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我国已成为河流生态环境严重受损的国家,海河流域问题突出,主要表现为水资源短缺、水环境恶化、水生态系统退化等流域水生态环境危机。洪水生态调度及洪水资源化成为研究的热点,是解决流域水生态环境危机的有效途径。由于洪水生态调度过程中需要特别考虑不同季节生态需水规律,然而目前生态需水研究多强调需水总量的分析。因此,本论文考虑河流生态系统健康对自然水文情势的需求,选取滦河典型河道为研究对象,在分析滦河生态环境演变规律的基础上,分别采用RVA方法和生态水力学方法分析广义和狭义的河道生态需水规律。
RVA法以通过对水文变化指数的分析,提出滦河典型河道的3个主要恢复目标:恢复汛期洪水流量与延时;增加高流量脉冲出现的次数,延长高脉冲的平均历时;增加下游枯季月均值流量。RVA法推荐的典型年最小生态需水量分别为12.28×108m3、19.28×108m3、24.04×108m3;典型年适宜生态需水量分别为15.91×108m3、22.14×108m3、29.42×108m3。生态水力学法选择家鱼为滦河典型河道代表物种,设定其关键期最小、适宜、理想等级的生态流速分别为0.30 m·s-1、0.50 m·s-1、0.70 m·s-1,并根据天然的径流时间变化特征推求典型河道全年最小、适宜以及理想等级年生态需水量分别为4.29×108m3,8.93×108m3、16.29×108m3。
生态需水量年内变化在4月和8月呈双峰值,这与流域降雨和径流量年内变化是相符的,与河流生态系统的生长周期也是一致的。通过RVA法确定的不同水平年下4月份的最小生态需水量都为滦河流域重要的经济鱼类家鱼提供了较为理想的过水断面面积,很好的满足家鱼在产卵季节对水量的需求,同时还兼顾了其他水生态系统需水量。研究结果建议高恢复等级考虑河道生态系统完整性,包括河道内及河漫滩的生态恢复,可采用RVA法方法计算的广义河道生态需水量结果;低恢复等级只考虑河道内生态恢复,可采用生态水力学方法计算的狭义河道生态需水量结果。研究结果满足河道生态系统对于水文情势的需求,可为洪水生态调度提供关键科学依据。