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

1、為了滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求,人類對(duì)河流進(jìn)行過(guò)度的攫取,導(dǎo)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(xué)技術(shù)發(fā)展和生態(tài)檢測(cè)手段,人們尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)大面積的直接觀測(cè)河流生態(tài)系統(tǒng)的變化與演變過(guò)程。因此,如何運(yùn)用科學(xué)的方法,識(shí)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(duì)性的措施,逐步恢復(fù)河流的健康,是一個(gè)亟待研究的課題。本論文以黃河這一典型河流為研究對(duì)象,從生態(tài)水文學(xué)角度入手,采用定量分析與系統(tǒng)建模相結(jié)合的方法,對(duì)黃河生態(tài)水文特

2、征變化規(guī)律、水庫(kù)對(duì)河流的影響機(jī)制、黃河生態(tài)水文指標(biāo)體系、黃河干流的生態(tài)需水以及水庫(kù)生態(tài)調(diào)度的基本理論與模型等方面進(jìn)行研究。取得的主要成果如下：(1)通過(guò)對(duì)生態(tài)學(xué)與水文學(xué)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(duì)其系統(tǒng)內(nèi)涉及的水文學(xué)與生態(tài)學(xué)的研究?jī)?nèi)容和范疇進(jìn)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(biāo)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(duì)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,揭示了不同生態(tài)水文指標(biāo)的長(zhǎng)期演變規(guī)律、突變特性和生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)過(guò)程機(jī)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(biāo)體系的構(gòu)建提供了科學(xué)依據(jù)。(3)從人類活動(dòng)對(duì)河流生態(tài)水文系統(tǒng)的影響及作用機(jī)制入手,重點(diǎn)論證了水庫(kù)運(yùn)用在河流系統(tǒng)受損過(guò)程中的關(guān)鍵性作用。應(yīng)用變異范圍法(RVA)定量分析

4、了不同水庫(kù)運(yùn)用方式對(duì)河流生態(tài)水文系統(tǒng)的影響及響應(yīng)關(guān)系,彌補(bǔ)了以往定性研究的不足。通過(guò)對(duì)單一水庫(kù)與梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度方式以及不同水庫(kù)功能之間的對(duì)比,得出了造成河流受損的水庫(kù)最不利運(yùn)行方式,為實(shí)施水庫(kù)生態(tài)調(diào)度提供了理論依據(jù)。(4)結(jié)合黃河實(shí)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(biāo)的代表性、可操作性和獲取性的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了黃河生態(tài)水文指標(biāo)體系,分7個(gè)大類,50個(gè)生態(tài)水文指標(biāo)。該指標(biāo)體系在結(jié)構(gòu)上更完善,表征能力和針對(duì)性更強(qiáng)。(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(yīng)關(guān)系,提出了計(jì)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(xué)指標(biāo),能確定不同斷面相應(yīng)物種生存所需的流量區(qū)間。將水位流速法與Tennant方法的計(jì)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(guò)程和適宜生態(tài)流量過(guò)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(kù)生態(tài)調(diào)度的概念、內(nèi)涵、基本原則和調(diào)度的類型