發(fā)布時(shí)間：2019-05-23 19:13

【摘要】：河流的健康依賴于水文情勢,但人類活動(dòng)對河流的自然水文情勢帶來了劇烈擾動(dòng),導(dǎo)致了河流生態(tài)系統(tǒng)的退化,由此產(chǎn)生了生態(tài)需水(Ecological Water Requirements, EWRs)問題,并已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的障礙。保障EWRs自然成為了保持河流健康的前提條件,EWRs估算方法也一直是河流生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的研究前沿。 針對一般性的水生棲息地和生物多樣性維持需求以及漢江中下游的“水華”防控和魚類產(chǎn)卵需求,分別開展了具有普適性的河流生態(tài)流量(Ecological flow, EF)評估方法和具有區(qū)域性的河流EF配置方案的科學(xué)研究。主要工作和創(chuàng)新性成果如下： (1)從水資源利用模式的轉(zhuǎn)變過程、建庫筑壩的生態(tài)水文效應(yīng)和生態(tài)調(diào)度的研究需求三方面介紹了論文的研究背景和意義：從理論和模型兩方面綜述了河流EWRs研究在國內(nèi)、外的進(jìn)展情況,總結(jié)了當(dāng)前EF標(biāo)準(zhǔn)普遍存在的時(shí)間變異性弱、空間移植性差、受極端流量影響大和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主觀性強(qiáng)四個(gè)關(guān)鍵問題,明確了論文的研究重點(diǎn)。 (2)從水量與流量、功能、臨界值、需水與用水、可持續(xù)利用河流健康五個(gè)視角對河流EWRs的概念進(jìn)行了辨識(shí),從時(shí)空性、質(zhì)量統(tǒng)一性、最優(yōu)闡值性三個(gè)方面對EWRs的特性進(jìn)行了研究,提出河流EF評估標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有逐月和年際的豐枯同步差異性、空間移植性和等級(jí)客觀性。 (3)為了構(gòu)建具有普適性的多級(jí)EF評估標(biāo)準(zhǔn),解決四個(gè)關(guān)鍵問題,論文重點(diǎn)研究了Tennant法的改進(jìn)方法。根據(jù)時(shí)段平均流量、計(jì)算時(shí)段和百分比三個(gè)參數(shù)的組合改進(jìn)方式,對Tennant法的改進(jìn)策略進(jìn)行了全面深入的研究,從最小流量、平均流量、最枯連續(xù)n天平均流量、基流、頻率曲線和歷時(shí)曲線的特定保證率流量等各類流量指標(biāo)的生態(tài)水文特性分析入手,提出了基于流量的月均系列代替年均系列劃分水平年、低流量視角研究最小EF、中值代替平均值、逐月分配計(jì)算代替全年單值計(jì)算、生態(tài)分級(jí)代替主觀分級(jí)的MTMMHC法。以具有不同水文情勢的5條大河、2條中型河流和3條小河為例,驗(yàn)證了MTMMHC法的合理性。結(jié)果表明,MTMMHC法計(jì)算的各級(jí)EF具有逐月和年際的豐枯同步差異性以及能適用于不同類型河流的普適性,避免了年際極端流量峰值和年內(nèi)分配不均帶來的影響,EF的分級(jí)數(shù)量較為適宜,避免了傳統(tǒng)水文學(xué)法在標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)上的主觀盲目性。 (4)在對漢江“水華”成因與影響因素分析的基礎(chǔ)上,兼顧下游“水華”閾值流速破壞和襄陽段EWRs滿足兩大需求,提出了不同長江枯水位條件下兼顧中線工程調(diào)水、引江濟(jì)漢工程補(bǔ)水、丹江口水庫泄水、漢江襄陽段和區(qū)間支流水生棲息地條件的“水華”防控EF配置方案,可為多個(gè)水利工程的聯(lián)合生態(tài)調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)。 (5)分析了漢江襄陽段魚類資源的時(shí)空演變情況、演變原因和產(chǎn)卵條件,基于“四大家魚”各產(chǎn)卵場所需的漲水條件和流速適宜性曲線以及丹江口水庫泄水過程與區(qū)間支流漲水過程對產(chǎn)卵量的貢獻(xiàn)率提出了生態(tài)洪水方案,評估了天然徑流與丹江口水庫調(diào)節(jié)后徑流對生態(tài)洪水方案的滿足情況。結(jié)果表明：天然徑流在最枯年份能提供較好的生態(tài)脈沖過程,而調(diào)節(jié)后的徑流在平水年和枯水年不能滿足,未來應(yīng)重點(diǎn)研究丹江口水庫的水沙聯(lián)合生態(tài)調(diào)度策略,使得漢江襄陽段的江水透明度、洪水流量的起漲值、最高值、逐日上漲率和持續(xù)時(shí)間能符合家魚的繁殖要求。 (6)總結(jié)了本文的研究成果,提出了今后進(jìn)一步研究的方向。
[Abstract]:The health of the river is dependent on the hydrological situation, but the human activity has caused severe disturbance to the natural hydrological situation of the river, resulting in the degradation of the river ecosystem, thus generating the problems of ecological water requirements (EWRs), and has become an obstacle to the sustainable development of the social economy. The protection of EWRs is a prerequisite for maintaining the health of the river, and the EWRs estimation method has been the leading edge in the field of river ecological restoration. In view of the general aquatic habitat and biodiversity maintenance demand and the "Shui Hua" prevention and control of the middle and lower reaches of the Hanjiang River and the requirements of fish spawning, the ecological flow (EF) evaluation method and the scientific research of the regional river EF configuration scheme are respectively carried out. Research. Key work and innovative results such as Abstract: (1) The research background and significance of the paper are introduced from three aspects: the transformation process of the water resource utilization mode, the ecological hydrological effect of the building and the construction of the dam, and the study demand of the ecological dispatch: the research of the river EWRs from two aspects: the theory and the model In this paper, four key problems, such as the weak temporal variability, the poor space portability, the great influence of extreme flow and the subjectivity of the classification standard, are summarized in this paper. (2) The concept of the river EWRs is identified from the five perspectives of water volume and flow, function, critical value, water requirement and water, and the river health can be used for the sustainable utilization of the river health. The study is carried out, and the evaluation criteria of the river EF should have a month-to-month and interannual yield-up synchronization difference, space portability and (3) In order to build a multi-level EF evaluation standard with universality, four key problems are solved, and the thesis focuses on Tennan. The improved method of the t method is based on the combination improvement of the average flow of the period, the calculation period and the percentage, and the improvement strategy of the Tenant method is thoroughly studied, from the minimum flow rate, the average flow rate and the minimum continuous n day. Based on the analysis of the ecological and hydrological characteristics of various flow indexes such as the average flow, the base flow, the frequency curve and the specific assurance rate of the diachronic curve, the monthly mean series based on the flow rate is proposed to replace the annual series of annual and low flow angles to study the minimum EF, The median value is used instead of the average value, the monthly allocation calculation is used instead of the whole-year single-value calculation, and the ecological grading replaces the subjective grading. MTMMHC method. Taking five large rivers with different hydrological conditions, two medium-sized rivers and three small rivers as an example, the MTMM is verified. The results show that all levels of EF, which are calculated by the MTMMHC method, can be applied to different types of rivers, so as to avoid the influence of the annual extreme flow peak and the distribution of distribution in the year, and the division of EF. The number of stages is more appropriate, and the standard classification of the traditional hydrology method is avoided. On the basis of the analysis of the cause and the influence factors of Hanjiang's water bloom, the two main demands of the "downstream water-water" threshold flow rate and the EWRs of the downstream water level are considered, and the water transfer of the middle-line project under different conditions of the dry water level of the Yangtze River is put forward, and the compensation of the Yangtze River and the Yangtze River is made. The "Shui Hua" prevention and control EF configuration scheme for the conditions of water, Danjiangkou reservoir, water discharge of the Danjiangkou Reservoir, and the aquatic habitat conditions of the two-section and section tributaries of the Hanjiang River can be a joint generation of a plurality of water conservancy projects The paper analyses the spatial and temporal evolution of the fish resources in the Xianyang section of the Hanjiang River. The condition, evolution reason and oviposition condition, on the basis of the water and flow conditions and the flow-rate suitability curve required for each egg-laying site of the "four-legged fish", and the amount of laying eggs in the process of water discharge of the Danjiangkou reservoir and the process of the flood of the section of the section The ecological flood scheme is put forward, and the natural runoff and the runoff pair after the adjustment of the Danjiangkou reservoir are evaluated. The results show that the natural runoff can provide better ecological pulse process in the most dry year, and the adjusted runoff can not be met in the year of plain water and dry water, and the water and sediment combined ecological scheduling strategy of Danjiangkou reservoir should be studied in the future. The water transparency of the Yangtze River, the rising value of the flood flow, the maximum value, the daily increase rate and the duration of the flood The results of this paper are summarized in (6).
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X52;TV213.4

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本文編號(hào)：2484151