生态水力学研究
水力学在水利工程中的应用研究
水力学在水利工程中的应用研究水力学是研究液体在运动中的性质和规律的学科，它在水利工程中有着广泛的应用。
水利工程作为一项关系到人类生产生活的基础设施建设，对于合理利用水资源、解决水问题、维护生态环境都起着重要的作用。
水利工程中的水力学研究，旨在深入理解水流的运动规律，为工程设计和运维提供科学依据。
首先，在水利工程设计中，水力学的应用非常重要。
通过分析水的流动规律和特性，工程师可以合理设计水闸、堤坝、渠道和管道等工程设施，确保其安全性和稳定性。
例如，在水闸设计中，水力学研究可以帮助工程师确定合理的闸门开度和闸室尺寸，以控制水流的流量和压力，达到预期的防洪、蓄水和引水效果。
在堤坝设计中，水力学研究可以帮助确定堤身的形状和抗洪能力，从而保证堤坝在洪水冲刷和压力下的稳定。
其次，在水利工程运维中，水力学的应用也至关重要。
水力学研究可以帮助工程师预测和评估水流对工程设施的影响，及时采取措施进行维护和修复。
例如，在水库运行过程中，水流对溢流坝的冲蚀和堆积都会造成一定的影响，工程师可以通过水力学模型研究，提前发现潜在问题，并采取相应的加固和清淤措施。
另外，在排水和给水工程中，水力学研究可以帮助工程师确定管道的流速、流量和压力等参数，并设计合理的管网系统，保证水的正常供应和排放。
此外，水力学研究还可以为水资源管理和生态环境保护提供支持。
水力学研究可以帮助工程师了解河流和湖泊等自然水体的水动力学过程，探索水体的流动规律和水质变化。
通过对水流的模拟和预测，可以更好地管理水资源，实现可持续利用。
同时，水力学研究也可以帮助评估水工程对生态环境的影响，预测水流对河道和湿地生态系统的冲刷和改变，为保护水生态环境提供科学依据。
总之，水力学在水利工程中的应用研究具有重要意义。
通过对水的运动规律和特性的深入研究，可以为水利工程的设计、运维和管理提供科学支持。
水力学的应用不仅能够保证工程设施的安全和稳定，还能够合理利用水资源、解决水问题、维护生态环境，推动社会经济的可持续发展。
水力学赵振兴第三版第二章
水力学赵振兴第三版第二章
引言
水力学是研究水和其他液体的运动规律及其应用的学科。
在人类生产和生活活动中，水力学有着广泛的应用。
水力学赵振兴第三版第二章主要介绍了水力学的基本原理和基础知识，为后续章节的学习奠定了基础。
水力学的研究对象和任务
水力学的研究对象是液体，特别是水和其他常见液体的运动规律。
其任务是通过实验和理论分析，研究液体运动的规律，建立数学模型，为解决实际问题提供理论基础和计算方法。
水力学的基本原理
水力学的基本原理包括流体静力学、流体动力学、边界层理论等。
这些原理是研究液体运动的基础，为解决实际问题提供了重要的理论基础。
水的循环与转化
水在自然界的循环与转化是一个复杂的过程。
太阳辐射能驱动着地球表面的水循环，使水在不同的形态之间不断转化。
水循环对地球的气候、生态系统和人类生活等方面都有重要影响。
水力学的应用
水力学在水利工程、环境工程、土木工程等领域有着广泛的应用。
例如，在水利工程中，水力学可用于研究水库、水电站等水利设施的设计和运行；在环境工程中，水力学可用于研究水污染控制和治理等方面的技术问题；在土木工程中，水力学可用于研究建筑物的抗水灾设计等方面的问题。
1。
河流生物栖息地的生态水文学研究
河流生物栖息地的生态水文学研究陈凯麒;陶洁【摘要】River habitats were classified from three angles of research objects, spatial scales and ecological groups. Four relationships between ecological indicators and hydrological features were discussed.The affection on river biology of hydrological features, such as flow, velocity, water level/water depth, water temperature, and water quality was summed up.Finally, the paper summarized hydrological-hydraulic indicators and suitability assessment methods for river habitat and pointed out the future research directions.%从研究对象、空间尺度和生态群体3个角度对河流生物栖息地进行分类，阐述了生态指标与水文要素间主要存在的4种关系，总结流量、流速、水位／水深、水温、水质等水流要素对河流生物的影响，归纳了目前表征河流生物栖息地的水文水力学指标和适宜性评估方法，并指出未来研究方向。
【期刊名称】《水资源保护》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】6页(P52-56,75)【关键词】河流生物栖息地;生态水文学;生态群体;生态指标;水文要素;水文情势;水文水力学【作者】陈凯麒;陶洁【作者单位】国家环境保护部环境工程评估中心，北京 100012;中国水利水电科学研究院，北京 100038【正文语种】中文【中图分类】X171.4;X143河流是重要的生物栖息地,为众多物种提供生存繁衍的条件,维系着生物的食物链及能量流过程。
河海大学水文院研究生培养方案(2010版)
城市水务(081521)(Urban Water Affairs)学科门类：工学（08）一级学科：水利工程（0815）城市水务隶属于水利工程一级学科，河海大学是全国第一个设置城市水务学科硕士和博士点的大学，从2004年开始招生。
目前有博士生导师3人。
本学科依托河海大学在水利、土木、环境等学科的综合优势，主要涉及城市化地区水文规律分析、水环境及生态保护、水务工程规划、城市水灾害防治、城市水务管理等基本理论研究和技术开发，为城市水利、水务、市政、环境部门以及流域机构培养高层次学术人才。
河海大学已有水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心，建设有上海市等水务科研实践基地，为培养城市水务博士研究生提供了有力的支撑。
我校开展城市水务研究已有近三十年的历史，承担了数百项有关城市水务方面的国家攻关项目、国家自然科学基金和部、省级重点科研项目，取得了多项有重要学术价值的科研成果。
一、培养要求培养面向现代化，品行端正，身心健康，具有强烈的事业心和良好的学术道德，在城市水务科学方面掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，具备独立从事科学研究和专门技术工作的能力并做出创新性成果，适应我国社会主义建设需要的德智体美全面发展的高层次学术型人才。
二、主要研究方向1．城市水循环机理（Urban Water Cycle Mechanism）2．城市水务规划与管理(Urban water Engineering Planning and Management) 3．城市水环境（Urban Water Environment）三、学分要求课程总学分为18学分，其中学位课程12学分，非学位课程6学分，教学环节3学分。
四、课程设置城市水务学科博士研究生课程设置城市水务(081521)(Urban Water Affairs)学科门类：工学（08）一级学科：水利工程（0815）城市水务隶属于水利工程一级学科，河海大学是全国第一个设置城市水务学科硕士和博士点的大学，从2004年开始招生。
生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用
生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用第39卷第5期2007年9月四川大学(工程科学版)JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)V0l_39No.5Sept.2007文章编号:1009-3087(2007)05-0001-06生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用王玉蓉,李嘉,李克锋,芮建良2(1.1~lJJl大学水2@-~lh区河流开发保护国家重点实验室,四川成都610065;2.华东勘测设计研究院,江苏杭州310014)摘要:以雅砻江锦屏二级水电站建成后造成坝后119km的减水河段为例,用生态水力学法计算了减水河道最小生态流量,得出为满足减水河段鱼类的生存及繁衍,枯水季节猫猫滩闸址处必须保证下泄45m'/s流量,在该流量下,锦屏二级水电站减水河段中95%左右河段水深,流速,水面宽,湿周率,过水断面面积,水面面积等水力因子可满足河道内鱼类的生存繁衍;水温的变化不会影响河道内鱼类的产卵;鱼类适应的缓流,急流,浅滩,深潭等水力形态的位置发生变化,数量保持不变.总的来说,水生生物的生物量将随着河道流量的减小而减少,但种群数量将保持不变.该实例为生态水力学法计算河道最小生态需水量做了一些探索性的研究工作.关键词:减水河段;生态水力学法;生态基流量;雅砻江中图分类号:TV213.2文献标识码:AApplicationoftheEco-hydraulicsMethodinCalculationofEcologicalFlowofRiverW ANGYu—rong,LIJia,LIKe-feng,RUIJian—liang(1.StateKeyhb.ofHydraulicsandMountainRiverEng.,SichuanUniv.,Chengdu610065,Ch ina;2.HuadongSurvey-desi~aInstitute,HantThou310014,China)Abstract:Thelowestecologicalwaterdemandinthe119kmreducingreachofY alongriverdo wnstreamofJinpingwaterpowerstationstagell(JinpingII)asanexampleisstudiedbythemethodofeco—hydraulics.Theresultsindicate thatthelowestecologicaldischargeinthereducingreachinthedryseasonis45m/sinordertom eetthesubsistenceoffish.Intheconditionof45m/sfiverflow,the95%riverchannelscansatisfythehydraulicfact orsforthesub—sistenceoffish.Thesehydraulicfactorsincludewaterdepth,velocity,watersurfacewidth,we ttedperimeterratio,CROSSsectionarea,andwatersurfacearea.Thechangeofwatertemperaturewillnotaffectfi shspawningin45m/s.Theplaceofhydraulicform,whichincludestorrent,subcridcalflow,riffle,deeppeolwillchan ge,buttheiramountremainsabovethesanlein45m/s.Generallyspeaking,asthereductionofriverdischarge,theb iomasswillreduce.However.theamountofanimalcommunitywillremainaslongastheriverdischargeexceeds4 5m3/s.Thisexample seversasanexploringworkincalculatingecologicalbasedonflowinriverchannels. Keywords:reducingreach;eco—hydraulics;thelowestecologicaldischarges;Y alongriver 生态环境需水的理论及方法研究方兴未艾,不收稿日期:2007—03一l5基金项目:国家自然科学基金重大项目(30490231);国家自然科学基金资助项目(50279025)作者简介:王玉蓉(1972一),女,博士生,副教授.研究方向:环境水力学.E-mail:*******************同区域生态需水研究的侧重点有差异,造成不同区域对生态环境需水量的界定不同,计算方法不同.目前,因河流调水,筑坝需水及大规模的梯级开发等人为活动改变了河道原有的水文情势,进而引起河道内水生生态需水问题越来越引起人们的关注,计算河道内水生生态需水的方法主要有水文学法…,2四川大学(工程科学版)第39卷水力学法J,生境模拟法],这些方法是从国外引进的,其经验和部分成果仅供参考,方法的适用性缺乏考证.因此,作者提出了生态水力学法,该法将生物资料与河流流量研究相结合,计算中考虑了水力生境参数的全河段变化情况,所需的生物资料比生境模拟法少,说服力比水文学法及水力学法强,为生态需水量计算方法更好的适应我国实际情况做借鉴.作者在"计算河段最小生态需水量的生态水力学法"J一文中提出了生态水力学法的概念,并对该法中生态水力指标表现形式进行了研究,文中以雅砻江锦屏二级水电站减水河段为例,进行实证分析.计算结果对锦屏二级水电站减水河段鱼类保护,水电站的设计及调度运行提供数据,为计算河道最小生态需水量的生态水力学法做了一些应用性的研究工作.l工程概况雅砻江锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州境内,闸址位于雅砻江大河湾西端的猫猫滩,最大闸高37m,厂址位于雅砻江大河湾东端大水沟处,电站通过4条16.6km的引水隧洞截弯取直引水发电.造成从猫猫滩闸址至大水沟厂址长约119km的河段不同程度减水,经调查,这119km减水河段无航运要求,无生产生活用水需要,地下水对减水河段河水是单向补给,降雨量与蒸发量基本一致,主要面临的问题是119km减水河段水面缩窄,水深变浅,流速趋小,水生生物(尤指鱼类)的生存空间和生存环境受到影响,因此,为保证水生生物的生存及繁衍,必须下泄满足减水河段水生生物系统稳定所需的生态基流量,文中采用作者提出的生态水力学法计算.2河道水生生境描述根据中科院水生生物研究所于2004年实地采集调查和历史资料的记录,雅砻江大河湾段(锦屏一级坝址至二滩水库库尾)实际分布的鱼类有38种,体长300～500mm,体呈纺锤形,大部分为急流冷水鱼,适应急流水环境,小部分适宜缓流水环境,无典型的长距离洄游性鱼类,因此,没有严格的"三场"分布.鱼类繁殖季节最早始于3月,8月终止,集中产卵季节4～6月.产卵繁殖的临界水温是14℃.作者认为雅砻江大河湾段鱼类生境质量影响因素具体表现为流速,水深,水面宽,过水断面面积,湿周,水温等水力因素及急流,缓流,深滩,浅滩等水力形态,其生境适宜的水力参数低限值见表1,具体确定方法见文献[8].表1减水河段鱼类生境适宜的水力参数低限值Tab.1Hydraulicparametersofhabitatrequirementforfishinthereducingreach3河道水力模拟中国水电顾问集团公司华东勘测设计院于2004年1O月期间组织人力测量了猫猫滩闸址至大水沟厂址间119km减水河段大断面;实测了119 km减水河道在2004年1O月31日,11月1日及11 月2日早8点及晚8点的水面线;收集了雅砻江锦屏二级水电站减水河段猫猫滩闸址,大水沟厂址及主要支沟磨子沟,子耳沟,九龙河等平水年月平均流量资料;收集了猫猫滩闸址及大水沟厂址的水位～流量关系曲线;收集了猫猫滩闸址附近洼里水文站的水温资料,锦屏一级水电站逐月下泄水温资料,九龙河口水温资料.通过分析,确定锦屏二级水电站减水河段在不同下泄流量时水深,流速,水面宽,湿周,过水断面面积等因素采用一维明渠恒定非均匀渐变流模型;水温因素的确定在一维明渠恒定非均匀渐变流确定水面线的基础上采用一维温度对流模型.;对鱼类影响较大的急流,缓流,深潭等处三维局部减水河段水力因素模拟采用k—模型.4鱼类生境模拟结果分析锦屏二级水电站猫猫滩闸址处最枯月多年平均流量为315m/s,选择2O,3O,45,60m/s和315m/s下泄流量进行一维水力模拟,计算这些流量情况下减水河道的水力要素变化情况.因文章篇幅所限,仅将枯水期一维计算结果用图表的形式反映.最大水深,平均水深,平均速度,水面宽,湿周,过水断面面积,水面面积,水温等水力因子计算结果详见图1～图8,其中,图1～图6分别表示各水力因子在各分级范围内河段长度占总减水河段长度119km第5期王玉蓉,等:生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用3 的百分比,急流水,缓流水,浅滩,深潭等生境多样性计算结果见表2～表4.C日20m3/s日30m3/s口45mJ/s口60m3/s口3l5m/s阑__融0.5-I,01.0-I.515-2.02.0-3.03,0--4.04.0--10.0l0.0以上最大水深分级,m图l不同流量时最大水深分级变化Fig.IClassificationchangeofnmsdmalwaterdepthindifferentdischarge仨;一30m/s45m/s60m/sm315m/s目JI口l;i'I口I;g蠢I口li:II{l::一0.3~o.50.5～I.0I.0~202.3.03.O,4.04.0-10.010.0以上平均水深分级,m图2不同流量时平均水深分级变化Fig.2Classificationchangeofaveragewaterdepthindifferentdischargevo.20.2-0.30.3-050.5～1.0I.0-2.02.0--3.03.0-5.5 平均速度分级/(m.5)图3不同流量时平均速度分级变化Fig.3Classificationchangeofaverageflowvelocityin differentdischarge乜lo~3035058080-l20l2l60水面宽度分级,m图4不同流量时水面宽度分级变化Fig.4Classificationchangeofriverwidthindifferent dlsdlarge706O504030口20l05~3030-6060-100'100-200200-800800以上过水断面面积分级/m图5不同流量时湿周率分级变化Fig.5Classificationchangofhydraulicperimeterin differentdischarge706050籁4030l0O～3030-5050-6060-7070以上湿周率分级/%图6不同流量时过水断面面积分级变化Fig.6CIa丘ca60nhangofcrosss刚0nar.豫Of flOWindirentdischarge赠*月份图7不同流量时九龙河入河口上游断面水温年内变化Fig.7Watertemperaturechangeofestuarysectionof Jiulongriverindifferentdlsdllu'gep\赠距坝址距离/m图82月份不同流量时水温沿程变化Fig.8Watertemperaturechangealongthelengthof riverindifferentdischargeinFebruary4四川大学(工程科学版)第39卷4.1水力生境因子最大水深:由图1看出,当流量为315m/s时,减水河段内最大水深集中在2～10m之间,当流量为45,60m/s时,河段内最大水深集中在1—3.0m之间;当流量为2O,30m/s时,河段内最大水深集中在0.5～3.0m之间.当流量为45m/s时,99.7%河段最大水深超过1m,95.1%河段最大水深超过1.5m.这一水深是鱼类体长的2～3倍,能够满足锦屏二级水电站减水河段鱼类的生存需要. 平均水深:由图2看出,当猫猫滩闸址下泄不同流量时,河道内断面平均水深均大于0.3m,满足R2一Cross法中平均水深的要求.在流量为30m/s时,河段内平均水深均大于0.5m,也表明水深不是锦屏二级水电站减水河段鱼类生态需水的制约因素.平均速度:由图3看出,当猫猫滩闸址下泄流量为315m/s时,河段内平均速度集中在0.5～3.0m/s间.当流量为45,60m/s时,河段内平均速度集中在0.3～3.0m/s间.当流量为45m/s时,有lO.7km的河段流速小于0.3m/s,其中,有5.1km的河段流速小于0.2m/s,影响河段占4.24%,这些河段的流速对鱼类生存来讲,将造成一定的影响,但影响范围相对整条河流比例较小,同时,随下泄流量的增加,流速增加幅度减小.水面宽:由图4看出,当流量为315m/s时,河段内水面宽度集中在50～120m之间,其余流量时, 河段内水面宽度均集中在3O～80m之间,这一宽度属中型河宽,无论从景观的角度还是鱼类生存的角度,都是较为适宜的.但当流量为20m/s时,有15.7km河段水面宽度低于30m,比例为l3.22%;流量为45m/s时,河段内有6.22km河段水面宽度低于30m,水面宽较窄河段相对较少,比例为6.22%.湿周:用湿周率表示,湿周率指不同流量下湿周占枯水期多年平均流量时满湿周的百分比.由图5看出,不同流量时,河段内湿周率集中在50%以上,当流量为20m/s时,湿周率在50%以下的河段所占比重为15%,相对较大;流量为45m/s时,湿周率在50%以下的河段所占比重为3.7%,相对较小.过水断面面积:由图6看出,当流量为315m/s时,河段内过水断面面积集中在100～800m之间,其余流量时,集中在30～800m之间,过水面积略有减小,当流量为45m/s时,减水河段内有2.94km河段过水面积小于30m,所占比重为1.2%.水温:由图7看出,锦屏一级运行后,由于其低温水效应,下泄水温较天然河道水温lO月～2月升高,这一点由2月份水温沿程变化图8也可看出.3月～9月降低,最大降温为4月～5月,降幅约1.4～2.1℃.而锦屏二级运行后缓和了锦屏一级的低温水效应.虽然水温寝天然情况低,但仍属雅砻江正常水温范围,该水温变化能满足鱼类产卵对水温的要求.水面面积:由表2看出,流量为20rn3/s时,水面面积是315m3/s时水面面积的64.2%;流量为45rn3/s时水面面积是3l5rn3/s时水面面积的71.6%;流量超过45rn3/s时,水面面积所占比例随着流量的增大而增加幅度减小.当流量由315m/s降到45m/s时,水面面积仅降低28.4%,因此,在45m/s流量时,其水域面积对于鱼类及人类都是可以接受的.表2不同流量时水面面积变化表Tab.2Changeofwatersurfaceareaindifl'erentfliseh~rge 4.2生境多样性因子由表3看出:当下泄流量减小后,其滩及潭变化不大,当流量降到20rll/s时,供鱼类越冬的深潭及供鱼类栖息与摄饵的浅滩依然能满足鱼类的生存.这对水生生物维持原有的生活习性是很有益处的.分析其主要原因为深潭处水很深,当流量减小后,水深减少,但水深基数较大,原来lO～20rll的水深减小3～4rll影响不大.另外,锦屏山河谷整体上为多级阶地,减水河段河岸也表现为多级阶地,当流量减小后,高水位时的浅滩消失,但对应于低水位处又出现新的浅滩.表3不同流量情况下浅滩及深潭个数统计表Tab.3Numberstatisticsofshonlanddeepp0oIindiffer.entdischarge第5期王玉蓉,等:生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用5由表4看出:水力形态的多样性并没有因为下泄流量减小而消失,水流依然有急有缓,当流量大时,急流水段长度偏多,缓流水段长度偏少,当下泄流量减小后,原为急流水的区域被打断,变为急缓相间,当流量继续减小,全河段变为缓流水,多样性消失,从统计结果来看,即便流量降到20ITI/s时,其水流的多样性依然存在.表4不同流量情况下水力形态段数统计表Tab.4Statisticsofhydraulicformsindifferentdischarge注:?表示某种水力形态河段长度占总减水河段长度的百分比5生态需水量确定其他参数均满足要求,当流量为45ITI/s时,有9%的河段流速小于0.3m/s,其中,有4.24%的河段流由表5看出:当流量为20ITI/s时,有l5%的河速小于0.2m/s,这些河段的流速对鱼类生存来讲,段水力参数中平均速度,水面宽,湿周率不能满足要将造成一定的影响,但影响范围相对整条河流比例求,当流量为30ITI/s时,有lO%的河段水力参数中较小,同时,随下泄流量的增加,流速增加幅度减小.平均速度,水面宽,湿周率不能满足要求,当流量超从水力模拟结果分析,45ITI/s的水量对减水河段过45ITI/s时,水力参数中仅平均速度是制约参数,鱼类枯水季节的需水是基本适宜的.表5不同流量时满足各水力参数河道长度占总减水河段长度百分比Tab.5Thepercentageofsatisfiedhydraulicparametersindifferentdischarge%6结语因研究深度及篇幅所限,本文仅讨论了生态水力学法在雅砻江锦屏二级水电站减水河段枯水期最小生态需水量中的应用,对我国研究河道生态需水量做了一点探索性的研究工作.对于汛期,鱼类面临产卵问题,需要一定流速的刺激,减水河道需要一个水量丰枯过程,故水量应有所增加,但减水河段支沟水量较大,对该需要又是一个缓解,对汛期的需水计算与枯期的需水计算方法相同,需结合模拟结果综合确定.该理论研究将通过今后的实际应用进一步的改进与完善.6四川大学(工程科学版)第39卷参考文献:[1]TenntDL.Instmamflowregimensforfish,wildlife,recrea-tion,andrelatedenvironmentalresources[C]//OmhomJF,AlhuanCH,Eds.ProceedingsofSymposiumandSpecil- ityConferenceonInstreamFlowNeedsII.Bethesda:Ameri—canFisheriesSociety,Maryland,1976:359—373[2]BrtschiDK.Ahabitat-dischargemethodofdeterminingin- streamflowsforaquatichabitat[C]//OrsbomJF,AlhuanCH.Eds.ProceedingsofSymposiumandSpecilityConferenceonI~treamFlowNeedsII.Bethesda:AmericanFisheries Society,Maryland,1976:285—294[3]ChristopherJG,eofwettedperimeterin definingminimumenvironmentalflows[J].RegulatedRiv- ers:ResearchandManagement,1998,14:53—67[4]BoveeKD.Aguidetostreamhabitatanalysisusingthein- streamflowincrementalmethodology[C]//InstreamFlow Information.Washington:USFishandWildlifeService, 1982:67—73[5]BoveeKD.Developmentandevaluationofhabitatsuitabili- tycriteriaforuseintheinstreamflowincrementalmethodol- ogy[C]//InstereamFlowInformation.Washington:USFish andWildlifeService,1986:102—108[6]GoreJA,KingJM,HammanKCD.Applicationofthe instreamflowincrementalmethodologytosouthernfricanriv- ers:protectingendemicfishofthelifantskiver[J].Water 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(编辑张琼)。
城市水网构建中的生态水力调度原理与方法初探
第３ ７卷 第 ｌ 期 １ ２ ００６年 １ １月
文章编号 ：０ １ ４ ７ （０ ６ １ — ０ ３ ０ １０ ～ １９ ２０ ）１ ０６ — ２
人 民 长 江
Ｙａ ｇ ｅ Ｒｉｅ ｎｔ ｚ ｖｒ
Ｖ １３ Ｎｏ １ ｏ ．７． ． １
或恢复岸边湿地 、 河湾 、 急流 和浅滩 ； 为 当地 植物 、 ③ 鱼类 与鸟 类等 动物 的栖息繁衍提供有利条件 ； 湖网 的生态水 力调度设 ④
三角湖典型的受污染水体 ， 有效 而可行 的措施 就是修 复湖泊 最
的生态系统 ， 应用水力生 态学 的理论 和知 识对 湖泊修复 具有重 要 的指导作用 ， 阳 ４湖 区域位置见 图 １ 汉 。 传统水力学 的研究 ， 比较 注重河流输 水的经济性 ， 结果造成 河流断 面的均一 化、 河流渠 道化 、 河流 自然特 征逐渐消失 、 河流 生物多样性减少 。生态水力学要求研究生物和河流水力学特性 之 间的关系 ， 理解河 流生 态 系统 的结构 和功 能 ， 以及 产 生的物 理、 化学 和生物过程 ， 有助 于理解河 流被破 坏的程度 ， 掌握河流
复造成严重后果 ， 达到 良性循环 。
产生的胁迫和压力不 断加大 ， 对河流 的要求 也更高 了。生态水 力学是集水力学 、 学 、 生态 动物学 、 物学和 自然地 理学于一体 ， 植 并且彼此 间相互影响渗透而形成 的一 门新型边缘交叉学科 。它
研究的是河流水流与生物 群落之 间的关 系 ， 述 了水生 生物 的 描
关 键 词 ： 态 水 力 ； 网 ；水 力 调度 ；修 复 方 案 ： 汉 生 水 武
中图分类号 ： ３ １ Ｘ ２
文献标识码 ：Ａ
１ 生态水力学对湖网构建的指导意义
水力学主要知识点课件
水洞实验的主要设备包括水洞、水泵、压力计、速度测量仪等。
实验步骤
首先，开启水泵，使水流通过水洞并测量相关参数；然后，根据 测量结果计算水流的动力学特性和水力性能。
压力管实验基础
实验原理
压力管实验是通过测量压力管中的压力、流量等参数，研究水流 的压力变化和能量损失。
实验设备
压力管实验的主要设备包括压力管、水泵、流量计、压力计等。
实验设备
水槽实验的主要设备包括水槽、水泵、流量计、压力计、速度测量 仪等。
实验步骤
首先，将水槽中的水抽至一定高度，然后开启水泵，使水流通过实验 设备并测量相关参数；最后，根据测量结果计算水力学参数。
水洞实验基础
实验原理
水洞实验是通过测量水洞中的水流状态、压力等参数，研究水流 的动力学特性和水力性能。
现代水力学
20世纪中叶至今，水力学 研究领域不断扩大，涉及 水资源的开发、利用、保 护和管理等方面。
水力学的研究对象和任务
研究对象
水流的运动规律、水与边界的相 互作用以及水对物体的作用力等。
研究任务
为水利工程、土木工程、环境工 程等领域的实际应用提供理论支 持和设计依据。
水力学的应用领域
土木工程
实验步骤
首先，开启水泵，使水流通过压力管并测量相关参数；然后，根据 测量结果计算水流的压力变化和能量损失。
THANKS。
桥梁、隧道、港口、机场等工 程设施的水力学问题分析和设 计。
自然地理
研究地球上水的循环、河流、 湖泊和海洋的动力学特征。
水利工程
水库、水电站、堤防等水利设 施的设计、建设和运行管理。
环境工程
水污染控制、水资源保护、城 市排水和洪水控制等环境水力 学问题。
水力学在生活中的应用及原理
水力学在生活中的应用及原理1. 概述水力学是研究水的运动规律和水的力学性质的学科，它在生活中有着广泛的应用。
本文将介绍水力学在各个领域的应用及其原理。
2. 城市供水系统•水力学在城市供水系统中发挥着重要作用，确保水源能够高效地运送到每个家庭。
•利用水力学原理，可以设计和优化供水管道的布局，以保证水的流量和压力满足需求。
•同时，水力学还能够帮助预测供水系统中可能出现的问题，如水压过低或管道泄漏等，从而及时采取措施进行修复。
3. 水力发电•通过水力发电，利用水的能量转化成电能，是一种可再生的清洁能源。
•水力学原理可以帮助设计和优化水电站的水轮机，以提高发电效率。
•同时，水力学也用于研究水电站对水生态环境的影响，以制定保护措施。
4. 水资源管理•水力学可以帮助科学家和政府决策者了解水资源的分布、流动和利用情况，从而制定合理的水资源管理政策。
•利用水力学模型，可以模拟和预测水资源的供需状况，以便做出科学决策。
•此外，水力学还可以研究和改善水资源的利用效率，以最大限度地提供水资源。
5. 泥沙运动研究•水力学对于泥沙运动的研究具有重要意义，可以帮助预测河流、海岸等地的泥沙沉积和侵蚀情况。
•利用水力学模型，可以模拟泥沙在水流中的运动过程，从而提供有效的防洪和治理措施。
•同时，水力学还可以评估人类活动对泥沙运动的影响，以制定环境保护和土壤保持措施。
6. 水污染控制•水力学可以帮助研究和控制水污染，以保护水资源的质量和可持续利用。
•利用水力学原理，可以研究水体中污染物的传输和扩散规律，从而找到相应的控制措施。
•同时，水力学还可以用于评估和改善污水处理设施的设计和运行效果。
7. 水景设计•在城市和园林中，水景设计常常借助水力学原理，营造出美丽的水景环境。
•利用水力学原理，可以设计喷泉、瀑布等水景元素，使得水流形成美妙的景观。
•同时，水力学还可以帮助设计人员理解水与周围环境的互动关系，达到更好的设计效果。
8. 游泳池设计•游泳池的设计也离不开水力学的应用。
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生态水力学研究浅述
【摘要】生态水力学是水利科学发展到较高阶段出现的新兴学科，近年来由于包括水利建设在内的人类活动规模不断扩大，对于自然生态系统所产生的胁迫和压力不断加大，某些地区出现了严重的生态环境恶化的事例。
【关键词】生态环境水力学水利科学环境恶化
生态水力学作为一门独立学科被提出来，目前基本上还处于摸索与融合的阶段，国内外尚未统一的定义标准。
本文认为，其主要研究对象不仅是水流的力学特性，还包括水流条件对生态系统的影响，反过来生态环境又会影响水力特性的改变。
欧美一些国家开展生态水力学领域的研究约始于20世纪70年代。
他们的成功经验为我国有效开展生态水力学研究提供了有益的帮助。
我国生态水力学研究大约始于20世纪90年代初。
一水利建设导致生态环境恶化的主要表现
第一，大规模的水坝建设使得水库对河川径流的调节能力日益加大。
有些流域的水库调节库容接近或超过河川的多年平均径流量，以至造成水坝下游河流水量的减少，甚至干枯。
这将造成下游河床的萎缩，对河流生态系统造成毁灭性的灾害。
同时，水坝的建设造成水流连续性、河床连续性、生态连续性的破坏，并且在上游大面积的淹没土地，大量移民又造成了许多新的环境问题。
第二，河流的防洪标准不断提高使得河流两岸的堤防越来越高，致使河流两岸的洪泛区域与河流的水循环分离，河流两岸的湿地消
失。
由于地下水得不到河流的补充，使得两岸广阔的洪泛平原的生态状况日益恶化。
第三，大量兴建的水资源开发工程造成流域水资源的过度开发利用，结果导致流域地下水位下降、地表河流和湖泊萎缩、植被干枯，生态环境恶化。
在近海地区由于地下水位降低导致海水入侵，造成地下水污染。
二水利工程建设对流域水循环的影响
概括来说，大量的水利工程建设对流域水循环的影响主要表现在以下方面。
第一，流域水循环的短路化。
大量的水利工程建设导致流域水循环的速度加快，降雨产生的汇流的速度加快，大量的水利工程建设使得流域降雨能够快速地汇入河道，泄入大海，结果导致流域内地下水得不到补充，地表生态环境恶化。
第二，流域水循环的绝缘化。
洪水只在大堤的范围内流动，不再泛滥，使得河流两岸的广大洪泛区不再受到洪水的侵扰，但是同时也失去了洪水对地下水的补充和清洗。
流域的水循环与河流的水循环分离。
第三，流域生态系统的孤立化。
流域的水绿生态网络被切断、阻隔，流域内的生物群落被局限在某一固定区域，不能自由移动，生物链捕食和交配不能正常进行，造成生物群落的退化和灭绝。
三近年来国内生态修复方面的生态水力学研究成果
近年来，对于保护生物多样性和流域社会可持续发展的认识不断
被接受，提出了对遭受破坏的生态系统进行修复的新课题。
世界上越来越多的国家和地区开始重视恢复流域的自然特征，着手恢复河流的多自然特征，我国一些流域也先后提出了生态修复的目标。
目前，生态水力学的研究课题中比较注目的成果简述如下。
第一，湖泊水生态系统的修复。
我国人口密集区的大多数湖泊目前出现了由于污染造成的湖泊富营养化现象，即由于磷、氮类营养盐大量进入湖泊造成湖泊内藻类异常增殖，水体生产力提高，水质恶化。
对湖泊的治理除了控制污染源外，最有效可行的措施就是修复湖泊的生态系统。
目前在我国的洱海、滇池、太湖等地区都在开展生态修复的试点工程。
如湖滨带的生态修复、湖周湿地的生态修复等。
湖流对营养盐的输送、湖流对湖泊内泥沙的输移、湖流对底泥污染物释放量的影响，以及综合各类研究成果建立的水域富营养化模型等都是生态水力学中的热门课题。
目前类似的课题已经有很多。
第二，恢复河流自然特征的研究。
传统水力学的研究比较注重河流输水的经济性，结果造成河流断面均一化、河流渠道化，河流自然特征逐渐消失，河流生物多样性减少。
目前，在恢复河流自然特征的研究中正开展着创造河床的滩—潭交互结构、近岸的洄流结构，创造适合特种生物生存和繁殖的流场等方面的研究。
第三，以河流生态系统优化为目标的水利工程调度研究。
以往的水利工程调度大多只考虑水资源优化、水能经济优化等目标，没有将下游的水环境和生态环境优化作为调度目标，虽然达到了经济优
化的目标，但也损坏了下游的生态环境。
近年来结合下游河流环境、生态需水量的研究提出了以下游生态环境优化为目标的水库调度
研究，增加了水库的生态环境调度功能，被称为生态型水库。
第四，洪水资源化的研究。
传统水利认为洪水只是一种灾害，近来逐渐认识到洪水不仅是灾害，还是一个生态过程，通过洪水泛滥补充地下水、恢复湿地、清洗河流、改良土壤等，因此不能完全消灭洪水。
这方面的研究有：有控制的人工洪水调度、与溢流堰结合的堤防设计、利用洪水的地下水回灌等。
第五，湿地修复技术研究。
湿地的恢复需要适当的水流条件，不同的湿地植物群落，需要相应的水深、流速、水温等。
在湿地恢复过程中要注意流场的控制，以满足湿地生态修复的要求。
第六，植物群落对水中营养盐降解的机理研究。
水中的营养盐在进入水生植物系统后经过沉降、微生物分解、根系吸收等环节，使水体内营养盐的浓度降低，达到净化目的。
上述过程与流场关系密切，如水深、流速、水体滞留时间等，目前多是通过现场的实地实验确定各种参数，试图建立数学模型。
第七，水域微流场的研究。
各类水生动物的繁殖和栖息往往要求极为严格微流场环境，如流速缓慢的回流区、静水区、掺气充分的急流区等，为了解决鱼类洄游，设立的鱼道。