黃河干流生態(tài)水文效應與水庫生態(tài)調(diào)度研究.pdf

1、為了滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對水資源的需求,人類對河流進行過度的攫取,導致河流生態(tài)水文系統(tǒng)的健康狀況不斷惡化。但限于科學技術(shù)發(fā)展和生態(tài)檢測手段,人們尚無法實現(xiàn)大面積的直接觀測河流生態(tài)系統(tǒng)的變化與演變過程。因此,如何運用科學的方法,識別引起河流健康狀況惡化的主要生態(tài)水文因素,并采用有針對性的措施,逐步恢復河流的健康,是一個亟待研究的課題。本論文以黃河這一典型河流為研究對象,從生態(tài)水文學角度入手,采用定量分析與系統(tǒng)建模相結(jié)合的方法,對黃河生態(tài)水文特

2、征變化規(guī)律、水庫對河流的影響機制、黃河生態(tài)水文指標體系、黃河干流的生態(tài)需水以及水庫生態(tài)調(diào)度的基本理論與模型等方面進行研究。取得的主要成果如下：(1)通過對生態(tài)學與水文學相關(guān)關(guān)系的論述與分析,提出了河流生態(tài)水文系統(tǒng)的概念與內(nèi)涵,初步建立了河流生態(tài)水文系統(tǒng)基本理論體系,對其系統(tǒng)內(nèi)涉及的水文學與生態(tài)學的研究內(nèi)容和范疇進行界定,給出健康河流生態(tài)水文系統(tǒng)的定義,描述了生態(tài)水文系統(tǒng)的基本功能、健康標志以及表征該系統(tǒng)狀態(tài)的生態(tài)水文要素,為生態(tài)調(diào)度的研

3、究提供了理論支撐。(2)采用Mann-Kendall等多種方法對黃河干流不同斷面的徑流要素、洪水要素、河流泥沙要素以及河道形態(tài)要素進行統(tǒng)計分析,揭示了不同生態(tài)水文指標的長期演變規(guī)律、突變特性和生態(tài)系統(tǒng)響應過程機制,比選了造成河流生態(tài)水文系統(tǒng)健康惡化的關(guān)鍵因素,為生態(tài)水文指標體系的構(gòu)建提供了科學依據(jù)。(3)從人類活動對河流生態(tài)水文系統(tǒng)的影響及作用機制入手,重點論證了水庫運用在河流系統(tǒng)受損過程中的關(guān)鍵性作用。應用變異范圍法(RVA)定量分析

4、了不同水庫運用方式對河流生態(tài)水文系統(tǒng)的影響及響應關(guān)系,彌補了以往定性研究的不足。通過對單一水庫與梯級水庫調(diào)度方式以及不同水庫功能之間的對比,得出了造成河流受損的水庫最不利運行方式,為實施水庫生態(tài)調(diào)度提供了理論依據(jù)。(4)結(jié)合黃河實際,在充分考慮調(diào)控需求洪水因素、徑流豐枯差異以及指標的代表性、可操作性和獲取性的基礎上,構(gòu)建了黃河生態(tài)水文指標體系,分7個大類,50個生態(tài)水文指標。該指標體系在結(jié)構(gòu)上更完善,表征能力和針對性更強。(5)基于不同

5、河段關(guān)鍵物種與流量組分、水力空間要素之間的響應關(guān)系,提出了計算河流生態(tài)需水的水位流速法。該方法可考慮關(guān)鍵物種在不同生命周期所需的生態(tài)功能流量與水力學指標,能確定不同斷面相應物種生存所需的流量區(qū)間。將水位流速法與Tennant方法的計算結(jié)果相結(jié)合,得出了黃河干流不同斷面的最小生態(tài)流量過程和適宜生態(tài)流量過程,為黃河生態(tài)需水研究提供了新的思路。(6)構(gòu)建了河流生態(tài)調(diào)度的基本理論體系和研究框架,包括水庫生態(tài)調(diào)度的概念、內(nèi)涵、基本原則和調(diào)度的類型