基于不同目标的典型闸控河湖生态需水计算研究

发布时间：2020-04-14 17:00

【摘要】：河湖中的闸坝等水利工程在防洪、发电、水资源利用等方面发挥着非常重要的作用,而闸坝建设同时也会改变河湖的水文过程,从而对河湖的生态环境造成一定的影响。生态需水是保证河湖生态系统结构与生态功能、服务功能和特殊性功能,实现河湖生态系统健康和水资源可持续利用的关键指标。研究计算闸坝影响下的河湖生态需水量,是开展河湖水资源科学管理、水生态系统修复等健康保护工作的基础和前提。本文以长江中下游典型的受人类干扰较为严重的闸控河湖—通顺河武汉段和华阳河湖群为例,基于通顺河武汉段和华阳河湖群各异的自然环境条件及保护目标,选用适宜的计算研究方法开展典型生态需水研究。以期为长江中下游其他类似闸控河湖生态需水的计算、分析研究提供参考。主要研究内容及成果如下:(1)总结了河湖生态系统的基本特性和生态需水内涵,并对生态需水目标以及生态需水计算方法及其适用性进行了分析。河湖生态系统主要由非生物环境和生物组成。河流生态系统具有纵向、横向、垂向和时间四维结构特征,湖泊生态系统则是具有横向、垂向和时间三维结构特征。根据河流与湖泊生态系统组成特点和结构特征,河流与湖泊生态系统的服务功能主要有栖息地功能、廊道功能、环境净化功能等。对河湖生态需水定义进行了梳理,河流、湖泊生态需水均分为狭义和广义两种,河湖生态需水目标主要可以分为两个层面:首先是满足河湖系统形态稳定和自然功能生态需水层次的目标;其次是满足人类社会功能生态需水层次的目标。(2)通过分析通顺河武汉段的水系、水文特征及水生态环境现状,明确了通顺河武汉段的生态需水目标应是满足河流系统形态稳定和自然功能。在Mike11一维水动力模拟的基础上,根据人为给定的试算流量序列来规避长序列实测资料短缺的不足,利用基于河流生境基本要素的湿周法和生态水力学法进行计算,计算结果显示,通顺河武汉段沿程典型断面的河道内生态流量为26m~3/s,对应的生态水位在15.96m-20.05m之间,计算结果确定了通顺河武汉段生态需水量的最小阈值。(3)通过分析华阳河湖群的河湖水系、水文及水环境特征,认为在华阳河湖群的生态需水研究为满足人类社会功能的生态需水层次目标。通过水质与水位相关性分析,认为湖区水位在13.5m以下时,抬高水位对湖区水质有一定的改善,而当湖区水位高于13.5m时,水质与水位变化关系不明显。通过水质水位过程分析结果和闸门初始控制方案,运用Mike二维水质-水动力数学模型,在12m-13.5m之间展开多方案计算。计算结果表明,基于水质目标的华阳河湖群生态需水过程控制方案应为10月-2月水位控制至13.5m,3月-4月水位控制至11.8m。
【学位授予单位】：长江科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV213.4;TV66

【参考文献】