黄河北岸灌区内河流天然文岩渠生态流量探讨

以河南省北部引黄灌区内天然文岩渠为研究对象,通过分析对比国内外有关河道内生态需水量的研究方法,采用较适宜表现河流年内丰枯变化过程的改进逐月频率法,计算逐月不同保证率(50%、70%、75%、80%、85%、90%)条件下的河流生态流量,同时采用Tennant法、90%保证率最枯连续7日平均流量法(7Q10法)、逐月最小生态径流计算法以及多年逐月平均流量法进行对比。使用Tennant生态环境状况评价等级标准对多种计算结果进行评价,得出年内逐月最小生态流量:天然文岩渠丰水期(6—10月)最小生态流量为多年同期平均流量的65%~80%;枯水期(11月—次年5月)最小生态流量为多年同期平均流量的40%~50%。     

梯级小水电开发中最小生态流量计算方法探究

保障小水电的最小生态流量，可有效解决小水电站运行中的减脱水问题。研究以石窟河梯级小水电站为例，采用Tennant法、Q₉₀法、NGPRP法、频率曲线法和Texas法共5种水文学法和以湿周法为代表的水力学法分别对梯级小水电应下泄的最小生态流量进行计算，分析对比发现，Texas法和Tennant法相较其他水文学法更为适合该地区的最小生态流量计算。在满足95%保证率的情况下，选取Texas法和Tennant法两种方法的内包线得到长潭水库应下泄的最小生态流量过程。在河道比降较大且梯级小水电开发中最小生态流量计算，水文学法相较于湿周法更为合适。     

梯级小水电开发河流最小生态流量计算与保障研究

小水电在中国水能资源中占有重要地位,但在建设、运行过程中不可避免地对下游水生态环境造成不利影响,因此计算最小生态流量可减少小水电在运行过程中对下游水生态环境造成不利影响。以梯级小水电开发河流——东江干流为例,采用改进的Tennant法、Q_P法、经验法、频率曲线法和NGPRP法计算东江干流最小生态流量,在满足95%保证率的条件下,将上述5种计算结果进行对比分析,选择Q_P法计算得到的最小生态流量值232.81 m³/s作为最小生态流量下限值,同时选取改进的Tennant法和频率曲线法的内包线作为各月最小生态流量过程,并提出了确保东江干流最小生态流量的保障措施,以保证小水电及河流水生态系统健康可持续发展。     

白河干流最小流量变化与生态基流计算研究

河南省鸭河口水库修建后对白河干流最小流量变化产生了影响。为保障白河流域内生态可持续发展,根据新店铺水文站50多年的水文资料,采取Tennant法、90%保证率法和最小月平均流量法等3种水文学方法,对白河干流生态基流进行计算。通过对比分析,确定90%保证率法计算结果适用于白河干流的生态基流量。     

基于水文学法的雅砻江中游河段生态流量研究

为推求雅砻江中段雅江站河段最适宜生态流量,对比分析了Tennant法、最小月平均实测径流法、Q90法、Texas法、逐月频率计算法、NGPRP法、ABF法共7种代表性生态流量水文学计算方法,从需水量、水文节律和生态流量满足度3方面对各方法计算结果进行了综合分析与比较。基于模糊优选法提出了生态流量计算方法适用性指数,并用该指数分析各生态流量计算方法在研究区的适用性。结果表明：(1) ABF法和逐月频率计算法计算的生态流量几乎与实测多年平均月流量相等,且在鱼类产卵期满足度较低;(2) Q90法计算的生态流量不能反映径流天然变化过程,不适用于该河段;(3)改进后的最小月平均实测径流法、NGPRP法在鱼类产卵期其适用性指数较小;(4) Texas法适用性指数最高,可用于雅砻江中段生态流量计算。研究成果可为雅砻江中段水利工程生态调度提供参考与数据支撑。     

小水电站减脱水段最小生态流量计算:以盘溪梯级水电站为例

以盘溪梯级水电站的大洋水库为例，采用改进的Tennant法、年内展布法、Q90法、改进的频率法以及NGPRP（northern great plains resource program）法计算大洋水库应下泄的最小生态流量。选取95%保证率为保护目标，通过进一步的合理性分析，分析5种方法在95%保证率下的满足程度，从而提出年内展布法和改进的频率法是最适合该地区的最小生态流量计算方法。在满足95%保证率的情况下，选取年内展布法和改进的频率法的内包线得到大洋水库应下泄的最小生态流量过程，并以此思路推求出盘溪梯级一级电站至四级电站区间最小生态流量过程。     

永定河官厅下游段生态基流估算研究

根据永定河官厅水文站1956年～2016年61 a实测月径流资料,采用Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法、基流比例法估算永定河官厅下游段生态基流。综合对比分析确定,永定河官厅下游段生态基流为2.05～3.93 m~3/s;结合生态流量与现状年河道实际流量进行对比,评估分析三种方法计算得出的河道生态基流的保障程度表明,基流比例法在该区域表现最好,而90%保证率最枯月平均流量法计算得出的结果偏小,Tennant法在计算永定河此类型的北方季节性河流有明显的不足。     

基于Tennant法改进的生态水位计算方法研究

为了解决流量资料缺乏河流无法采用Tennant法推荐流量计算生态需水的问题,提出了基于Tennant法改进的生态水位计算方法。该方法将Tennant法中不同栖息状态下推荐流量占多年平均流量的百分比与水位保证率进行关联,以不同栖息状态对应的保证率水位作为生态水位。以淮河流域入海水道生态水位计算为例,选取淮河流域主要干支流上具有长序列流量资料的19个水文站作为参考站点,利用P-Ⅲ曲线推求Tennant法推荐流量阈值的水文保证率,综合分析各站结果,确定了淮河流域河流系统生态流量满足各等级所对应的水文保证率,并将其应用于流量资料缺乏的淮河入海水道生态水位计算。结果表明:淮河流域河流系统栖息状态为差与最佳时的水文保证率分别为90.2%,27.0%～41.6%。淮河入海水道淮阜控制调度闸和东沙港闸生态水位应分别保持在1.26～1.83 m、1.08～1.72 m之间。基于Tennant法改进的方法为流量资料缺乏河道生态需水的计算提供了一种新思路。     

疏勒河流域生态需水量研究

采用Tennant法、近10 a最枯月实测径流量法、90%保证率法、月年保证率法分别计算了疏勒河流域的生态基流;对敏感生态需水(包括河流湿地生态需水、湖泊生态需水、重要水生生物生态需水),采用流域典型区进行计算。疏勒河流域生态需水即为其生态基流与敏感生态需水之和。在对上述方法进行比较、分析的基础上,得出的90%的保证率法即为疏勒河流域生态基流比较合适的计算方法。计算结果表明:该河流域生态基流的所需水量为河流90%保证率下的最枯月平均流量的23%,河流的湿地生态需水量为6.40亿m~3,湖泊生态需水量为0.14亿m~3,重要水生生物的生态需水量为0.23亿m~3。在此基础上,通过计算得出疏勒河流域的生态需水量为6.77亿m~3。据此确定了疏勒河流域水生态红线和生态特征流量值,可为最严格水资源管理及水生态红线管理提供参考依据。     

吉首市万溶江最小生态流量分析

采用Tennant法、法国《乡村法》、美国7Q10法、GB3839-83中规定的方法分别对吉首市万溶江钟家寨至污水处理厂河段的最小生态流量进行计算分析.由计算分析结果可知:万溶江90％和95％保证率月平均最小流量分别为1.30 m3/s和1.15 m3/s,不能满足现状一般用水期(10月～次年3月)最小生态流量3.28 m3/s,鱼类产卵育幼期(4～9月)最小生态流量4.64 m3/s的需要.     

A New Modified Tennant Method with Spatial-Temporal Variability

Tennant method gets more widely applied worldwide via diverse modified forms, yet the spatial-temporal variability of ecological flow (EF) criteria has frequently been questioned, because the EF criteria are based on constant percentages of average periodic flow. To solve this problem, a modified Tennant method with EF criteria changing with flow regime is proposed in this research. The improved approach consists of four steps: (1) monthly and year-to-year flow variability considered, natural daily flow series are grouped into 12 monthly categories, and every category is subdivided into wet, normal and dry year groups; (2) taken the influence of extreme inter-annual flow events and uneven intra-annual distribution on average periodic flow into account, the median daily flow for every month and water year is taken as the ceiling of optimum EF; (3) spatial flow variability considered, the daily average streamflow with 90 % exceeding probability in monthly flow duration curves is taken as the lower limit of minimum EF; (4) the EF criteria from minimum to optimum are designed by using the idea of arithmetic progression from Tennant method, and the classification number is appropriately readjusted. Finally, to verify the rationality of the improved method, the EFs of a large river (Hanjiang River), a middle river (Meijiang River) and a small river (Panlonghe River) with different flow regimes are assessed and compared with common hydrological methods. The results show that the proposed approach is rational and has excellent monthly and inter-annual rich-poor variability and transferability in different riverine ecosystems.     

吉林省伊通河生态需水量计算及分析

为研究吉林省伊通河生态需水量年内分配情况,采用流量历时曲线法分别对位于伊通河中下游的农安站及上游的伊通站的历史流量资料进行分析,得到伊通河农安站和伊通站的河道内最小生态需水量分别为4 693.66万 m³和303.52万 m³, 分别占年径流量的15.46%和4.80%;同时采用Tennant法和最小月流量平均法对伊通河最小生态需水量进行估算验证。Tennant法估算得到的最小生态需水量与流量历史曲线法较接近 。结果表明:在天然情况下,伊通河生态需水量的年内分配过程符合于实际水量分配过程,即多水时需水量多,少水时需水量少。农安段生态需水量可以有限地保护水生生物栖息地;而伊通段水生生物栖息地已经退化或贫瘠,需要采取措施对其进行保护治理。     

基于博弈论可变集模型的节水型社会建设评价

节水型社会建设评价的研究是制定相关节水政策与措施的基础。在节水型社会建设评价的过程中,既存在清晰信息,也存在模糊信息。根据这一特点,结合陈守煜教授的可变集理论,运用博弈论组合主观与客观权重,提出了一种基于博弈论可变集的节水型社会建设评价模型。利用该模型对洛阳市节水型社会建设情况进行评价,并与模糊综合评价法、模糊物元法、TOPSIS法和VIKOR法的结果相对比。结果表明:洛阳市节水型社会建设呈现一种发展向上的趋势,节水情况越来越好,可变集模型与其他评价方法相比具有更高的准确性与合理性。     

基于水力水文学法的大渡河上游生态流量确定

利用湿周法、Tennant法、Tessman法、逐月最小径流法分别计算大渡河上游的最小生态流量,并通过鱼类繁殖产卵所需的流量验证4种方法的合理性。结果表明,Tennant法、Tessman法、逐月最小径流法能保证足木足断面鱼类繁殖产卵所需的最低流量,大金断面4种方法均能满足。推荐3—8月采用Tennant法,9月至次年2月选择湿周法,计算得到的最小生态流量过程能够满足鱼类及栖息地保护的要求,又对人类取用水影响最小。     

基于径流还原的桑干河生态基流及其盈缺分析研究

考虑到流域内水循环及降雨径流关系,通过对径流还原后,采用生态基流计算方法,确定桑干河生态基流量,进行桑干河生态基流分析。针对桑干河罗庄-固定桥、固定桥-册田水库逐年计算时,采取逐项还原法,逐项还原断面以上未实测到的水量,加上断面实测径流,还原为断面天然径流量。采用Tennant法计算桑干河生态基流量,并与最小月平均流量法的计算结果进行对比。Tennant法生态基流量多年平均计算值介于25%和50%频率年的计算结果,符合实际情况。通过对桑干河灌区引水与河道实测径流变化对比,发现其引水对河道生态基流起到了制约作用,需要采取措施来解决生态基流的缺水问题。     

汉江流域控制断面生态基流量的确定

保障合理的生态基流是维护河流健康的基础,是有序、可持续利用流域水资源的前提。采用Tennant法、最小月90%保证率平均流量设定法（Q90）以及最近10a最小月平均径流量法分别计算汉江各控制断面的生态基流量。根据汉江流域生态环境保护需要,以及各方法计算结果,确定汉江流域武侯镇、石泉、白河、皇家港及皇庄等控制断面的生态基流分别为3,28,76,174,200 m³/s。     

赣江下游河道适宜生态需水量计算

受气候变化及人类活动的影响，赣江下游河道生产生活与生态用水的矛盾日益增加。本研究采用Tennant 法和生态流量阈值法分别计算外洲断面生态需水量，并采用基于四大家鱼为生态保护目标的湿周法进行筛选比对，确定赣江下游适宜和较适宜的生态需水过程。结果表明：Tennant 法和生态流量阈值法计算得到的年均适宜生态需水量分别为845.44m3/s、1 041.30m3/s，占外洲断面多年平均径流的40%左右；年均较适宜生态需水量为626.60m3/s、561.16m3/s，占外洲断面多年平均径流的27%左右，为赣江下游适宜生态需水量的预留提供依据。     

基于改进Tennant法的小清河生态基流计算

为拓宽Tennant法的适应性,针对北方地区部分河流丰枯期径流差异大的特点,提出了在一般用水期(11-次年3月)生态基流的确定方法;同时,为满足鱼类生存繁衍要求,确定了鱼类产育期(4-10月)所需的逐月最低流速,选取最低流速所对应的流量与传统Tennant法生态基流量较大者为最终生态基流量,更好地保障了鱼类的生存繁衍要求。以小清河为例,选取人类干扰较小的历史数据对生态基流量进行计算,并与其他计算方法的结果进行对比验证。结果表明:改进的Tennant法计算结果更为合理,同时兼顾了多方面需水要求,有利于生态保护和维持河道持续健康发展。     

浑江通化段河道内生态需水研究

随着社会经济的发展,人与自然的冲突加剧,生态环境问题日益突出,水与生态系统研究成为普遍关注的热点。以浑江通化段为例,基于通化站2008~2012年5a实测逐日流量资料,运用次最小(大)值、频率排位法和四种适宜生态径流计算方法分别计算研究区河道逐月最小(大)生态需水量和适宜生态需水量,并采用Tennant法对计算结果进行评价和对比。结果表明,次最小值法适合研究区最小生态需水计算,频率配位法适合研究区最大生态需水量的计算,改进后的适宜生态径流计算结果更适合适宜生态需水计算。