沟厂址的水位～流量关系曲线;收集了猫猫滩闸址附近洼里水文站的水温资料,锦屏一级水电站逐月下泄水温资料,九龙河口水温资料.通过分析,确定锦屏二级水电站减水河段在不同下泄流量时水深,流速,水面宽,湿周,过水断面面积等因素采用一维明渠恒定非均匀渐变流模型;水温因素的确定在一维明渠恒定非均匀渐变流确定水面线的基础上采用一维温度对流模型.;对鱼类影响较大的急流,缓流,深潭等处三维局部减水河段水力因素模拟采用k—模型.4鱼类生境模拟结果分析锦屏二级水电站猫猫滩闸址处最枯月多年平均流量为315m/s,选择2O,3O,45,60m/s和315m/s下泄流量进行一维水力模拟,计算这些流量情况下减水河道的水力要素变化情况.因文章篇幅所限,仅将枯水期一维计算结果用图表的形式反映.最大水深,平均水深,平均速度,水面宽,湿周,过水断面面积,水面面积,水温等水力因子计算结果详见图1～图8,其中,图1～图6分别表示各水力因子在各分级范围内河段长度占总减水河段长度119km第5期王玉蓉,等:生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用3 的百分比,急流水,缓流水,浅滩,深潭等生境多样性计算结果见表2～表4.C日20m3/s日30m3/s口45mJ/s口60m3/s口3l5m/s阑__融0.5-I,01.0-I.515-2.02.0-3.03,0--4.04.0--10.0l0.0以上最大水深分级,m图l不同流量时最大水深分级变化Fig.IClassificationchangeofnmsdmalwaterdepthindifferentdischarge仨;一30m/s45m/s60m/sm315m/s目JI口l;i'I口I;g蠢I口li:II{l::一0.3~o.50.5～I.0I.0~202.3.03.O,4.04.0-10.010.0以上平均水深分级,m图2不同流量时平均水深分级变化Fig.2Classificationchangeofaveragewaterdepthindifferentdischargevo.20.2-0.30.3-050.5～1.0I.0-2.02.0--3.03.0-5.5 平均速度分级/(m.5)图3不同流量时平均速度分级变化Fig.3Classificationchangeofaverageflowvelocityin differentdischarge乜lo~3035058080-l20l2l60水面宽度分级,m图4不同流量时水面宽度分级变化Fig.4Classificationchangeofriverwidthindifferent dlsdlarge706O504030口20l05~3030-6060-100'100-200200-800800以上过水断面面积分级/m图5不同流量时湿周率分级变化Fig.5Classificationchangofhydraulicperimeterin differentdischarge706050籁4030l0O～3030-5050-6060-7070以上湿周率分级/%图6不同流量时过水断面面积分级变化Fig.6CIa丘ca60nhangofcrosss刚0nar.豫Of flOWindirentdischarge赠*月份图7不同流量时九龙河入河口上游断面水温年内变化Fig.7Watertemperaturechangeofestuarysectionof Jiulongriverindifferentdlsdllu'gep\赠距坝址距离/m图82月份不同流量时水温沿程变化Fig.8Watertemperaturechangealongthelengthof riverindifferentdischargeinFebruary4四川大学(工程科学版)第39卷4.1水力生境因子最大水深:由图1看出,当流量为315m/s时,减水河段内最大水深集中在2～10m之间,当流量为45,60m/s时,河段内最大水深集中在1—3.0m之间;当流量为2O,30m/s时,河段内最大水深集中在0.5～3.0m之间.当流量为45m/s时,99.7%河段最大水深超过1m,95.1%河段最大水深超过1.5m.这一水深是鱼类体长的2～3倍,能够满足锦屏二级水电站减水河段鱼类的生存需要. 平均水深:由图2看出,当猫猫滩闸址下泄不同流量时,河道内断面平均水深均大于0.3m,满足R2一Cross法中平均水深的要求.在流量为30m/s时,河段内平均水深均大于0.5m,也表明水深不是锦屏二级水电站减水河段鱼类生态需水的制约因素.平均速度:由图3看出,当猫猫滩闸址下泄流量为315m/s时,河段内平均速度集中在0.5～3.0m/s间.当流量为45,60m/s时,河段内平均速度集中在0.3～3.0m/s间.当流量为45m/s时,有lO.7km的河段流速小于0.3m/s,其中,有5.1km的河段流速小于0.2m/s,影响河段占4.24%,这些河段的流速对鱼类生存来讲,将造成一定的影响,但影响范围相对整条河流比例较小,同时,随下泄流量的增加,流速增加幅度减小.水面宽:由图4看出,当流量为315m/s时,河段内水面宽度集中在50～120m之间,其余流量时, 河段内水面宽度均集中在3O～80m之间,这一宽度属中型河宽,无论从景观的角度还是鱼类生存的角度,都是较为适宜的.但当流量为20m/s时,有15.7km河段水面宽度低于30m,比例为l3.22%;流量为45m/s时,河段内有6.22km河段水面宽度低于30m,水面宽较窄河段相对较少,比例为6.22%.湿周:用湿周率表示,湿周率指不同流量下湿周占枯水期多年平均流量时满湿周的百分比.由图5看出,不同流量时,河段内湿周率集中在50%以上,当流量为20m/s时,湿周率在50%以下的河段所占比重为15%,相对较大;流量为45m/s时,湿周率在50%以下的河段所占比重为3.7%,相对较小.过水断面面积:由图6看出,当流量为315m/s时,河段内过水断面面积集中在100～800m之间,其余流量时,集中在30～800m之间,过水面积略有减小,当流量为45m/s时,减水河段内有2.94km河段过水面积小于30m,所占比重为1.2%.水温:由图7看出,锦屏一级运行后,由于其低温水效应,下泄水温较天然河道水温lO月～2月升高,这一点由2月份水温沿程变化图8也可看出.3月～9月降低,最大降温为4月～5月,降幅约1.4～2.1℃.而锦屏二级运行后缓和了锦屏一级的低温水效应.虽然水温寝天然情况低,但仍属雅砻江正常水温范围,该水温变化能满足鱼类产卵对水温的要求.水面面积:由表2看出,流量为20rn3/s时,水面面积是315m3/s时水面面积的64.2%;流量为45rn3/s时水面面积是3l5rn3/s时水面面积的71.6%;流量超过45rn3/s时,水面面积所占比例随着流量的增大而增加幅度减小.当流量由315m/s降到45m/s时,水面面积仅降低28.4%,因此,在45m/s流量时,其水域面积对于鱼类及人类都是可以接受的.表2不同流量时水面面积变化表Tab.2Changeofwatersurfaceareaindifl'erentfliseh~rge 4.2生境多样性因子由表3看出:当下泄流量减小后,其滩及潭变化不大,当流量降到20rll/s时,供鱼类越冬的深潭及供鱼类栖息与摄饵的浅滩依然能满足鱼类的生存.这对水生生物维持原有的生活习性是很有益处的.分析其主要原因为深潭处水很深,当流量减小后,水深减少,但水深基数较大,原来lO～20rll的水深减小3～4rll影响不大.另外,锦屏山河谷整体上为多级阶地,减水河段河岸也表现为多级阶地,当流量减小后,高水位时的浅滩消失,但对应于低水位处又出现新的浅滩.表3不同流量情况下浅滩及深潭个数统计表Tab.3Numberstatisticsofshonlanddeepp0oIindiffer.entdischarge第5期王玉蓉,等:生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用5由表4看出:水力形态的多样性并没有因为下泄流量减小而消失,水流依然有急有缓,当流量大时,急流水段长度偏多,缓流水段长度偏少,当下泄流量减小后,原为急流水的区域被打断,变为急缓相间,当流量继续减小,全河段变为缓流水,多样性消失,从统计结果来看,即便流量降到20ITI/s时,其水流的多样性依然存在.表4不同流量情况下水力形态段数统计表Tab.4Statisticsofhydraulicformsindifferentdischarge注:?表示某种水力形态河段长度占总减水河段长度的百分比5生态需水量确定其他参数均满足要求,当流量为45ITI/s时,有9%的河段流速小于0.3m/s,其中,有4.24%的河段流由表5看出:当流量为20ITI/s时,有l5%的河速小于0.2m/s,这些河段的流速对鱼类生存来讲,段水力参数中平均速度,水面宽,湿周率不能满足要将造成一定的影响,但影响范围相对整条河流比例求,当流量为30ITI/s时,有lO%的河段水力参数中较小,同时,随下泄流量的增加,流速增加幅度减小.平均速度,水面宽,湿周率不能满足要求,当流量超从水力模拟结果分析,45ITI/s的水量对减水河段过45ITI/s时,水力参数中仅平均速度是制约参数,鱼类枯水季节的需水是基本适宜的.表5不同流量时满足各水力参数河道长度占总减水河段长度百分比Tab.5Thepercentageofsatisfiedhydraulicparametersindifferentdischarge%6结语因研究深度及篇幅所限,本文仅讨论了生态水力学法在雅砻江锦屏二级水电站减水河段枯水期最小生态需水量中的应用,对我国研究河道生态需水量做了一点探索性的研究工作.对于汛期,鱼类面临产卵问题,需要一定流速的刺激,减水河道需要一个水量丰枯过程,故水量应有所增加,但减水河段支沟水量较大,对该需要又是一个缓解,对汛期的需水计算与枯期的需水计算方法相同,需结合模拟结果综合确定.该理论研究将通过今后的实际应用进一步的改进与完善.6四川大学(工程科学版)第39卷参考文献:[1]TenntDL.Instmamflowregimensforfish,wildlife,recrea-tion,andrelatedenvironmentalresources[C]//OmhomJF,AlhuanCH,Eds.ProceedingsofSymposiumandSpecil- ityConferenceonInstreamFlowNeedsII.Bethesda:Ameri—canFisheriesSociety,Maryland,1976:359—373[2]BrtschiDK.Ahabitat-dischargemethodofdeterminingin- streamflowsforaquatichabitat[C]//OrsbomJF,AlhuanCH.Eds.ProceedingsofSymposiumandSpecilityConferenceonI~treamFlowNeedsII.Bethesda:AmericanFisheries Society,Maryland,1976:285—294[3]ChristopherJG,eofwettedperimeterin definingminimumenvironmentalflows[J].RegulatedRiv- ers:ResearchandManagement,1998,14:53—67[4]BoveeKD.Aguidetostreamhabitatanalysisusingthein- streamflowincrementalmethodology[C]//InstreamFlow Information.Washington:USFishandWildlifeService, 1982:67—73[5]BoveeKD.Developmentandevaluationofhabitatsuitabili- tycriteriaforuseintheinstreamflowincrementalmethodol- ogy[C]//InstereamFlowInformation.Washington:USFish andWildlifeService,1986:102—108[6]GoreJA,KingJM,HammanKCD.Applicationofthe instreamflowincrementalmethodologytosouthernfricanriv- ers:protectingendemicfishofthelifantskiver[J].Water SaWasadv,1991,17(3):225—236.[7]LiJia,WangYurong,LiKefeng,eta1.Eco-hydraulicsmeth- 0dofcalculatingthelowestecolo6calwaterdemandinfiver channels[J].JournalofHydraulicEngineering,2006(1O): 1169—1174.[李嘉,王玉蓉,李克锋,等.计算河段最小生态需水的生态水力学法[J].水利,2006(1O): 1169—1174.][8]WangYurong,L1Jia,LiKefeng,eta1.Hydraulicparame- tersofhabitatrequirementforfishinwaterreducedfiver reachduetodiversionofhydropower[J].JournalofHydrau- licEngineering,2007(1):107—112.[王玉蓉,李嘉,李克锋,等.水电站减水河段鱼类生境需求的水力参数[J].水利,2007(1):107—112.][9]吴持恭.水力学[M].第2版.北京:高等教育出版社, 1984.[1O]赵文谦.环境水力学[M].成都:成都科技大学出版社, 1986.[11]窦国仁.紊流力学[M].北京:高等教育出版社,1981. (编辑张琼)。
基于关键功能组的河道内生态需水计算
基于关键功能组的河道内生态需水计算张远;刘德虎;张纯斌;于心怡;赵长森;杨胜天;刘昌明;张惠潼;相华;孙影;杨增丽;侯志强【摘要】河道内生态需水是目前生态学、水文学和水资源学研究的热点领域,现有计算方法中从生态系统功能完整性的角度出发计算生态需水的较少.首先利用Ecopath模型对小清河流域2014年5月、8月、11月生态系统内群落间营养关系进行了模拟,分析得到了小清河流域生态系统关键功能组;然后,利用栖息地适应性指数(HSI)确定了各关键鱼类生存和繁殖的适宜流速及水位;最后,耦合多物种的适宜流速及水位,利用改进后的AEHRA法计算生态需水量.结果显示,小清河流域鱼类非产卵期(1月-3月、8月 -12月)上、中、下游生态需水量分别为4.28 m3/s、0.74 m3/s、3.47 m3/s;产卵期上、中、下游生态需水量分别为23.52 m3/s、5.96m3/s(8.65 m3/s)、37.38 m3/s.与Tennant法比较,本方法计算结果可以将生态系统健康状况维持在"一般"水平以上,即可以满足流域内大多数水生物需水量,同时,该方法计算结果显示出鱼类产卵期与非产卵期的生态需水量差异,为流域内跨季节调水提供依据.%The study of ecological flow is a hot field in ecology and hydrology.However,the existing methodologies do not con-sider the functional integrity of an eco-system.In this study,we simulated the nutritional relationships between the communities of an eco-system in Xiaoqinghe river basin using the model of Ecopath.After determining the key fishes,we analyzed the veloci-ty and water level demand of the key fishes by the habitat suitable index.Finally,coupling the velocity and water level demand of multiple species,we calculated the eco-flow by the Adapted Ecological Hydraulic Radius Approach.The results showed that the water requirements of the upper,middle,and lower reaches were 4.28m3/s,0.74 m3/s,and 3.47 m3/s respectively in non-spawning season,and 23.52 m3/s,5.96 m3/s(or 8.65 m3/s),37.38 m3/s respectively in spawning pared with the approach of Tennant,our method could keep the ecosystem′s health condition above the "average" level,and could satisfy the water requirement of the majority of aquaticorganisms.Besides,this method shows the difference between spawning season and non-spawning season,thus gives reference for the seasonal regulation of water resources in the basin.【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2018(016)001【总页数】6页(P108-113)【关键词】Ecopath;关键功能组;生态需水;AEHRA法;小清河流域【作者】张远;刘德虎;张纯斌;于心怡;赵长森;杨胜天;刘昌明;张惠潼;相华;孙影;杨增丽;侯志强【作者单位】北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875;东营市水文局,山东东营257000;北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875;北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875;北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875;北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875;中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室,北京100101;东营市水文局,山东东营257000;济南市水文局,济南250013;东营市水文局,山东东营257000;济南市水文局,济南250013;潍坊市水文局,山东潍坊261000【正文语种】中文【中图分类】X171.1随着经济发展，工业和生活用水日益增加，河流水量减少、河道断流、湿地面积退缩等问题频发，对水生生态系统形成了巨大威胁[1-3]，也制约了社会发展，如何维持或修复水生生态环境成为各方焦点所在。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水文站
温 波 甘 孜 雅 江
糙率
0.023 0.028 0.034
水力坡度
10 /10 000 11 /10 000 31 /10 000
生态流速 / (m· s-1)
0.7 0.7 0.8
生态水 力半径 /m
0.363 3 0.454 3 0.341 5
3.2 确定流量与水力半径的关系
2 基本数据的选择
由于利用水力半 径法计算河道内生态需水量 , 需要计算河 道的过水断面面积 A、湿周 P等基本参数 , 所以只有同时具有河 道实测大断面资料 、流量 Q、水位 Z等资料 , 方能应用 该方法计
算河道内生态需水量 。在 此选 用雅砻 江干 流河段 温波 、甘 孜和 雅江 3个站的实测大断面资料 、月平均水位 、月 最高水位 、月最 低水位 、月平均流量 、月最大 流量 、月 最小 流量等 水文 资料 , 来 计算雅砻江各站各年 的河道内生态需水量 。
年平均流量
581.62 870.01 470.44 566.45 659.97 530.61 755.08 771.59 879.06 712.68 450.26 827.07 735.38
水力半径法 生态流量
109.88 168.56 100.41 114.39 130.58 105.93 158.01 159.32 173.07 180.91 137.32 152.80 145.45
川陕哲罗 鲑以 高原 鳅 属鱼 类 、水 生昆 虫及 藻 类和 植 物为 食 , 多栖息于激流深潭中 , 每年 3 ～ 4月份 , 成双前后追逐 , 行繁 殖活动 。 冬季潜入深沱或南下 。据周仰 景等指出 [ 6] , 本种产卵 场位于河流上 下游 均 有急 流深 水 的近 岸 缓流 区 , 底为 沙 或砾 石 , 水深 15 ～ 80 cm, 水温 4 ～ 10 ℃。 筑 巢产 卵 , 巢直 径 150 ～ 300 cm, 巢内流速为 0.4 ～ 0.6 m/s。 据了 解 , 研究 区内川 陕哲 罗鲑每年在 4月份成 对上 溯到阿 坝县 柯河林 场流 域和玛 柯河 大桥附近至班玛林场 流域进行产卵 [ 6 -7] 。
分布于研究区内的鮡科鱼 类多生活在急流 多石的场 所 , 常 贴附于石上 , 用匍匐的 方式 , 从 一处转 移到 另一 处 ;杂食性 , 主 要以水生昆虫及其幼 虫为 食 。 卵多 产 于急 流的 乱石 缝中 。 排 出的卵常黏合成片地 附于石块或沙砾上 。
确定满足河道 内水 生生 物生 活栖 息的 生态 流速 v生态 。 不 同鱼类的洄游流速不 同 , 一般为 0.4 ～ 2.5 m/s。 根据 实地调查 结果 , 该河流中的鱼类主要为软刺裸裂尻 鱼 、厚 唇重唇鱼 、短须 裂腹鱼 、青石爬鮡等 , 这 4种鱼 类占渔 获物 质量的 90.68%;裸 腹叶须鱼 、青石爬鮡 、细尾 高原鳅 和拟 硬刺高 原鳅 鱼类所 占渔 获物质量的 9.32%。 根据保护川陕哲罗鲑的需要 , 其生态流速 采用 0.7 m/s或 0.8 m/s, 根据河道糙率 、河道水力坡 度等计算 过水断面的生态水力 半径 (见表 1)。
3 计算过程与结果分 析
3.1 计算生态水力半径
已有资料表明 , 裂腹鱼 亚科鱼 类主 要分布 在海 拔 3 000 m 以上的冷水性高原湖河及黄河 、长江上 游干支流 水域 。 其抗缺 氧 、耐低温的生物学特 性使其 在高 原水域 的分 布较 为广泛 , 长 期的水域隔离演化 , 形 成了具 高原 特异性 的鱼 类区 系分布 , 对 高原咸淡水系的生态 平衡具有深远意义 。 一般 而言 , 栖息在咸 水湖泊的裂腹鱼亚科鱼类 (如青海湖裸鲤 )具有生殖洄游 习性 , 即到繁殖季节时 , 成年 个体洄 游至 入湖淡 水河 流进 行产卵 , 结 束产卵后又返回咸水 湖泊 , 其生长发育始 终依赖咸水 湖泊的生 境 。 但是 , 分布在江河 及其支 流的 裂腹鱼 亚科 鱼类 其生长 、发 育和繁殖始终在淡 水中进 行 , 在环 境适宜 、河 水流 量无季 节性 变化时 , 常就近 选择 水 流缓 慢 、水 质清 澈 、多 沙砾 的水 域 中产 卵 。 如中华裂腹鱼和重口裂腹 鱼略具生殖洄游 习性 , 即就近无 法找到适宜的 产卵 场 时 , 进行 短 程洄 游选 择 更适 宜的 产 卵场 地 。 而其他研究区裂腹鱼 亚科 鱼类 并未 生 殖洄 游习 性 。 产卵 场多在河道水深为 1 m左 右的 缓流处 , 水 底多 卵石 或沙砾 , 水 温 10 ℃左右 [ 2-3] 。
Tennant法生态流量
116.32 ～ 174.49 174.00 ～ 261.00 94.09 ～ 141.13 113.29 ～ 169.94 131.99 ～ 197.99 106.12 ～ 159.18 151.02 ～ 226.52 154.32 ～ 231.48 175.82 ～ 263.72 142.54 ～ 213.80 90.05 ～ 135.08 165.41 ～ 248.12 147.08 ～ 220.61
第 10期 吴春华等 :生态 水力半径法计算河道内生态需水量研究
· 53·
鳅科鱼类多栖息 于环 流湖泊 或沼 泽地多 植物 丛生的 浅水 处 , 或栖息于大江小河岸边浅水处 , 底质为 细沙 、砾石 。 它们常 停留在石砾缝隙之间 或游至流水表层 , 以 落入水中的 昆虫或水 生动植物为食 。 繁殖 旺季一 般在 4 ～ 7月 份 , 产卵 场选择 多沙 石或河岸边浅水处 , 无生殖洄游习性 [ 4 -5] 。
表 2 温波站逐年河道内生态需水量
m3 /s
年 份
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2002 2003 2004
年平均流量
93.84 155.56 84.03 81.79 95.31 74.66 112.16 124.08 132.70 68.85 118.47 83.00
水力半径的计算 公式 为 :R = n3/2v-3/2J-3 /4, 即 水力半 径可 以用河道的糙率 n、水力坡度 J和过水断面的平均 流速 v表示出 来 , 其中糙率和水力坡度 是河道 本身的水 力学 参数 (即河 道信 息 ), 若将过水断面平均流速赋予生物学意 义 , 即上文 所述的生 态流速 (如鱼类产卵洄 游的流速 )v生态 作为过 水断 面的平 均流 速 , 那么此时的水力半径 就具有 生态学的 意义 了 (即生态 水力 半径 )R生态 , 然后再用 这个 生态水 力半 径来推 求该 过水断 面的 流量 , 即为可以满足河 流生 态功 能 (如鱼类 洄游 )所需要 的生 态流量 , 进而可得到保持 河流基 本生态功 能 (如满 足水生 生物 及鱼类洄游 )所需的生态需水量 。
第 30 卷第 10期 人 民 黄 河 Vol.30, No.10 2008 年 10月 YELLOW RIVER Oct., 2008
图 1 温波水文站 Q— R关系 (2003 年 )
3.3 生态需水量的计算
生态需水量用 流量 来表 示 。 根据 上面计 算的 生态水 力半 径和温波 、甘孜 、雅江站水力半 径与流量的统计 函数关系 , 可得 各站水力半径与流 量之 间的 曲线回 归方 程 。 各站 逐年满 足水 生生物生活和栖息的 河道内生态需水量 (见表 2、表 3、表 4)。
表 3 甘孜站逐年河道内生态需水量
m3 /s
年 份
1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986
年平均流量
356.23 321.37 321.48 276.11 217.84 313.12 193.83
水力半径法 生态流量
76.76 66.33 57.31 55.52 53.52 41.64 47.49
水力半径法 生态流量
24.36 29.81 22.68 20.72 17.20 18.21 31.57 30.76 24.16 21.03 19.67 23.74
Tennant法生态流量
18.77 ～ 28.15 31.11 ～ 46.67 16.81 ～ 25.21 16.36 ～ 24.54 19.06 ～ 28.59 14.93 ～ 22.40 22.43 ～ 33.65 24.82 ～ 37.22 26.54 ～ 39.81 13.77 ～ 20.66 23.69 ～ 35.54 16.60 ～ 24.90
Tennant法生态流量
71.25 ～ 106.87 64.27 ～ 96.41 64.30 ～ 96.44 55.22 ～ 82.83 43.57 ～ 65.35 62.62 ～ 93.94 38.77 ～ 58.15
表 4 雅江站逐年河道内生态需水量
m3 /s
年 份
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
1 生态水力半径法
生态水力半径法 的提出 [ 1] 主 要是 针对天 然河 道某一 过水 断面的生态流量提 出的 , 是一 个比 较宏观 的物 理量 , 故有 两点 假设前提 :一是假设天 然河道 的流 态属于 明渠 均匀 流 ;二 是流 速采用河道过水断面 的平均流速 , 即消除 过水断面不 同流速分 布对于河道湿周的 影响 。 生态流 速是 指为了 保护 一定的 生态 目标 , 即使河道生态系 统保持 其基 本的生 态功 能 , 河道内 基本 保持的水流流速 , 用 v生态 来表示 。生 态流速所 对应的水 力半径 为生态水力半径 。生态目标 包括 :① 水生 生物及 鱼类对 流速的 要求 , 如鱼类洄游的流速 、栖息 地生活的流水流速 ;② 保持河 道 输沙的不冲不淤流速 ;③ 保持河道 防止污染的 自净流速 ;④ 若 是入海河流 , 要保持一定入海水量的流速等 。
利用 实测大 断面资 料 、水位资 料 , 即 可求得 不同水 位条件 下的河道过水断面 的水 力半 径 。 根据 流量序 列和 计算的 水力 半径 , 即可求得流量与水力半径的 关系 (见图 1)。 利用 幂函数 进行拟合 , 得到 2003 年 水 力 半径 与 流 量 的 统 计 函 数 关系 如 图 1, 复相关系数 为 0.926 2。