河道内生态环境需水量计算方法的研究现状及其改进探讨
河道生态需水量计算方法综述
际意义。
目前 国外计 算河道 生态需水量 的方 法和多 。 国 内对 河道生态 需水计算研 究刚刚起步 ． 对于干 旱地 区生态 用水 和水 质条件 变 化对 河道 水体 生
临界 湿周 的流量值 作 为保 护 河流 水 生生 物栖 息
河流流量 的增 大而增加。然 而 ， 当湿 周超过 某 临 界值时。 河流 流量再 大 量增 加 ， 湿周 的增 加量 变
的很 小 。因此 ， 只要 保 护 好 临 界 湿 周 ， 就 能 基 本 也 满 足 非 临 界 状 态 下 的 河 流 水 生 生 物 栖 息 地 的 最 低要求。
该方法利用湿周作 为栖 息地质量指标来估算 期望的河道 内流 量值作 为河流最 小流量设 计值 。
该 法通 过 在 临 界 的栖 息 地 区域 （ 常 大 部 分 是 浅 通 滩 ）现 场 收 集 渠 道 的几 何 尺 寸 和 流 量 数 据 ， 以 ， 并
现 为减少 的趋势 ， 且经 济 的 生态 需水 量
保 护 水 生 生 物 栖 息 地 生 态 流 量 值 ，一 般 是 基 于 这 样 的 一 种 假 定 ： 护 水 生 生 物 指 示 物 种 所 需 保 的 水 量 是 与 保 护 整 个 水 生 生 境 所 需 的 水 量 相 同 的 。栖 息地 保 持 类 型 的方 法 则 应 用水 力学 现 场 数 据 区检 验 河 流 流 量 与 鱼 类 栖 息 地 指 示 因 子 的 关
缺 点进 行 了探 讨 。 河道 生态 需水量 的计 算方法存 在的 问题进 行 了分析 。 对
［ 关键词 ］河道生态需水量； 生态功能 ； 计算方法 ［ 中图分类号 ］ Ｖ ５ Ｔ ８ ［ 文献标识码 ］ Ａ
流域生态需水量计算方法的研究
流域生态需水量计算方法的研究
第一段：水是人类社会存在的不可或缺的重要自然资源，其在工业生产、生态维护、经济发展等方面具有巨大的重要作用。
随着经济发展和人口增加，水资源面临着中断，过量消耗以及污染等问题，人们意识到科学准确地计算流域需水量是确保水资源合理利用的必要
举措之一。
第二段：在国内外学者的不断研究中，准确计算需水量的方法也在不断完善。
几十年来，我国发展了多种用于计算需水量的方法，如卡尔曼和卡尔曼-佩洛西-阿拉伯（KP-A）方法、时间序列分析方法等。
以上方法基本上可以满足山洪流域需水量的估算要求，但它们具有一定的局限性，因为它们缺乏系统性、动态性以及空间感知等特性。
第三段：针对上述现状，研究人员建立了一种新的流域生态需水量计算方法，它能够准确地计算出流域的生态需水量。
该方法包括以下几个步骤：首先，研究人员使用水文学模型对水文过程进行建模，以定量确定水量状况；其次，通过模型识别和拓扑分析方法，确定水文数据的参数和最优模型；然后，使用GIS技术确定流域生态系统的空间分布；最后，利用模拟技术及多元回归模型，分析水量管理的影响因子，以确定流域的生态需水量。
第四段：本文深入研究了流域生态需水量的计算方法，并证明了该方法的有效性。
它通过分析水文过程和流域生态系统的空间分布，准确地计算出了流域的生态需水量。
同时，它结合了水文学、GIS和多元回归模型等多个技术，具有良好的系统性、动态性和空间感知性，
可以更好地适应流域融合，从而更好地确保流域水资源的可持续利用。
结束语：由此可见，此类流域生态需水量计算方法的研究具有重要的意义，有助于科学准确地计算流域生态需水量，从而确保流域水资源的可持续利用。
河道内生态需水估算方法及其评述_钟华平
河道内生态需水估算方法及其评述钟华平1,2,刘 恒2,耿雷华2,徐春晓2(1.河海大学,江苏南京 210098;2.南京水利科学研究院,江苏南京 210029)摘要:针对目前常用的水文指标法、水力学法、整体分析法和栖息地法,4大类河道内生态需水估算方法就其适用条件和范围作了相关评述。
认为不同的估算方法有其不同的适用条件和范围,在实际应用中需根据已有资料条件和研究的目的,选用不同的计算方法。
关 键 词:生态需水;估算方法;河道内;栖息地中图分类号:X143;X171.1;G353.11 文献标识码:A 文章编号:1001-6791(2006)03-0430-05收稿日期:2004-12-18;修订日期:2005-04-30基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2003CB415104)作者简介:钟华平(1964-),男,江西赣县人,南京水利科学研究院教授级高级工程师,河海大学博士研究生,主要从事水资源可持续利用、水政策法规研究。
E -mail :hpzhong @nhri .cn河道内生态需水通常是指河流为了维持某一特定生态系统的基本生态功能,河道应保持的流量。
河道内生态流量一般指维持水生和岸栖生物生存的最小需水量[1]。
国外经过多年来的研究,已形成了一些相对成熟的生态需水估算方法。
基本可以分为:水文指标法、水力学法、整体分析法和栖息地法等4大类。
不同的计算方法各有其适用条件和适用范围,选定生态需水评估方法应考虑下列因素:河流类型;人们的生态环境价值观;计算结果的精度要求;收集资料的费用和困难程度等。
一些国家的生态需水评价,还依据计算的精度进行评价结果分级[1]。
1 河道内生态需水评估方法1.1 水文指标法(Hydrological Index Methods )水文指标法(也称历史流量法)是生态需水评价中最简单的、需要数据最少的方法,它依据历史水文数据确定需水量。
最常用的方法有Tennant 法或称蒙大拿(Montana )法、水生物基流法、可变范围法、7Q10法、德克萨斯(Texas )法、流量持续时间曲线分析法、年最小流量法和水力变化指标法(IHA )等。
水库工程建设时的河道内生态环境需水量分析
水库工程建设时的河道内生态环境需水量分析现行规范、导则及指导性文件对河道内生态环境需水量的规定不一而足，在实际工作中往往要花费很大精力进行梳理，选取的方法和计算结果在审查会上也常有争议。
本文以陕南Y水库为例，通过分析对比现行的8个规范、导则及指导性文件，采用Qp法、近10年最枯月平均流量法、流量历时曲线法计算并推荐壩址段面生态基流为0.07m3/s，采用Tennant法、径流百分数法计算并推荐该河基本生态环境需水量宜为786万m3～1201万m3，目标生态环境需水量宜在1703万m3以上的分析思路和结果得到各级审查部门认可，希望能为同类工程规划设计时参考。
期待各类规程、规范和导则、指南等指导性文件，能尽快统一对生态环境需水量计算的规定或引用指向，使之能更简化和便利的用于指导工程规划设计和论证评估工作。
标签：水库工程建设;生态基流;基本生态环境需水量;目标生态环境需水量水利水电工程设计时，通常要分析工程建设对河流生态的影响，提出满足下游生活、生产和生态保护需要的最小下泄流量。
本文根据《水资源规划规范》（GB/T51051-2014）、《河湖生态环境需水计算规范》（SL/Z712-2014）（以下简称《生态需水计算规范》）、《河湖生态需水评估导则（试行）》（SL/Z479-2010）（以下简称《生态需水评估导则》）、《水资源供需预测分析技术规范》（SL429-2008）（以下简称《供需预测规范》）、《江河流域规划环境影响评价规范》（SL45-2006）（以下简称《规划环评规范》）、《建设项目水资源论证导则》（GB/T35580-2017）、《水利水电建设项目水资源论证导则》（SL525-2011）（以下简称《导则》）及《全国水资源综合规划技术细则需水预测部分》（修订）（以下简称《细则》），以陕南Y水库为例，综合分析提出了水库坝址断面生态基流及适宜的基本、目标生态环境需水量。
1 坝址断面生态基流在各类规范中，生态基流也称为基本生态环境需水量最小值。
关于水资源论证中河道内生态需水的探讨
随着社会经济的快速发展，人类对于水资源的开发利用量不断增加，致使人类对流域以及生态系统的干扰程度不断增加，甚至超出了环境的承载能力，进而衍生出一系列环境与生态问题。
2002年5月1日颁布实施的《建设项目水资源论证管理办法》中虽没有明确规定必须在水资源论证中考虑生态需水问题，但从重视生态环境，协调生活、生产、生态用水等方面考虑，在建设项目水资源论证中必须考虑生态需水问题，如何合理考虑和计算生态需水，是建设项目水资源论证中面临的迫切问题。
本文通过对河道内生态需水的基本概念、计算方法及工作中存在问题的探讨，希望能对推动水资源论证中生态需水的应用性研究有所裨益。
1生态需水的基本概念1.1 我国生态需水研究的发展状况方子云在1988年的《水资源保护工作手册》提及流域生态用水的内容；汤奇成等人在分析塔里木盆地水资源与绿洲时提出了生态环境用水概念，率先开展了生态环境需水研究；20世纪90年代后期，生态环境需水进入了较全面的研究阶段，刘吕明根据水资源与生态用水的关系，提出了水热平衡、水盐平衡、水沙平衡与水量平衡原理，探讨了生活、生产与生态用水之间的共享性。
由于干旱、半干旱和季节性干旱的半湿润区，水资源供需矛盾突出及生态环境相对脆弱等问题严重，因此，目前国内的研究目标多集中在这些地区且以河流生态系统需水作为主要研究对象。
国家“十五”科技攻关项目“中国分区域用水标准研究”从基础理论、应用技术、管理决策三个层面，提出一系列相互关联的关键技术，形成符合我国实际生态需水理论与计算方法体系，提出了水循环生态效应理论，建立了区域生态需水类型划分的三大准则，为区域生态需水计算奠定理论基础。
1.2 生态需水的定义对于生态需水的研究有不同途径与观点，没有形成一个系统、科学的理论体系，国内学者们对生态需水概念还没达成一致。
王西琴等认为：生态需水是指维持生态系统中具有生命的生物物体水分平衡所需要的水量，主要包括维护天然植被所需水量、水土保持及水保范围之外的林草植被建设所需水量和保护水生生物所需水量；胡顺军认为：生态需水是指生态系统在特定条件下需求多少水，并把生态需水与环境需水统称为生态环境需水；马铁民认为：生态需水量是生态系统达到某种生态水平或维持某种生态系统平衡所需水量，或是发挥期望的生态功能所需水量；生态环境需水量是指维持一个特定区域内生态环境不再恶化并逐步改善所需要消耗的水资源总量，并不是单指生物体的需水量；赵西宁等人为：生态需水是从生态系统本身角度出发，维持或恢复良好稳定状态所需水量；崔树彬认为生态需水量不能单指生物体的需水量等。
浅谈生态环境需水量的研究动态的论文
浅谈生态环境需水量的研究动态的论文本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！摘要根据国内外不同学者对生态环境需水量的研究资料,归纳分析了国内和国外对生态环境需水量概念的认识和计算方法。
关键词生态环境需水量;计算;研究1国外研究动态早期的研究是关于河道枯水流量(low-flow)的研究[1-2],这个时期主要是为了满足河流的航运功能对枯水流量进行研究。
随后,由于河流污染问题的出现,开始对最小可接受流量(minimum acceptable flows,mafls)进行研究[3],其最小可接受流量除了满足航运功能外,还要满足排水纳污功能。
随着河流受人为因素影响和控制的加强,河流生态系统结构和功能遭到破坏,生态可接受流量范围(ecology acceptable flow regime,eafr)的研究逐渐展开[4],其主要是为了恢复河流生态系统功能,为满足不同的环境要求而进行生态可接受流量范围的研究。
目前,国际上对河流的生态环境需水量使用较为广泛、通用的概念是枯水流量。
近10年来,为了促进水文水资源研究,国际之间加强了合作,其中包括对河道枯水流量的研究[5],如frend(flow reg-imes from experimental and net data)行动计划,第一个行动计划由水文组织(institute of hydrology(uk))倡导,并为1985—1988年的国际水文计划方案ⅲ(uneso international hydrological programme-ⅲ)做了部分工作[6]。
这个组织包括13个欧洲国家,主要是应用国家水流量(水文)数据库及不同的研究方法,预测河流的洪、枯水流量,分析和研究了欧洲西北部1 350条河流的的枯水流量状况[7]。
研究集中在应用水力学参数研究枯水流量与流域河床组成特性之间的关系,以及研究不同频率不同时段年均流量(mean)与最小流量(annual minima)和枯水流量(low-flow)之间的联系等,第1个欧洲frend行动计划采用了西欧国家网络提供的精确的日流量和相应的流域资料数据库。
对于生态环境需水量多种计算方法的探讨
对于生态环境需水量多种计算方法的探讨朱国1何林峰21、2、四川省岷江水文水资源勘测局四川眉山620010摘要：为合理分配水资源,使水资源利用效率最大化，科学地计算生态环境需水量，对不同类型的生态环境需水量计算模型进行探讨与选择。
笔者重点对四川省峨边彝族自治县官料河流域的生态环境需水的内容、生态环境特征进行了分析，选取了相应的计算方法。
关键词：生态环境需水量；计算方法；河流Abstract:for reasonable distribution of water resources,the utilization of water resources to maximize efficiency,scientific computing the water ecological environment,to different types of ecological environment water calculation model to explore and choice.The author key in sichuan province,the yi autonomous county ebian material river basin of the eco-environment water requirement of the content,analyzing the characteristics of the ecological environment, the selection of the corresponding calculation method.Key words:water ecological environment;Calculation;river中图分类号：F323.22文献标识码：A文章编号：1引言生态需水量一般指改善生态环境质量或维护环境质量所需的水量。
河道内生态环境需水量探析
Ｓ ｐ．０ ６ ｅ ２０
河 道 内生 态环 境 需水 量 探 析
王 巧 丽 ຫໍສະໝຸດ （ 山西省水利水 电科学研究 院 ， 太原 ０ ００ ） ３ ０ ２
摘
要 ： 中在综合 国内外有关河流 系统 生态环境 需水研 究的基础上 ， 文 以桑干河为例 ， 探讨
了河道 内生态环境需水量 的 内涵及组成 ， 并从生态基 流、 自净需水量及输沙需水量三个方面
对 河道 内 生 态环 境 需 水量 进 行 了研 究 。
关键 词 ： 生态环境 需水量； 内涵 ； 生态基流 ； 自净需水量 ； 桑干河流域
中 图 分 类 号 ： Ｖ １ Ｔ ２４ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
山西省桑干河流 域地处我 国黄土高原 干旱半干旱 区 ， 为 海河流域永 定河水系一级支流 ， 是首都官厅水库重 要的集水
化趋势加重 ， 态脆 弱。 生
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第17卷第4期2006年 8月水资源与水工程学报Jo urnal o f Water Reso urces&Water Eng ineeringV o l.17No.4A ug.,2006 河道内生态环境需水量计算方法的研究现状及其改进探讨张代青,高军省(郑州大学环境与水利学院,河南郑州450002)摘 要:从河道内生态环境需水量的基本概念出发,提出河道内生态环境需水量的计算方法问题,认为尺度转换问题是河道内生态环境需水计算的基础;总结了目前国内外较为常用的河道内生态环境需水量的计算方法,同时对其进行了综合比较,指出了其优缺点;认为将国外和国内计算方法有机结合并进行合理改进,使之适合国内河道内生态环境需水计算,是今后国内河道内生态环境需水研究的方向之一。
关键词:生态环境需水量;计算方法;研究尺度;河道中图分类号:X171.1 文献标识码:A 文章编号:1672-643X(2006)04-0068-06Discuss on the research situation of estimating methods ofeco-environmental water requirements in river course and its modificationZHANG Dai-qing,GAO Jun-sheng(School of Env ir onment and W ater conser vancy,Zhengz hou University,Zhengz hou,H e'nan450002,China)Abstract:Based on the basic co ncept of eco-environmental water r equirements in river cour se, the question on estimation metho ds has been pr esented.T he issue of scale transfo rmation w as co nsidered the base to estimate eco-environmental w ater requir em ents in river co urse.Then more general estimatio n methods of eco-environmental w ater requirements in r iv er cour se at ho me and abr oad w er e summ arized,the sy nthesis compar ison to them w as carried on,and the advantag es and disadvantag es of applying them to practice w ere pointed out.Finally,in o rder to estim ate eco-environmental water r equirements in river course in do mestic,it w as tho ug ht that co mbining do mestic estimation metho ds with foreign estimatio n methods and reasonable improvem ent w as one of research directions.Key words:eco-environmental w ater requirements;estimation methods;research scale;river co urse 河流水体是流域地表水资源的主体,对农业、工业、生活以及生态环境用水起主导作用。
因此,河道内生态环境需水,特别是河道内生态环境需水量的计算,是水资源领域研究的重点。
如冯宝平和张展羽等[1]、王西琴和刘昌明等[2]对河道内生态环境需水量的计算问题都进行了重点阐述。
但至今国内外能通用的计算方法却很少,尤其是用国外方法计算国内河流生态环境需水时,结果往往与实际不符,致使许多计算方法的应用受到很大限制。
为吸收国外计算方法的优点、准确计算国内河流生态环境需水量、合理开发和综合利用河流水资源,笔者试图对国内外河道内生态环境需水量计算方法进行总结、比较、分析、改进和补充,以寻求符合国内实际的河道内生态环境需水量的计算方法,为较准确计算国内河流生态环境需水量提供一种新思路。
1 基本概念与研究尺度1.1 基本概念河道内生态环境需水量是美国渔业和野生动物保护组织最早提出的[3]。
目前,虽然国内外已通用这收稿日期:2006-02-10基金项目:郑州大学引进人才科研项目资助作者简介:张代青(1974-),男(汉族),湖南隆回人,硕士研究生,主要从事水文学及水资源研究。
个名词,但至今没有一个明确公认的定义。
实际上,河道内生态环境研究范围应该包括河道及连通的水库、湖泊、沼泽和湿地等。
笔者认为,给河道内生态环境需水量下定义,不能单单考虑水量,还要考虑需水量的水质及其成本价值,因为优化配置河道内生态环境需水量的目的,是利用、改善和保护生态环境,使其充分发挥可持续性的生态功能,更好地为人类全面发展服务。
因此,建议河道内生态环境需水量可定义为:从生态环境的功能要求出发,为改善或维护生态环境不再恶化,对河道生态系统所要求的最小水量,并考虑在这一水量下生态系统能够容纳的最差水质,以及这一水量因用于生态环境需水而失去用在其它方面应该产生的效益。
1.2 研究尺度水资源学是一门交叉学科,涉及水文学、生态学、环境学与河流动力学等多门学科,而各门学科都有自己的研究尺度。
因此,尺度转换问题是生态需水计算的基础,是水资源综合评价的桥梁。
为统一尺度,研究河道内生态环境需水计算方法,目前大多专家学者都考虑纵向(顺水流方向)、横向(垂直水流方向)、垂向(地表水与地下水上下交换方向)和时间域(考虑河道内生态环境需水量是一个时间变量)等四维尺度[3]。
以下各类计算方法就是建立在以水文为基础的同一尺度上。
2 计算方法2.1 国外计算方法综合国外河道内生态环境需水量计算方法,主要有以下4类[1,2,4]:2.1.1 历史流量法 该法是以历史流量资料为基础,根据不同设定标准按比例缩小河流的宽度、深度和流速,将计算得到的平均流量作为对应设定标准的流量估计值。
主要方法有以下6种: 7Q10法[1]:以水文参数为基础,采用90%保证率最枯月连续7 d的平均水量作为河流最小流量设计值。
径流时段曲线分析法(Flow Duration Curve Analy sis)[1]:以水文分析为基础,采用逐月最小径流量的特殊百分比作为河流生态环境需水量。
蒙大拿法(M on-tana M ethod):亦称Tennant[1]法。
该法将生态环境和水文情势联系起来,在分析河流水力断面参数-历史流量百分比的相关性后,取预先确定的年天然径流量的特殊百分数作为河流生态环境需水量的推荐值。
如取年平均流量的10%作为水生生物生长的最小流量,年平均流量的60%～100%作为水生生物生长的流量最佳范围等等。
!Texas法[5]:该法是在T ennant法的基础上进一步考虑了水文季节变化因素,通过对各月的流量频率曲线进行计算后,取50 %保证率下的月流量的特定百分率作为最小流量。
其特定百分率的设定以研究区典型植物以及鱼类的水量需求为依据。
该法具有地域性,对流量变化主要受融雪影响的河流较适用。
∀NGPRP(Northern Great Plains Resource Prog ram)法[6]:是将水文年按枯水年、平水年和丰水年分组,取平水年组90%保证率流量作为最小流量。
其优点是考虑了枯水年、平水年和丰水年的差别,综合了气候状况以及可接受频率因素,但缺乏生物学依据。
#基本流量法(Ba-sic Flow Metho d)[7]:是选取平均年的1,2,3,…,100天的最小流量系列,计算1和2、2和3、3和4,…,99和100点之间的流量变化情况,将相对流量变化最大处点的流量设定为河流所需基本流量。
该法是根据河流流量变化状况确定所需流量,能反映出年平均流量相同的季节性河流和非季节性河流在生态环境需水量上的差别,计算简单,但缺乏生物学资料证明。
2.1.2 水力学法 该法以保留河流的足够水量和保持河道的基本形态为集中目标,主要方法有以下3种: 湿周法(Wetted Perimeter M ethod)法[1]:假设保护好临界区域的水生生物栖息地的湿周,也将对非临界区域的栖息地提供足够的保护。
它是利用湿周作为栖息地的质量指标来估算期望的河道内流量值。
通过在临界的栖息地现场搜集渠道的几何尺寸和流量数据,并以临界的栖息地类型作为河流其余部分的栖息地指标,根据河流流量与湿周的关系,将河流临界湿周区域作为水生生物栖息地保护的最低要求。
该法适用于湿润河网区,但河道的形状会影响该法的分析结果。
R2-Cr oss法[1]:假设浅滩是最临界的河流栖息地类型,而保护浅滩栖息地也将保护其他的水生生物栖息地。
通过水域生态系统平衡分析,根据水生生物生产量和栖息地与水深、流速、河宽等的关系,由曼宁公式计算所需水量。
该方法适用于一般浅滩式的河流栖息地类型。
CASIM IR(Computer Aided Sim ulation Mo del for Instream Flow Requirem ents in Diverted Stream)法[8]:该方法是基于现场数据——流量在空间和时间上的变化,采用FST[9]建立水力学模型、流量变化与被选定的生物类型之间的关系,估算主要水生生物的数量、规模,反推期望的流量。
2.1.3 栖息地法 栖息地法以提供一个适宜的物69第4期 张代青,等:河道内生态环境需水量计算方法的研究现状及其改进探讨理生境作为设定目标,根据流量-栖息地生境或流量-栖息地指示物种的相关关系确定河流流量。
该法使用起来比较灵活,但实际操作性不强,不容易被应用。
主要方法有以下6种: IFIM(Instream Flo w Incremental M etho dolo gy)法[1],是由美国渔业和野生动物保护组织提出的用于河流规划、保护和管理等的决策支持系统方法,它由水量、水质和生态等一系列专业模型及方法库组成。
该法综合考虑水量、流速、水质和水生物种等影响因子,结合水生生物学信息,模拟流量增加的变化对水生生物栖息地影响,并作出综合评价,最后由评价结果确定流量的推荐值。