生态流量研究

6月初~6月 底
最小流量不低于生境模拟法上述3种鱼类WUA拐点 对应的流量 9月初~12月 非鱼类集中 该时段推荐流量不低于采用满足生态水力学法水力生境参数标准的最小 底 产卵期 流量 其他时段
23
鮡、重口裂 7月初~8月 腹鱼、齐口裂 底 腹鱼集中产卵 期
某连续7日 (当15≤T≤20时)
汇 报 内 容
平均速度
≥0.3m/s
湿周率 水域水面面积 水温
≥50% ≥70% 适合鱼类生存、繁殖
16
2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.3鱼类生境评价的生境模拟法
基本原理
生境模拟法的基本原理
是根据指示物种所需的水 力条件的模拟，确定河流
流量。IFIM法即河道内流
量增量法是生境模拟法的 代表性方法。
定所需水量的确定原则和评估方法。 建立基于鱼类生境评价的山区河流
基本生态流量确定方法，为山区河流
生态修复提供参考方法。
二滩水电站
5
1.
绪 论
1.3 国内外相关领域研究进展 国内外的研究主 要集中在河流生态 需水量的涵义及计 算方法； 对以保护山区河 流生境为目的生态 基本流量研究较少; 在关于山区河流 生态基本流量的确 定方法体系方面还 不多见。
2.1 山区河流生态流量的确定方法
9
q1 q6
2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.1 山区河流河道生态流量的确定方法
• • • • • •
水生生境特点 水文情势特点 地理位置及河道特点 水电开发特点 水环境特点 生境的变化特点
山区河流基本生 态流量界定为：维持河 流水生生态系统稳定所 需水量。
2.3鱼类生境评价的生境模拟法
计算模型——River2D模型 River2D模型的显著特点是： 对于计算河道的边界部分采用了近似超临界法和干湿 区域解算法； 采用局部网格加密的技术，可以单独为所要计算的区域 划分更为详细的网格
姜射坝断面 A4
姜射坝厂房上游
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
引水式电站，对减水河 段的水资源综合利用产生 了显著的影响； 为解决生态流量问题出 台的政策和方法，在实际 工作中遇到了诸多的问题。
4
1.
绪 论 1.2 研究的科学意义与实践价值
建立山区河流基本生态流量的研究
流程体系，用于规范和指导工程实际 中基本生态流量的确定。
提出维持山区河流水生生态系统稳
湍急，河谷狭窄，水温 较低，鱼类区系成分较 为单一。 以冷水性高原山区种 类为主。其中青石爬鮡 、重口裂腹鱼、松潘裸 鲤系省级保护鱼类。 齐口裂腹鱼、石爬鮡 和高原鳅类鱼类分布较 为广泛，涵盖了全部调 查水域。
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鱼类组成
齐口裂腹鱼
2.3鱼类生境评价的生境模拟法
模型修正
以鮡、裂腹鱼作为山区河流的指示物种； 假定维持水生生态系统稳定的根本是保护鱼类产卵场； 以水温、水深、流速、底质、水文过程等5项指标作为研究维持水生 生态稳定所需水量的指标； 基于专家建议法确定鮡类和裂腹鱼产卵繁殖偏爱的流速、水深、水 温； 考虑鱼类产卵对涨水过程、洪水涨落过程等水文情势变化的需求， 模拟天然洪水特点制造涨水过程和 7日洪水涨落过程。 1 P lan: 1 2009 -7 -26
1.
1.1 1.2 1.3 1.4
绪论
研究的背景 研究的科学意义与实践价值 国内外相关领域研究进展 研究内容与技术路线
2. 3. 4. 5.
山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价 山区河流鱼类生境的适应性调查 研究实例 结束语
3
1.
绪 论
1.1 研究的背景
水电开发对生态环境的
影响受到广泛关注；
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.2鱼类生境评价的生态水力学法修正
表2-1 生态水力学法的水力生境参数标准(大型河流)
生境参数指标
标
最低标准
准
累计河段长段的百分比 95% 95%
最大水深
平均水深 平均速度 水面宽度
鱼类体长的2~3倍
≥0.3m
≥0.3m/s
≥30m ≥50% ≥30m2
6
1.
绪 论 1.4 研究内容及技术线路
界定山区河流基本生态流量的内 涵； 建立维持水生生态系统稳定所需 水量的研究方法及计算模型； 建立基于鱼类生境评价的山区河 流基本生态流量方法； 修正适用于山区河流的水力生境 指标和标准； 研究提出山区指示性鱼类的生境 需求； 以岷江及杂古脑河为研究实例， 研究河道基本生态流量的整个过程。
控制方程
能量方程： Y2 Z 2

2V22
2g
Y1 Z1
2g 2g
1V12
2g
he
h L S f C
2V22 1V12
/2 Q KS 1 f
K
1.486 AR 2 / 3 n
式中：Q—流量；V1，V2—断面平均流速；Y1，Y2—断面水面高程，Z1， Z2—断面河底高程；R—断面面积；S—水力坡度；K—流量模数；n—糙率； R—水力半径；he—能量损失；L—断面间河段长度，C—局部水头损失系数。
重口裂腹鱼
黄石爬鮡
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3. 山区河流鱼类生境的适应性调查
3.2. 鱼类生境指标的确定
山区河流引水式和混合式水电开发主要改变河流水文情势，对水 深、流速、水文过程等产生影响。 现场调查时收集水深、流速、底质、水温、水面宽、过水面积等指 标。 计算时以水深、流速、水面宽作为计算维持水生生态稳定所需水量 的量化指标。 考虑鱼类产卵对涨水过程、洪水涨落过程等水文情势变化的需求， 模拟天然洪水特点，制造涨水过程和7日洪水涨落过程。
2.2鱼类生境评价的生态水力学法修正
水力学计算模型
HEC-RAS是由美国陆 军工程兵团开发的水面线 计算软件包，适用于河道 稳定和非稳定流一维水力 计算。在北美得到公认和 通用。该模型已经通过一 系列的理论、实验和野外 试验调查结果的验证。
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.2鱼类生境评价的生态水力学法修正
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.3鱼类生境评价的生境模拟法
计算模型——River2D模型 River2D模型全称为 河流水动力学和鱼类生 境的二维平均深度模型 。 能详细的研究河流局 部的流速和深度分布， 并确定流量与鱼类可用 栖息地的关系。
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.2鱼类生境评价的生态水力学法修正
计算不同 流量时,河道 内各水力生 境参数值的 变化情况。
分析水生生物对水 深、流速等水力生 境参数的最基本生 存要求； 分析水温变化对水 生生物的影响
山区河流生态流量决策模式
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
A 5 12 94 12 92 12 90 12 88 W S PF 1 G rou nd Ba nk Sta Le gen d
Elevation (m)
12 86 12 84 12 82 12 80 12 78 12 76 12 74 0 20 40 60 80 10 0 12 0 14 0
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Station (m )
95%
95% 95% 95%
湿周率
过水断面面积 水域水面面积 水温
来自百度文库
≥70%
适合鱼类生存、繁殖
《指南》提出的标准，适用于大中型河流内的水生生物生态流量的计算
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.2鱼类生境评价的生态水力学法修正
生境评价参数修正 针对中型山区河流取消水面宽≥30m和过水断面面 积≥30m2这两项参数标准。 计算枯期天然流速≥0.3m/s不能100%满足时，平 均流速不作为评价指标。 山区河流最大水深不低于0.75m。
2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.4基本生态流量的确定原则和评估方案
流量确定原则
对于无集中产卵场分布的河段 ，应用生态水力学方法计算结果 作为全年流量推荐值； 对于有集中产卵场分布的河段 ，产卵期推荐值采用生境模拟法 计算结果，并结合鱼类产卵对涨 水过程、洪水涨落过程的需求， 制造涨水过程和洪水涨落过程。
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价 2.4基本生态流量的确定原则和评估方案
表2-3 岷江流域维持水生生态系统稳定所需水量的评估方案
时间段
时间划分 1~5月底
时段划分依 据
评估方案
非鱼类集中 该时段推荐流量不低于采用满足生态水力学法水力生境参数标准的最小 产卵期 流量 模拟天然径流特点，制造持续涨水过程，月初流量不低于满足生态水力 齐口裂腹鱼 学法水力生境参数标准的最小流量， 月底不低于生境模拟法齐口裂腹鱼 集中产卵期 WUA峰值对应的流量 某连续7日 (10≤T≤15时) 模拟天然径流特点，制造 7 日洪水过程，期间峰值 流量不低于生境模拟法重口裂腹鱼WUA峰值对应的流 量，最小流量不低于生境模拟法重口裂腹鱼WUA拐点 对应的流量
姜射坝断面 A2
姜射坝断面 A3
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
2.2鱼类生境评价的生态水力学法修正
表2-2 生态水力学法的水力生境参数标准(山区中型河流)
生境参数指标
最大水深 平均水深 0.75 ≥0.3m 标准 最低标准 95% 95% 当枯水期 100% 能满足时，减水时达 95% ； 当枯期不能满足时,不考虑此项 95% 累计河段长段的百分比
2.3鱼类生境评价的生境模拟法
计算模型——River2D模型 控制方程
连续方程
H qx qy 0 t x y
X方向的动量方程
q x g 1 1 Uqx Vq x H 2 gHS0 x S fx H xx H xy t x y 2 x x y
基于鱼类生境评价的山区河流
基本生态流量确定方法研究
水力学及河流动力学 专业 导师：李 嘉 研究员 环境水力学及水污染控制 方向 博士研究生：卢红伟
1
汇 报 内 容
1. 绪论
2. 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价 3. 山区河流鱼类生境的适应性调查 4. 研究实例 5. 结束语
2
汇 报 内 容
q y t 1 Uqy Vq y g H 2 gHS0 y S fy 1 H yx H yy x y 2 y x y
Y方向的动量方程
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
岷
江
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汇 报 内 容
1. 2.
2.1 2.2 2.3 2.4.
绪论 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
山区河流生态流量的确定方法 鱼类生境评价的生态水力学法修正 鱼类生境评价的数值模拟法修正 基本生态流量的确定原则和评估方案
3. 4. 5.
山区河流鱼类生境的适应性调查 研究实例 结束语
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2 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价
1. 2. 3.
3.1. 3.2. 3.3. 3.4.
绪论 山区河流基本生态流量确定与鱼类生境评价 山区河流鱼类生境的适应性调查
山区河流水生生态系统稳定的指示物种 鱼类生境指标的确定 岷江及杂谷脑河水生生物回顾调查及总结 指示物种的生存水力参数条件和繁殖生境条件
4. 5.
研究实例 结束语
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3. 山区河流鱼类生境的适应性调查
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3. 山区河流鱼类生境的适应性调查
3.3.

岷江及杂谷脑河水生生物回顾调查及总结
岷江及杂谷脑河具 有典型的山区河流特 征，分布有四川地区 典型的水生生物群落 已经开发了多个引 水式电站，对其进行 生物调查，有利于基 本生态需水量确定方 法的建立。
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3. 山区河流鱼类生境的适应性调查
3.3. 岷江及杂谷脑河水生生物回顾调查及总结 岷江及杂谷脑河水流
3.1. 山区河流水生生态系统稳定的指示物种
确定鮡科、裂腹鱼亚科作为衡量栖息地质量优劣的指示物种，主 要是基于以下原因： (1) 石爬鮡、裂腹鱼在四川省境内山区河流广泛分布，是主要经 济鱼类，具有一定的代表性和经济价值。 (2) 经文献资料分析，石爬鮡、裂腹鱼的繁殖习性跟水文情势联 系较密切，对水深、流速有一定要求，受河道减水影响大。 (3) 石爬鮡、裂腹鱼绝大多数属于四川省省级保护鱼类或长江上 游特有鱼类，具有保护意义。