清潩河流域（許昌段）河道物理生境改善研究.pdf

1、本文選擇清潩河流域（許昌段）為研究區(qū)域，針對清潩河流域（許昌段）河道流速、水深均一化，河床生境單一等物理生境問題，以改善河道物理生境為目的，首先，對流域內(nèi)水生生物、河道物理生境和流速、水深及底質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查和評估，提出物理生境改善對策;其次，通過MIKE21二維水動力模型，模擬優(yōu)化調(diào)整各生境改善技術(shù)的構(gòu)筑參數(shù);最后，利用River2D魚類棲息地二維數(shù)值模型，模擬生境改善整體措施對指示魚類的棲息地加權(quán)可利用面積(Weighted Usab

2、le Area，WUA)的影響變化，以驗證物理生境改善的效果。為將來的河流生境改善工程提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。
　　(1)對流域內(nèi)的水生生物進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)水生植物優(yōu)勢種群為篦齒眼子菜、蘆葦、香蒲和菹草，底棲動物優(yōu)勢種群為搖蚊幼蟲、霍甫水絲蚓、梨形環(huán)棱螺和耳蘿卜螺，鯽魚和麥穗魚在魚類種群中占有絕對優(yōu)勢。以上種群均為適應(yīng)范圍廣、繁殖能力強(qiáng)的本土優(yōu)勢類群，因此本研究將其作為生境改善的目標(biāo)物種;選用河流快速生物評價（Rapid

3、Bioassessment Protocols，RBPs）方法，對研究區(qū)域的河流物理生境現(xiàn)狀和流速、水深及底質(zhì)進(jìn)行調(diào)查與評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)清潩河上游和灞陵河-小泥河中游河段的物理生境質(zhì)量較差，亟需得到改善;流域物理生境存在的問題如下:①清潩河上游干涸，缺乏生態(tài)流量;②流域整體上流速較慢，水位較淺，缺乏水生動植物所需的急流區(qū)和深水區(qū)生境;③河床底質(zhì)多為淤泥，缺乏細(xì)礫和堅實的沙礫;④缺乏深潭-淺灘序列;⑤河道經(jīng)人工干預(yù)較為嚴(yán)重，生境退化程度較明

4、顯，順直且無邊灘，缺少裸露基巖、漂礫等河面覆蓋物，生境類型較為單一，且質(zhì)量較差等。針對以上問題，本研究選取丁壩群、深槽-淺灘和堰/礫石群三種技術(shù)，通過改變河道多緩流、多淺水和流速、水深均一化的現(xiàn)狀，構(gòu)建礫石等河面覆蓋物，恢復(fù)河道蜿蜒性等，提升物理生境質(zhì)量。
　　(2)采用MIKE21水動力模型，對比優(yōu)化了丁壩群、深槽-淺灘和堰/礫石群的構(gòu)建參數(shù)。丁壩優(yōu)化后的措施參數(shù)為:壩間距為10m（約為丁壩長度的2倍），迎、背水面與水流方向夾角

5、分別為30°和120°的梯形丁壩群;深槽-淺灘優(yōu)化后的措施參數(shù)為:深槽為長軸8m，短軸5m，深2.5m的類橢圓形，底部鋪設(shè)泥沙和卵石底質(zhì)，淺灘為水深0.3m，長軸8m，短軸5m的凸起，淺灘帶河床鋪設(shè)漂礫、圓石和塊石基質(zhì)。堰/礫石群優(yōu)化后的措施參數(shù)為:堰體高0.8m，上底寬2.0m，下底寬4.4m，迎水面1∶2，背水面1∶1，堰體由不同粒徑的塊石基質(zhì)組成，上層是大粒徑塊石(粒徑20～30cm)、下層為小粒徑塊石(粒徑10～20cm);每個

6、礫石群由4塊直徑為1.0m的不規(guī)則大棱角礫石構(gòu)成，礫石之間的間距為0.5m;礫石群之間的間距10m左右，礫石放置在深泓線兩側(cè)各1/3的范圍。參數(shù)優(yōu)化模擬研究結(jié)果表明:丁壩群、深槽-淺灘和堰/礫石群能夠增加河道局部流速和水深的多樣性、增加深水區(qū)和急流區(qū)，從而改善水深和流速均一化、流態(tài)單一、缺乏河面覆蓋物等生境現(xiàn)狀。
　　(3)通過River2D魚類棲息地二維數(shù)值模型，在灞陵河模擬河段內(nèi)設(shè)置參數(shù)優(yōu)化后的生境改善措施，模擬驗證其對WUA