河流生态基流量整合计算模型_刘静玲

. Rashin 等也提出 : 可持
续的水利用要求保证足够的水量来保护河流 、湖泊
收稿日期 : 2004 -05 -21 ; 修订日期 : 2004 -12-10
基金项目 : 国家自然科学基金重点项目( 50239020) ; 国家技术研究发展计划( 863 ) 项目( 2003AA601010) 作者简介 : 刘静玲( 1962 —) , 女 , 教授( 博士生导师) , jingling @bnu . edu . cn ;＊ 通讯作者( 责任作者)
Conformity calculation models on river ecological basie flows
LIU Jingling 1 , ＊ , YANG Zhifeng 1 , 2 , XIAO Fang1 , SUN Tao 1
1.State Key Laboratory of Water Environment Simulation , School of Environment , Beijing Normal University , Beijing 100875 2.Ministry of Education Key Laboratory of Water and Sediment Sciences, Beijing 100875 Abstract : Aimed at the conspicuous artificiality of water ecosystems and seasonal disconnection of river in northern China , the concept and meaning of river ecological basic flow are advanced . It includes that the ecological basic flow of river channels , estuaries and wetlands . The differences of reaches and river systems as well as temporal and spatial characters in the environment should be considered in the calculation of river ecological basic flow . Conformity calculation models are advanced through improving calculational methods of environmental water demand, and analyzing the spatial structure characteristics of rivers, correlation among all reaches and hydrologic characteristics of river basin . The models are made of different river systems and identical those . The models of identical river system include that rivers conformity 、integration of rivers and wetlands , as well as river channel conformity . River channel conformity is the most complex mode , in which there are six types including simple type , confluent type , distributary type , combination type , cross type and estuary type . The study indicates that the calculation of river ecological basic flow must be based on the every subsystem of river ecosystem . On the basis of radix , the ensuring coefficient which is the important parameter in calculation could be adjusted by two factors including resume mode and optimal allocation of space , and the scale is[ 0, 1] . Consumptive and non - consumptive use of water must be calculated separately . When the numerical value of certified coefficient alters , the consumptive use of water is constant , non -consumptive use of water is not changed. Keywords : Ecological basic flows ; Conformity Calculation Models ; River
DO I : 10 . 13671 / j. hjkxxb . 2005 . 04 . 003
第 25 卷第 4 期 2005 年 4 月
环 境 科 学 学 报 Acta Scientiae Circumstantiae
Vol . 25 , No . 4 Apr . , 2005
刘静玲 , 杨志峰 , 肖 芳 , 等 . 河流生态基流量整合计算模型[ J] . 环境科学学报 , 2005, 25( 4) : 436 -441 LIU Jingling , YANG Zhif eng , XIAO Fang , et al . Conformity calculation models on river ecological basic flows [ J] . A cta Scient iae Circumstantiae , 2005, 25( 4) : 436 -441
河流生态基流量整合计算模型
刘静玲
1, ＊
, 杨志峰
1,2
,肖 芳 , 孙 涛
1
1
1.北京师范大学环境学院 水环境模拟国家重点实验室 , 北京 100875 2.水沙科学教育部重点实验室 , 北京 100875
摘要 : 针对北方地区流域水域生态系统人工化明显和河流断流的现状 , 提出了河流生态基流量 的概念 , 并分析了 其内涵 . 河流生态 基流量包括 河道生态基流量 、河口生态基流量和湿地生态基流量 . 河流生态基流量计算应考虑流域内不同水系 、不同河段生态环境的差异性和时空变化规 律. 通过改进生态环境需水量的计算方法 , 分析河流的空间结构特征 、各河段的相互关系以及流域的水文特征 , 提出了整合计算模型 . 整合计算 模型分为 2 类 : 不同水系和同一水系的整合 . 同一水系整合计算模型又分为 : 河流生态基流量整合 模型 、河流与湿 地生态基流量的 整合以及河 道生态基流量的整合模型 . 其中最为复杂的河道生态基流量的整合模型共分为 6 种形式 : 简单式 、汇流式 、分流式 、组合式 、交叉式和河口式 . 研 究结果表明 : 各子系统的生态基流量是河流生态基流量整合计算的基础 ; 河流生态基流量保证系数是计算的重要参数 , 其值在确定基数的基础 上 , 通过恢复模式和空间优化配置这 2 个影响因子进行调整而得到 , 取值范围为[ 0 , 1] ; 整合计算 模型需要明确消 耗性生态基流量 和非消耗性 生态基流量 , 消耗性生态基流量不受保证系数的影响 , 非消耗性生态基流量因保证系数取值的不同而变化 . 关键词 : 生态基流量 ; 整合计算模型 ; 河流 文章编号 : 0253 -2468( 2005) 04-0436-06 中图分类号 : X321 文献标识码 : A
4期
刘静玲 等 : 河流生态基流量整合计算模型
[ 10, 11]
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为功能法更适用于流域的水资源管理
, 崔保山
等基于生态学方法 , 按照湿地生态系统的组成结构 及其 功 能探 讨 了湿 地 生态 环境 需 水 量的 计 算方 法
[ 12 , 13]
照其功能划分包括保证蒸发与渗漏需水的基流量 、 保证水生植物需水的基流量 、保证底栖动物需水的 基流量 、 保证径流量 潮流的基流量 、保证恢复生物 栖息地需水的基流量 、 保证防止海水入侵需水的基 流量 、 保证提供旅游 、 景观娱乐需水的基流量 . 3) 湿地生态基流量 : 湿地生态基流量是指维持 或恢复各类型湿地生态服务功能的最小流量 , 用于 辅助调控河道生态基流量 . 按照其功能划分包括 : 保 证湿地蒸发渗漏需水的基流量 、保证湿地植物需水 的基流量 、 保证湿地土壤需水的基流量 、 保证湿地动 物需水的基流量 、保证野生生物栖息地需水的基流 量 、保证调节气候需水的基流量 、保证休闲 旅游需 水的基流量 . 根据主要生态服务功能确定的以上各项生态基 流量 , 计算时为避免重复 , 参照生态需水量计算的兼 容性和最大值原则
[ 9]
. 流域的水资源管理需要对流域生态环境需
水量进行客观和全面分析与计算 , 现有流域生态需 水量的计算多以单一生态系统生态需水量的计算为 基础 , 通过 加和得到
[ 9]
, Байду номын сангаас 成生态需水量 的重复计
算. 因此 , 有必要对此进行系统的研究和探索 . 但针 对整个流域的河流生态环境需水 量的整合计算模 型 , 目前尚未见报道 . 本文面向流域水平上的河流生态系统的生态恢 复 , 以改善河流生态系统结构与功能的完整性为目 标 , 首次提出河流生态基流量的概念和内涵 ; 在河流 和湿地等各子系统计算方法的基础上 , 针对流域生 态环境特点 , 初步探讨各子系统生态基流量的关键 参数 — — —保证系数的确定 , 建立生态基流量的整合 计算模型 . 1 河流生态基流量的概念和内涵 河流生态基流量( River ecological basic flow) 是指 为保证河流生态服务功能 , 用以维持或恢复河流生 态系统基本结构与功能所需的最小流量 . 研究和确 定河流生态基流量的目的在于遏止由河道断流和流 量减少造成的生态环境恶化 , 最终实现流域河流生 态系统的可持续发展 . 在流域尺度范围内 , 河流生态基流量的概念已 经从狭义的河道内流量( basic flow) 扩展为以保护生 物多样性和恢复河流生态服务功能为管理目标的广 义概念 , 其内涵包括如下 3 方面 . 1) 河道生态基流量 : 包含中心河道 、 河漫滩过渡 带所需的生态基流量 . 中心河道生态基流量是指保 护或恢复中心河道水生生物生存所需的最小流量 , 包括保证水生动物需水的基流量 、 保证蒸发渗漏需 水的基流量 、 保证栖息地需水的基流量 、 保证休闲娱 乐需水的基流量 . 河漫滩过渡带生态基流量是指维 持或恢复河漫滩生物多样性所需的最小流量 , 包括 保证水生植物需水的基流量 、保证水生动物需水的 基流量 、 保证蒸发与渗漏需水的基流量 、 保证栖息地 需水的基流量 、保证休闲娱乐需水的基流量 . 2) 河口的生态基流量 : 河口生态基流量是指维 持或恢复河口生态功能所需的最小入海流量 . 此项 特别针对长期无入海水量河流的生态恢复 , 其它河 流此项与河道生态基流量兼容 . 河口生态基流量按
[ 4]
生态环境缺水是导致中国北方地区生态环境质 量恶化的重要原因 , 流域水资源的开发管理理念转 变使得生态需水量研究成为国内 外关注的热点问 [ 1 , 2] 题 . Falkmark 提出“ 绿水 ” 的概念 , 强调保证生态 系统本身对水资源的需求
[ 3]
和湿地生态系统 . 在流域尺度下 , 对生态需水量计 [ 5 ～ 8] 算方法的研究多集中在单一的河流生态系统 , 主要计算方 法包括 : 7Q10 法 、Tennant 法 、河道 湿周 [ 9] 法 、IFIM 法 、R2CROSS 法和 CASIMIR 法等 . 有关湖 泊和湿地的生态环境需水量研究较少 . 刘静玲等分 析了湖泊最小生态环境需水量的 4 种计算方法 , 认