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流域内适宜的目标生态流量,能够使得水生态敏感目标需求保障得到有效的满足,在河流生态系统健康的维持中占据重要地位。随着人口数量的大幅度增长,经济的超高速发展,人类对水资源的需求日益增长。其中,河流筑坝的大兴修建,导致河流水生态敏感目标的需求被忽视,引发河流生态系统的健康及完整性遭到严重的破环。因此,选取了受闸坝群作用影响较大的北运河流域为研究重点对象,针对北运河的城市化、半城市化的流域特征,采取分段、分类方法进行多保护目标的识别和确定,通过MIKE11构建了适用于城市化、半城市化河流的一维河网水文水动力学模型。在此基础上,针对多目标生态需求,通过闸坝模块分别对设置的单一目标和多目标情景方案进行模拟计算,分析了研究区内多目标生态流量需求方案及满足情况。论文的主要研究结果如下:
(1)根据北运河流域河流系统特征,按照主要控制闸坝、河流生态功能需求对研究区及保障目标进行分段、分类划分,然后对北运河干流主要断面生态流量进行核算,以确定不同河段(上、中、下游)及不同保护对象(鱼类、景观等水生态保护目标和游船通航等社会需求)生态流量阈值;
(2)利用DHI MIKE11构建以生态敏感目标流量需求为调度基础的河网水文水动力模型,采用2015年和2011年水文数据,对MIKE水动力模型重要参数进行率定验证,并计算其纳西效率系数对拟合情况进行评价,模拟结果与实测数据变化趋势基本吻合;
(3)依据不同河段的保护目标需求,设定单一目标和多目标情景方案进行水生保护目标需求模拟,结合现状及未来北运河流域水资源配置情况,对多目标情景方案进行水资源优化调配,分析了不同情景下各典型年的调度方案及目标流量满足效果。结果表明:多闸坝调控和流域内水资源调配,可以作为达到多目标生态需求保障的最优调控方案。
综上,率定验证结果的良好一致性表明模型构建情况总体可行。模拟结果表明,流域内上游引水量不均匀、闸坝群拦截蓄水等是北运河流域多敏感生态目标生态需求保障满足程度的关键因素。结合流域内水资源优化调配,所构建的基于生态目标生态流量需求的闸坝调控模型,能够给出合理的闸坝调度规则,以保障流域内全部河段水生态目标健康及完整性,可为改善城市化、半城市化下流域水生态保护目标及游船通航社会需求等目标提供科学依据。
(1)根据北运河流域河流系统特征,按照主要控制闸坝、河流生态功能需求对研究区及保障目标进行分段、分类划分,然后对北运河干流主要断面生态流量进行核算,以确定不同河段(上、中、下游)及不同保护对象(鱼类、景观等水生态保护目标和游船通航等社会需求)生态流量阈值;
(2)利用DHI MIKE11构建以生态敏感目标流量需求为调度基础的河网水文水动力模型,采用2015年和2011年水文数据,对MIKE水动力模型重要参数进行率定验证,并计算其纳西效率系数对拟合情况进行评价,模拟结果与实测数据变化趋势基本吻合;
(3)依据不同河段的保护目标需求,设定单一目标和多目标情景方案进行水生保护目标需求模拟,结合现状及未来北运河流域水资源配置情况,对多目标情景方案进行水资源优化调配,分析了不同情景下各典型年的调度方案及目标流量满足效果。结果表明:多闸坝调控和流域内水资源调配,可以作为达到多目标生态需求保障的最优调控方案。
综上,率定验证结果的良好一致性表明模型构建情况总体可行。模拟结果表明,流域内上游引水量不均匀、闸坝群拦截蓄水等是北运河流域多敏感生态目标生态需求保障满足程度的关键因素。结合流域内水资源优化调配,所构建的基于生态目标生态流量需求的闸坝调控模型,能够给出合理的闸坝调度规则,以保障流域内全部河段水生态目标健康及完整性,可为改善城市化、半城市化下流域水生态保护目标及游船通航社会需求等目标提供科学依据。