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1、区域河道生态区域河道生态径径流量流量的确定的确定唐艺珊 实现人与自然的和谐相处,首先要维持河流健康生命. 在水资源的开发利用过程中, 考虑经济和生活用水的同时, 必须重视生态环境用水, 至少应该保留保障生态系统生命活动最低条件的流量( 或水量) , 并保持必需的水质和河流的地形要素, 从而保证河流和湖泊生态系统的健康 .连续而适量的河川径流是维持河流生命的关键 ,而河流生态径流是维持河流健康生命的关键. 径流径流大气降水形成的，并通过流域内不同路径进入河流、湖泊或海洋的水流。径流量径流量一定时段内通过河流某一断面的水量。 一、一、生态径流量的概念生态径流量的概念广义的广义的，生态径流不只是满足
2、生态系统需求的水的径流量，同时应具有天然状态下该径流过程的温度、泥沙、水质、营养特征。生态径流的定义生态径流的定义狭义的狭义的，即保证河流天然状态下生态系统稳定和健康的径流过程称为生态径流过程。最小生态径流最大生态径流 适宜生态径流以狭义的狭义的生态径流的定义为基础，根据河流天然径流的变化特征及其生态系统响应的特点，可分为最小生态径流量最小生态径流量在人类活动的影响下, 水体为了保证水生生物存在所需要的水量, 或者说是河流中可以满足现状生态要求的最小径流量.最小生态径流量对水量、水质和持续时间水量、水质和持续时间水量、水质和持续时间水量、水质和持续时间都有一定的要求. 河流的最大允许取水量由天
3、然径流量与最小生态径流量的差确定.最小生态径流量在1 年中不是一个常量. 由于不同生态群落有不同的繁殖和发育规律, 最小生态径流量同河道水流年内变化特征一样, 是一个连续变化连续变化的过程. 最小生态径流量最小生态径流量 适宜生态径流量适宜生态径流量对于生态系统的稳定和物种的生存、繁衍最为适合的径流过程, 其值有一个合适的变化范围. 最小生态径流过程对于维护生态系统来说是最低要求，是不利的水文条件。而保持河流生态系统健康和生物物种种群结构稳定的径流过程是适宜的生态径流过程。因河流水文过程是随机变化的，适宜生态径流应具有一个合适的变化范围。 适宜生态径流量适宜生态径流量最大生态径流量最大生态径流
4、量河流满足河流生态系统稳定和健康条件所允许的最大流量过程。当河流流量超过此过程时，同样会对河流生态系统结构将造成重大的影响，导致某些物种消失造成不可恢复的生态灾害。 最大最大生态径流量生态径流量(b) 较先进的方法较先进的方法. 如逐月最小生态径流计算法 、逐月频率计算法 、新逐月频率计算法 和生态水力半径法 等. 二、二、生态径流量的分析计算方法生态径流量的分析计算方法国内国内 (a)传统的传统的曲线相关法、环境功能设定法、水质目标法、水量补充法和假设法等。 前3 种方法主要以水质目标为约束,侧重于河流的污染稀释自净需水量,不足以反映河流的生态需求. 后2 种方法所得结果仅为一种近似估算,不
5、够精确. 生态水力半径法考虑了河道信息和生态目标,集水文学和水力学为一体,所得结果更符合实际,但却不能反映河流的季节变化特征.逐月最小生态径流计算法和逐月频率计算法能够反映河流的天然径流过程,计算也较为简便 . (a) 传统的流量计算法传统的流量计算法 . 如7Q10 法、Tennant 法和最小连续30 d 平均流量法等. 国外国外 (c) 较先进的方法较先进的方法 . 如南非的建块法(BBM) 和澳大利亚的基准测量法等.(b) 栖息地保持类型标准设定法和水力栖息地保持类型标准设定法和水力学法学法 . 如河道湿周法和R2CROSS 法、河道内流量增加( IFIM)法和CASIMIR 法等.
6、这类方法应用上较为简单,但精度不够. 其中Tennant 法是Tennant 等通过对美国3 个州的11 条河流进行了详细的野外调查研究后提出来的,通常用于计算优先度不高的河段的河流流量推荐值或作为其他方法的检验.这类方法所需要的河道断面参数及定量化的生物学信息等资料一般不易获得,故应用上受到一定限制. 这类方法虽然符合河流的天然水流节律,但整个过程需要考虑的因素太多,小流域不易实现,因而应用上不易推广.河流生态径流量计算的目的目的求出可以保证河流健康状况的最小、最大及适宜生态径流量.三、常用计算方法的介绍三、常用计算方法的介绍逐月最小生态径流计算法逐月最小生态径流计算法逐月频率计算法逐月频率
7、计算法Tennant 法法主要用于计算最小生态径流主要用于计算适宜生态径流新的逐月均频率计算法新的逐月均频率计算法每个月的保证率都取为50%对不同方案的适宜径流量进行检验逐月最小生态径流计算法逐月最小生态径流计算法流量资料分为112 月份共12 个月平均径流系列取每个月系列的最小值作为该月的最小生态径流量最后得到的即为全年的最小生态径流过程。步骤：步骤：首先将1年分为丰水期、平水期和枯水期3 个时期,并给各个时期一个适当的保证率(枯水期90 %、平水期70 %、丰水期50 %) 再计算不同时期不同保证率条件下的径流量,1 年各个时期的生态径流量即构成了河流的适宜生态径流过程. 逐月频率计算法需
8、要保证河流的流量过程,因此它只适用于有连续流量过程和水量较丰的大中型河流,而不适用于季节性河流和小河流.步骤：步骤：适用：适用：逐月逐月频率频率计算法：计算法：优点在于优点在于提出了河流生态系统需求的最佳水文条件，相较于最小生态径流所确定的河流的极限的、短期的水文状态而言，适宜生态径流更有利于河流的生态健康。优点在于优点在于它考虑了河道径流过程的年内连续丰枯变化特征，充分考虑了河流生态系统不同时期对水文条件的需求。逐月最小生态径流计算法逐月最小生态径流计算法与逐月频率与逐月频率计算法的优缺点计算法的优缺点逐月逐月频率频率计算法计算法逐月最小生态径流逐月最小生态径流计算法计算法缺点是缺点是它们不
9、适用于计算季节性河流和小河流，因为这类河流的流量过程不连续，有时甚至会出现断流情况而无法计算生态径流量。因而这两种方法主要适用于计算大中型河流以及有连续流量过程、水量丰富的河流。Tennant 法（或Montana 法）是根据对生物物种和生态环境的有利程度，给出河流生态用水的流量级别。该法的河流流量推荐值见表1，通常作为优先度不高的河段研究河流流量推荐值使用，或者作为其他方法的一种检验，通过此法对不同方案的适宜径流量进行检验。TennantTennant法法四、山区与平原计算案例四、山区与平原计算案例伊河伊河伊河伊河：是位于河南省洛阳市境内的伊河，它发源于洛阳市内熊耳山南麓栾川县陶弯乡三合村闷
10、顿岭，干流全长265km，流域面积6041km2，流经市内的嵩县、伊川县，最后与市内另一条河流洛河在黑石关处汇合并流出境外，途经的主要水文站有栾川站、潭头站、东湾站、陆浑站、龙门镇站和黑石关站。本次计算所取的断面是伊河上游的栾川站伊河上游的栾川站（山区）（山区）和下游的龙门下游的龙门镇站镇站（平原）（平原），采用的资料是这两个站1960年至1979年共20a的实测月平均径流资料。本次计算中，对于最小生态径流的计算采用逐月最小生逐月最小生逐月最小生逐月最小生态径流计算法态径流计算法态径流计算法态径流计算法。根据前文所述计算步骤，计算结果如图1所示。计算过程计算过程最小生态径流的计算最小生态径流的
11、计算根据前文所述逐月频率计算法的计算步骤，据图2所示栾川站多年平均径流过程，将全年丰、平、枯水期做如下划分：710月份为丰水期，11、4、5月份为平水期，12、13、6月份为枯水期，然后分别对不同月份按拟定的保证率求得各月径流量，得到的即为全年的适宜生态径流过程。同理，据图3所示龙门镇站多年平均径流过程，将全年分为丰水期710月份，平水期1112、46 月份，枯水期13月份，再按同样步骤求得适宜生态径流过程。计算结果见图4。对两站最小生态径流过程和适宜生态径流过程进行对比，结果见图5和图6。适宜适宜生态径流的计算生态径流的计算对于适宜生态径流的计算采用逐月频率计算法逐月频率计算法逐月频率计算法
12、逐月频率计算法。两站多年平均径流过程两站径流过程借鉴国外“ “TennantTennant” ” 法对最小生态径流和适宜生态径流的计算结果进行比较（表1 1）从表1可以看出，若以最小生态径流的标准控制伊河的流量，河流将处于极差状态，而若以适宜生态径流控制河流的流量，河流等级将跨越26级，达到中等、好，甚至最佳的状态。这说明最小生态径流过程只能是河流所能承受的极限状态，并且是很短期的状态；而适宜生态径流过程才是一条河流能够维持正常生态功能的保障。因而，建议对于一条河流而言应该在丰水年保证其适宜生态径流，在枯水年保证其最小生态径流量，以更利于河流生态系统的健康。计算结果的计算结果的讨论与分析讨论与分析通过以上所有的分析可以看出，要确定河流的适宜生态径流过程，确定合理的保证率是一个关键。对于不同的河流，由于其地理位置、气候、下垫面以及人类活动影响程度的不同，应该采取不同的保证率保证率来得到河流生态径流过程。 结论：结论：
