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河流生态系统是自然界中最重要的系统之一,是陆地生态系统和水生态系统间物质循环的主要通道。随着社会经济发展,人口的迅速增加,人类活动对河流生态的影响越来越大,特别是在河流上大规模筑坝建闸拦截河流水量(发电、灌溉、控制洪水等),改变了河流原有的物质场、能量场、化学场和生物场,直接导致河流的连通性降低、生态系统破坏严重、水污染加剧等系列问题。为了较好的解决这一问题,尽可能的减少闸坝的建设和运行给河流生态造成的影响,逐步恢复河流生态健康,本文以闸坝控制下的北运河为例,开展闸坝对河流生态影响、闸坝生态调度的相关理论的研究,分析不同闸坝调度情况的河流水动力及水质特性,探讨闸坝生态调度管理理论,并对闸坝生态调度进行综合效益评价。 主要研究成果如下: (1)从河流水文、水力学特性,河流物理、化学特性,河流生态系统结构,河流区域生态响应等4个方面详细阐述了闸坝的建设和运行对河流产生的生态影响。并以北运河为例,通过对闸坝对河流影响因素的分析,建立了河流闸坝生态影响评价体系,运用改进的拉开档次方法对北运河河流生态影响进行评价,提出改变现有闸坝调度方式,开展闸坝生态调度的必要性。 (2)构建了闸坝生态调度基本理论体系,包括闸坝生态调度的内涵理解、调度内容、调度原则、调度目标及表征形式,并以北运河为例,运用了基于水功能区划的河流生态需水量计算方法,分时段、分区域、分等级计算北运河河流生态环境需水量,建立了以防洪为约束条件,以河流生态用水为保障的北运河闸坝生态调度模式。 (3)通过建立闸坝群联合调度模型,对北运河闸坝群不同调度运行方式下下游河道水量水质进行了模拟,探讨分析了不同调度情况下的河流水动力及水质特性,为北运河闸坝生态调度的实施提供技术支持。 (4)将企业生产管理领域的绿色供应链管理模式引入到闸坝管理运行中,构建了闸坝生态调度绿色供应链管理模型,设计了北运河闸坝生态调度绿色供应链管理系统结构图,并对闸坝生态调度绿色供应链管理进行了阐述,提出了建设性对策。 (5)从生态环境、社会效益、资源、工程技术、经济等五个方面建立了闸坝生态调度综合效益评价指标体系和闸坝生态调度综合效益评价模型,运用多层次模糊综合评价的方法对并北运河闸坝生态调度进行了综合效益的评价。