基于改進(jìn)Tennant法和敏感生態(tài)需求的河流生態(tài)需水關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、河流的健康依賴于水文情勢(shì)，但人類活動(dòng)對(duì)河流的自然水文情勢(shì)帶來了劇烈擾動(dòng)，導(dǎo)致了河流生態(tài)系統(tǒng)的退化，由此產(chǎn)生了生態(tài)需水（Ecological Water Requirements，EWRs）問題，并已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的障礙。保障EWRs自然成為了保持河流健康的前提條件，EWRs估算方法也一直是河流生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的研究前沿。針對(duì)一般性的水生棲息地和生物多樣性維持需求以及漢江中下游的“水華”防控和魚類產(chǎn)卵需求，分別開展了具有普適性的河

2、流生態(tài)流量（Ecological flow，EF）評(píng)估方法和具有區(qū)域性的河流EF配置方案的科學(xué)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從水資源利用模式的轉(zhuǎn)變過程、建庫筑壩的生態(tài)水文效應(yīng)和生態(tài)調(diào)度的研究需求三方面介紹了論文的研究背景和意義；從理論和模型兩方面綜述了河流EWRs研究在國內(nèi)、外的進(jìn)展情況，總結(jié)了當(dāng)前EF標(biāo)準(zhǔn)普遍存在的時(shí)間變異性弱、空間移植性差、受極端流量影響大和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主觀性強(qiáng)四個(gè)關(guān)鍵問題，明確了論文的研究重點(diǎn)。⑵從水量與流量

3、、功能、臨界值、需水與用水、可持續(xù)利用河流健康五個(gè)視角對(duì)河流 EWRs的概念進(jìn)行了辨識(shí)，從時(shí)空性、質(zhì)量統(tǒng)一性、最優(yōu)閾值性三個(gè)方面對(duì)EWRs的特性進(jìn)行了研究，提出河流EF評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有逐月和年際的豐枯同步差異性、空間移植性和等級(jí)客觀性。⑶為了構(gòu)建具有普適性的多級(jí) EF評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，解決四個(gè)關(guān)鍵問題，論文重點(diǎn)研究了Tennant法的改進(jìn)方法。根據(jù)時(shí)段平均流量、計(jì)算時(shí)段和百分比三個(gè)參數(shù)的組合改進(jìn)方式，對(duì)Tennant法的改進(jìn)策略進(jìn)行了全面深入的研

4、究，從最小流量、平均流量、最枯連續(xù) n天平均流量、基流、頻率曲線和歷時(shí)曲線的特定保證率流量等各類流量指標(biāo)的生態(tài)水文特性分析入手，提出了基于流量的月均系列代替年均系列劃分水平年、低流量視角研究最小EF、中值代替平均值、逐月分配計(jì)算代替全年單值計(jì)算、生態(tài)分級(jí)代替主觀分級(jí)的 MTMMHC法。以具有不同水文情勢(shì)的5條大河、2條中型河流和3條小河為例，驗(yàn)證了MTMMHC法的合理性。結(jié)果表明，MTMMHC法計(jì)算的各級(jí) EF具有逐月和年際的豐枯同步差

5、異性以及能適用于不同類型河流的普適性，避免了年際極端流量峰值和年內(nèi)分配不均帶來的影響，EF的分級(jí)數(shù)量較為適宜，避免了傳統(tǒng)水文學(xué)法在標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)上的主觀盲目性。⑷在對(duì)漢江“水華”成因與影響因素分析的基礎(chǔ)上，兼顧下游“水華”閾值流速破壞和襄陽段 EWRs滿足兩大需求，提出了不同長江枯水位條件下兼顧中線工程調(diào)水、引江濟(jì)漢工程補(bǔ)水、丹江口水庫泄水、漢江襄陽段和區(qū)間支流水生棲息地條件的“水華”防控EF配置方案，可為多個(gè)水利工程的聯(lián)合生態(tài)調(diào)度提供科學(xué)依

6、據(jù)。⑸分析了漢江襄陽段魚類資源的時(shí)空演變情況、演變?cè)蚝彤a(chǎn)卵條件，基于“四大家魚”各產(chǎn)卵場(chǎng)所需的漲水條件和流速適宜性曲線以及丹江口水庫泄水過程與區(qū)間支流漲水過程對(duì)產(chǎn)卵量的貢獻(xiàn)率提出了生態(tài)洪水方案，評(píng)估了天然徑流與丹江口水庫調(diào)節(jié)后徑流對(duì)生態(tài)洪水方案的滿足情況。結(jié)果表明：天然徑流在最枯年份能提供較好的生態(tài)脈沖過程，而調(diào)節(jié)后的徑流在平水年和枯水年不能滿足，未來應(yīng)重點(diǎn)研究丹江口水庫的水沙聯(lián)合生態(tài)調(diào)度策略，使得漢江襄陽段的江水透明度、洪水流量的起