城市河流基于鱼类栖息地需求的生态需水研究——以盘溪河为例

鱼类是水生生物群落食物链的顶层生物,适合作为河流生态需水计算的指示物种。以重庆主城北部的盘溪河为例,以平均流速、平均水深、水质参数等指标,2021年2-10月在盘溪河设置4个监测断面,进行水文、水质监测,并将鱼类产卵期和非产卵期适宜的水文条件(平均水深、平均流速)与生态需水量建立关系,根据鱼类栖息地需求对盘溪河生态需水进行评估。结果表明：盘溪河4个监测断面的最小生态需水量为1.70～10.68 m³/s,最大生态需水量为3.41～29.76 m³/s。雨季仅河流上游生态状况较好,最大生态需水能满足要求;枯季河流的生态状况较差,最小生态需水无法满足需求;同时,枯季和雨季监测断面的需氧量都能达标,但氨氮无法满足生态需水的水质要求。     

基于SWAT模型的格尔木河径流演变特征研究

我国西北旱区生态环境脆弱，是全球气候变化的敏感区域之一。近几年来，在全球暖化的大环境下，区域地表水产流机制改变诱发的水文与生态问题越发突出。本文以青藏高原北部极端干旱的格尔木河流域为例，利用SWAT建立流域主要产流的山区地表水文模型，结合区域水文资料等定量研究格尔木河径流演化及其渗漏补给地下水的时空演变特征。结果表明，在1976～2014年期间格尔木河出山口径流量呈递增趋势，年增长率达0.38 (m³·s^-1)·a^-1,多年平均径流增量约1.66×10⁸ m³,且夏季径流量增加较冬季更为显著。降水和温度是影响流域山区地表产流量增加的主要气象因子。流域出山口径流量的增加改变了盆地内地表径流入渗补给地下水的条件，格尔木河多年平均渗漏补给地下水量为9.89×10⁸ m³。河流渗漏量的递增会打破区域地下水系统平衡，诱发一系列水文生态问题，威胁区域可持续发展。本研究可为我国应对全球气候变化带来的旱区水资源和生态环境挑战提供科学支撑。     

新疆绿洲格局变化与生态耗水结构分析

为准确评估新疆绿洲格局变化与生态耗水结构,综合应用遥感信息技术和统计学方法,从省域和水资源分区2个尺度系统研究20世纪90年代以来新疆绿洲的演变格局,分析绿洲生态耗水特性,揭示社会经济耗水与生态耗水之间的比例关系。结果表明,人工绿洲和天然绿洲的面积之比由0.625∶1演变为1.3∶1,其生态耗水总量分别由1990年的125.0亿m³和45.8亿m³增至2018年的182.2亿m³和71.9亿m³,呈波动增长的变化趋势;在空间上,绿洲耗水呈“北高-南低”的分布格局。新疆生态耗水总量为329.7亿m³,其中天然生态系统的耗水量为218.0亿m³,与总可利用水量之比分别为49.6%和32.8%。     

西北地区某干旱河流设计情景下的年径流量预测分析

人类活动和气候变化对流域水文水资源的影响及由此所带来的社会、 经济和生态效应, 使得新疆精河流域出现了严重的水资源短缺和生态危机. 为此, 实施跨流域调水是解决艾比湖流域生态环境保护的必要措施, 精河上游支流是跨流域引入外水的唯一捷径河流. 根据前期研究计算的年径流量系列, 在经过论证的流域现状水平(C_v=0.12, C_s/C_v=2.00)的基础上, 采用水文频率分析方法, 设计并预测了流域规划的近期和远期目标情景下的年径流量情势. 结果显示: 为了使保证率p=75%, 近期目标要求流域的输水量为8.62×10⁸ m³, 远期目标为14.39×10⁸ m³. 跨流域调水可以满足流域多方面的实际用水需求.     

大通河流域水能水资源开发对河流水文过程和环境的影响

根据水文观测和引水与水电开发资料,分析了大通河流域水能水资源开发利用现状及其对河流水文过程与生态环境的影响.结果表明：由于区域用水和跨流域引水,使大通河中下游河道的水量减少,水环境容量减小,其中,青石嘴、天堂、连城(二)站3-11月平均流量分别减少0.6%~9.6%、0.5%~3.8%、1.7%~52.9%. 自1994年引大入秦工程建成跨流域引水后,连城(二)站年径流量开始减少,1994-2010年平均径流量比1977-1993年减少了5.7%;引大济湟工程建成通水后,加上引大入秦和引硫济金工程,引水总量将达到12.33×10⁸ m³,占大通河多年平均径流量28.16×10⁸ m³的43.8%,对河川径流的影响十分显著. 至2011年,大通河上已建成梯级电站34座,洪水期电站同时泄水会瞬间加大河道流量,枯水期蓄引水又使减水河段水量减少. 梯级水电站群无序蓄放水使洪水过程由天然的平稳状态转变为人工干预的剧烈变化状态,上下游洪峰不对应,对下游地区的防洪安全产生极大威胁. 过度的水能水资源开发,使大通河中下游部分自然河段出现淹没、断流,水生物和两岸的植物萎缩,水环境污染加重,对生态环境产生负面影响. 建议实行流域水资源统一管理,对梯级电站下泄水量统一调度,在减水河段预留必须的生态基流,确保河道内外生态用水;加强河道水位、流量、泥沙、水环境、水生物监测,为流域防汛、水资源管理、生态环境保护等提供决策依据.     

小白杨沟流域径流分析与计算浅析

小白杨沟位于新疆哈密市西山乡境内,流域径流补给来源主要以融雪水、降雨和泉水补给为主。为对流域径流特性及径流量进行研究,以头道沟水文站为参证站,基于1956-2013年流域多年水文资料,进行参证站径流系列三性分析,采用径流深等值线法和水文比拟法方法进行径流分析计算。结果显示：参证站径流系列可靠性、一致性和代表性均符合要求。径流深等值线法修正后计算出的小白杨沟多年平均年径流量为100.3×10⁴ m³,水文比拟法推求出小白杨沟多年平均年径流量为223.1×10⁴ m³,对计算成果进行分析可知选用的参证站头道沟水文站径流系列长,代表性好,精度可靠,因此采用水文比拟法推求的成果比较合理。     

典型花岗岩隧道涌水量预测研究

宝灵山隧道是川藏铁路中典型的非可溶岩深埋隧道,隧道埋深2 023 m,穿越6条断层破碎带和1条解译断层,当隧道穿越断层破碎带时,由于其埋藏较深,极易发生高压涌突水,对施工造成影响。通过分析花岗岩断裂带涌水特征,结合水文地质条件分段计算预测隧道正常涌水量及最大涌水量,针对降雨入渗系数法计算隧道不同段落单宽流量,预测隧道易发涌突水段落,并通过物探方法进行验证。结果表明：花岗岩地层,隧道穿越断层破碎带易引发涌突水灾害;经过计算,隧道正常涌水量分别为64 560 m³/d、62 813 m³/d、80 961 m³/d和78 474 m³/d;隧道最大涌水量分别为94 220 m³/d和81 026 m³/d;易发高压涌突水段落为F103水井湾断层、F100咱里断裂、F92断裂和F88断裂,预测结果与物探解译结果吻合。     

新疆奎屯市东郊水库工程水文分析计算

选取新疆八音沟河喇嘛庙水文站近39年径流资料,采用水文比拟法、年径流深等值线图法对新疆奎屯市东郊水库工程设计年径流量进行推求,并对其计算成果合理性进行分析。结果表明：采用水文比拟方法可推算出东郊水库坝址处多年平均年径流量为1.042×10⁸ m³,在此基础上,基于径流深等值线图法对计算值进行修正,最终理论上认为取东郊水库坝址处多年平均年径流量为0.084 4×10⁸ m³最为合理。研究成果对于东郊水库工程设计具有重要的参考价值。     

新疆开都-孔雀河流域绿洲需水量与稳定性分析

水是绿洲存在和发展的核心, 干旱区绿洲稳定性与水密切相关. 根据2000-2009年资料, 采用蒸发系数法和定额法估算开都-孔雀河流域绿洲自然生态系统和社会经济系统综合需水量, 并对水资源约束条件下的绿洲稳定性进行初步探讨. 结果表明: 2000-2009年, 绿洲年均总需水量理论值约为54.80×10⁸ m³, 其中开都河绿洲总需水量约为20.55×10⁸ m³, 孔雀河绿洲总需水量约为21.90×10⁸ m³, 博斯腾湖区耗水量约为12.35×10⁸ m³, 与绿洲10 a平均供水量相比, 供需表现出极大地不平衡性. 水资源可承载绿洲面积(不含博斯腾湖)约为3139.66 km², 其中可承载灌溉地面积约为1395.41 km², 与绿洲10 a平均面积5 248 km²相比, 差别较大, 绿洲处于不稳定状态, 现状绿洲面积应适当收缩. 最后, 对博斯腾湖最低生态水位进行讨论, 初步把大湖最低水位定为海拔1 045 m, 小湖最低生态水位定为海拔1 046.5 m.     

基于黄河流域水资源均衡调配的南水北调西线一期工程水量配置

南水北调西线一期工程生效后黄河流域水量分配模式决定了黄河流域水资源配置格局重塑和南水北调西线工程供水效益评价,为国家水网构建提供重要技术支撑。考虑西线供水范围可覆盖黄河主要供水区的特点,西线调入水量应与黄河流域水资源统一配置,考虑生态优先、公平为主兼顾效率的原则,构建了流域用水分级配置方法,建立了基于流域水资源均衡调配的西线调入水量配置模式,开展了不同情景优化配置方案研究。结果表明：南水北调西线一期工程调水80亿m³,配置给黄河河流生态用水33.70亿m³,配置给流域河道外经济社会用水46.30亿m³,其中95%以上配置给黄河上中游地区,流域缺水率降低至7.0%～8.3%。优化配置方案体现了生态优先原则,保障了黄河河道内基本生态环境用水,均衡了河道外经济社会用水的公平和效率,有效缓解了流域缺水。     

贺沟口流域护岸工程河道设计洪水计算分析

为建设延安宝塔区贺沟口流域水土流失综合治理与生态保护修复工程,对流域工程水文条件进行计算分析是前期基础。以贺沟口护岸工程建设为例,基于贺沟口流域控制面积较小,无实测水文资料的实际,将流域附近的西川河枣园水文站作为参证站,选用1971-2014年共44 a的连续实测洪水系列资料,采用水文比拟法、经验公式法、综合参数法和推理公式法,分别对流域河道设计洪水进行计算分析,并对成果进行比选。结果认为,推理公式法以暴雨为基础,综合考虑了前期影响雨量、流域产流和汇流特征,计算过程基本反映了流域的长度、面积、比降等因子对洪水的影响,本次河道设计洪水采用推理公式法的计算结果最为合理。即P=50%和P=100%时的洪峰流量分别为13.5 m³/s、83.5 m³/s。     

河西走廊疏勒河流域出山径流变化规律及趋势预测

依据甘肃省河西走廊疏勒河流域1956-2013年水文站实测及水文调查资料, 对流域出山径流的年内、年际变化进行统计分析, 并用坎德尔秩次相关法等检验流域径流变化趋势. 结果表明: 1956-2013年多年平均出山径流量为11.6679×10⁸ m³; 汛期集中在6-9月, 各河流来水量占年来水量的35.9%~78.7%; 地下水补给平均占径流量的40.46%; 出山径流年际变化相对稳定, 趋势表现为持续性上升的特点. 未来2014-2018年疏勒河干流出山径流为偏丰, 年平均径流量预计为13.01×10⁸ m³.     

用镭-226示踪胶州湾的海底地下水排泄

海底地下水排泄（SGD）是全球水循环的一个组成部分,其输送的溶解物质不仅参与海洋的生物地球化学循环,而且影响近岸海域的生态环境。为了评估胶州湾海底地下水排泄状况,通过建立胶州湾内海水中²²⁶Ra的质量平衡模型来计算海底地下水排泄通量。胶州湾海水中²²⁶Ra的源主要有河流的输入、沉积物扩散输入和地下水的输入,海水系统在稳定状态下,这几种源应该与湾内海水和湾外海水的混合损失达到平衡。除了将地下水输入作为未知项外,对其他源和汇逐个进行量化,计算得知：2011年9-10月胶州湾的海底地下水排泄通量为7.85×10⁶ m³·d^-1;2012年4-5月胶州湾的海底地下水排泄通量为4.72×10⁶ m³·d^-1。在此基础上,对地下水输入胶州湾的营养盐进行了评价。     

基于LSTM 深度学习的河湖生态流量预警预报模型研究

为探究河湖生态流量预报预警机制,进一步改善河湖生态环境,以浙江省椒江流域为研究对象,提出了考虑预警信息的结合熵值法和LSTM的生态流量预报新方法。结果表明：Q90法得出的柏枝岙和沙段断面的生态流量核算值分别为2.89 m³/s和1.92 m³/s,计算结果低于多年平均流量的10%,较为合理可靠;所建模型验证期的纳什效率分别为0.91和0.88,偏差为2.55%和-3.22%,本模型的低水流量模拟效果要优于传统的新安江模型;柏枝岙和沙段断面无预警信息的预报合格率为98.72%和95.38%,有预警信息的预报合格率高达100%和96.61%,满足预报甲级精度,说明该方法较好地完成河湖生态流量预警信息预报任务。     

基于生态需水的石羊河北部平原生态保障技术研究

针对石羊河流域日益严峻的生态环境问题,选择干旱区生态需水计算为切入点,以变异理论为基础,利用Mann-Kendall非参数检验的方法确定石羊河北部平原区地下水位恢复的目标年,用生态功能区划方法划分生态功能区,利用达西定律、阿维里扬诺夫公式计算了地下水恢复及生态目标条件下的生态需水量,并提出了相应的生态保障措施. 结果表明：石羊河北部平原区划分为5个生态功能亚区及16个三级区,地下水位恢复的目标年份为1977年,地下水恢复到1977年的生态需水量为 55.95×10⁸~74.10×10⁸ m³,2015年和2020年生态目标条件下的生态需水分别为1.66×10⁸ m³和1.80×10⁸ m³. 考虑到地下水恢复的缓慢性和现实性,建议优先考虑设定目标条件下的植被正常生长生态需水,其次通过继续压缩人均耕地面积和灌溉定额的方式保证地下水恢复.     

泗县水资源供需平衡分析及优化配置方案研究

为研究安徽泗县水资源优化配置问题,基于2018年现状年相关统计数据,揭示泗县供用水总量及水资源配置状况,对规划年水平年2025年、2030年水资源供需平衡进行分析,在此基础上提出未来泗县水资源优化配置方案。结果认为：泗县现状水资源配置中存在地下水依赖程度较高、地表水资源未能充分存储利用、城区生活用水存在水量与水质风险等问题。通过对规划水平年不同水文年型供需水平衡分析,2025年50%水文年型泗县可实现水资源供需平衡;75%水文年型会出现缺水,缺水量1 586万m³,缺水率为6.93%;95%水文年型缺水问题较为突出,缺水量达6 414万m³,缺水率为24.63%。2030年,50%水文年型和75%水文年型泗县基本可实现水资源供需平衡;95%水文年型(严重干旱年)泗县缺水总量为3 987万m³,缺水率为14.56%。未来泗县水资源优化配置中,应参考县域水资源供需平衡分析成果,针对区域水资源开发利用中存在问题,通过“蓄引提调结合、大中小微并举、外调水与当地水联合”,构建当地水与外调水、地表水与地下水、常规水与中水等相结合的水...     

20世纪下半叶开都河与博斯腾湖的水文特征

开都河属于雪冰融水和雨水混合补给的河流,流域共有冰川722条,冰川总面积为445km²,冰川总储量为22.4km³.开都河年径流补给源中,积雪和冰川及地下水补给占有相当大的比例.开都河是博斯腾湖的主要补给源,对博斯腾湖生态与环境起着至关重要的作用.1987年以来,由于开都河天然年径流量的大幅度增加,博斯腾湖水位不断持续上升回复到上世纪50年代水平,目前,已达到历史最高水位.     

流速断面法在长江古流量估算中的应用

河流古流量的估算可以定量化研究流域的水文、气候变化特征。根据收集的多个地质钻孔资料恢复出长江南京段3个古河槽横断面,对古深槽沉积物样品进行¹⁴C与ESR年代测定以及沉积相的分析,判定-50~-90m的古深槽形成于末次冰期最盛期。根据古河床沉积物粒度,利用泥沙起动公式计算古河槽不同深处的垂线平均流速,然后利用垂线平均流速和垂线间的过水面积计算单宽流量,最后累加恢复末次冰期最盛期的平滩流量。其计算结果为10000~12000m³/s,与现在1月份多年平均流量相当。该时期的纵坡降为4×10^-4~5×10^-4,与现在长江上游屏山—宜宾段相当。     

马莲河流域固沟保塬工程水文响应变化及优化

由于气候变化、土地利用变化及固沟保塬工程实施，黄土高原的水文循环变化备受世界关注。基于SWAT模型和中国大气同化驱动数据集(CMADS),定量分析了固沟保塬工程和4种土地利用情景对马莲河流域水文循环演变的影响。结果表明：SWAT+CMADS模式能够很好地模拟马莲河的水文变化过程；1995—2020年间，流域内年平均径流量减少了13 087.50万m³,降幅达到4.56%;流域内退耕坡耕地全部还林/还草情景较2020年土地利用情景相比，年平均径流量分别减少了283.80万、1 923.70万m³,固沟保塬工程(沟头填埋)情景下年平均径流量减少了1 135.30万m³。模拟研究固沟保塬工程和土地利用变化对马莲河流域径流的影响在生态环境保护和可持续发展方面具有十分重要的现实意义。     

开都河流域区径流时空分布特征分析

开都河流域位于新疆天山山脉中段南坡,塔里木盆地北缘。河流上游穿越了天山山地的大、小尤勒都斯山问盆地;河流中游经高山峡谷段,汇入几条较大支流的水量;河流下游汇纳莫合茶汗沟、哈合仁郭楞沟及黄水沟西支的部分水量．是新疆水量较大的河流之一。本文选取该河流域巴音布鲁克、山恨土海、大山口、黄水沟、焉耆水文站的径流资料。运用数理统计的方法对流域内水文要素时空变化特征进行分析,分析结果表明,开都河流域径流量年内分配不均,但年际变化不大,产水模数与流域控制高度关系密切;流域下游,随着流域人口的增加和社会经济的发展,区间引用水和消耗水量呈增加的趋势。