系统动力学的北方大型灌区生态环境需水量

黄河口滨海区生态环境最小需水量的研究——黄河口滨海区生态环境最小需水量的研究

水土流失问题是生态系统面临的重要问题.对于多沙河道来说,必须维持一定的生态环境需水量用于输沙,以保证河道生态平衡.本文以多沙河流为研究对象,以输沙动力学理论为基础,分析了河流输沙能力和水流挟沙能力,在此基础上提出了河道在不冲不淤的临界状态下河流最小流量的计算方法,此为防止河道泥沙淤积的最小生态环境需水量.通过实际算例,本文还说明了所提出的计算方法的应用,以期为多沙河道水资源合理配置及生态平衡维护提供科学依据.

本文结合锦北灌区水资源现状,进行了水资源供需水量平衡分析,最后计算出工程供水量以及工程现状需水量,从而对整个灌区供需水量做出总体评价。

本文对国内外河流生态环境需水量的计算方法进行了分析研究,重点分析了各种方法的优缺点及适用条件。并根据南水北调西线一期工程调水河流近40年的年月径流实测资料,分别采用7q10改进法、最小月平均流量法、tennant法计算了雅砻江、大渡河两条河流中五个引水坝址的最小河流生态环境需水量。最小月平均流量法计算的最小河流生态环境需水量比较适用于西线调水河流。

从生态环境需水量的狭义定义出发,以实现生态环境良性发展为目标,分析了黄土高原地区生态环境需水量的组成,系统计算其重点流域河道内、外生态需水量。结果表明:黄土高原地区重点流域生态环境需水总量约为96.26×108m3,且大部分重点流域水资源开发已超过了各流域地表水资源的极限。各流域年平均径流量近年来不断减少,生态环境需水量将不断增加,应引起决策者的高度重视。

浑沙灌区所取用的主要是大伙房水库经浑河闸引入灌区水。由于引用库水灌溉的水田水温高,对水稻生产极为有利。但是随着用水矛盾日益突出,有必要对灌区供需水量进行平衡分析,旨在对调水、用水提供科学的理论依据。

我国西南山区一大批引水式水电站陆续建成,河道减水的生态影响不容忽视,生态环境需水研究已成热点.针对我国目前生态环境需水研究难以反映河流自然水文情势和保护对象需水过程的问题,以生态、景观、水质等多目标为保护对象,引入不同的指标及标准研究山区河道生态环境需水量的过程;并推求了岷江上游干流典型电站——福堂水电站基于多目标保护的生态环境需水量过程,为后续生态环境需水的研究提供借鉴.

在总结目前国内外湖泊、湿地生态环境需水量计算方法的基础上,针对现有方法存在的问题和适用条件,结合松嫩湿地的特点,确定了相应的计算公式,并依据保护区各功能区划定的原则,确定了最小生态环境需水量的计算方法,并以扎龙湿地自然保护区为例进行了计算。依据45年系列气象数据,对计算结果进行了修正,确定了不同降水频率下湿地的最小生态环境需水量。

生态需水量是针对生态环境保护与建设、水资源合理开发利用等而提出的,是近年国内外广泛关注的研究热点。在系统回顾国内外生态需水量研究进展基础上,介绍了生态需水量的概念、特征与分类,并总结了生态需水量的主要计算方法,同时就常用2种计算方法(tennant法和曼宁公式估算法)及其在水电项目环境影响评价中的实际应用进行了探讨。最后,对生态需水量的发展和应用进行了展望。

以云南省元阳县哈尼梯田灌区为例,对灌区生态环境需水进行评价研究。针对灌区特点与实际情况,综合考虑自然、社会、水资源、生态环境方面因素选取评价指标,建立基于层次分析法的灌区生态环境需水评价模型,对灌区2000年和2005年的生态环境需水状况进行对比分析评价。

该技术围绕“现代化节水生态型灌区”的建设目标，利用高邮灌区节水改造项目的实践经验，在灌区传统与现代、节水与生态、工程与景观、安全与亲水等方面做了积极的探索，并总结出适用于同类型灌区的技术方案。

城市需水量预测及供需水量平衡 水的作用已无需赘述，给水系统是人类社会生活和生产环境环境 中不可缺少的重要基础设施。 给水系统由取水、输水、水质处理和配水等相关等各关联设施所 组成的总体，而给水工程规模的大小与需水量的多少密切关联。

以沈阳城区南运河为例,从生态学理论和水水功能区划分的角度出发,结合南运河水质现状,通过所建立的水质模型模拟提出了南运河枯水期和丰水期的最小生态环境需水量和水质。在此基础上,提出了城市景观河流最小生态环境需水量的计算方法,从而为城市景观河流生态环境需水量的研究起到一定指导作用。

南水北调西线一期工程规划从雅砻江的支流达曲、泥曲和大渡河的支流杜柯河、玛柯河、阿柯河等河流调水40亿m3入黄河上游支流贾曲,以缓解我国西北沿黄地区及华北部分地区干旱缺水问题。调水河流生态需水量的研究对调水工程的成功建设和运行具有重要意义,在分析该调水区河道内生态需水量主要是满足水生生物栖息地需水要求的基础上,采用将50%保证率时的河道内流量的30%作为最小生态流量的方法来初步计算各调水坝址处的最小生态流量,并利用montana法对计算结果进行了评价。结果表明:采用本文计算的逐月最小生态流量,在4~9月份时,可以使河道内的流量状态处于中等水平,在10月份至次年3月份时,可以使河道内的流量状态处于非常好的水平,并在满足下游河道生态需水量的同时,达到工程对外调水量的要求。

根据东河灌区实施节水改造建设的需求,在分析确定灌区设计灌溉保证率和典型年降水的前提下,进一步分析确定了实施节水改造后灌区作物的种植结构,拟定了灌溉制度,采用综合灌水定额法,计算确定了设计典型年条件下灌区规划灌溉用水量。

黔中水利枢纽工程拟解决六枝北部和东部、普定南部、镇宁北部、关岭中部、西秀南部和东部、平坝南部、长顺东北部等7县49个乡镇4.34万hm2(65.14万亩)灌溉面积和渠道沿线5个县城供水及人畜饮水。通过对黔中水利枢纽灌区水资源利用存在的问题及建设的必要性进行分析,论证了灌溉保证率、灌溉制度,提出了灌区在设计保证率下的需水量,并结合区域现有水利工程的供水能力,论证了黔中水利枢纽工程灌区的合理规模。

利用系统动力学模型定量模拟玛纳斯河灌区水资源供需状况,在分析水资源供需平衡敏感性影响因子的基础上,提出传统型、一般治污型、强化治污型、一般节水型、强化节水型和综合型六种模拟方案,对玛纳斯河灌区未来水资源的供需平衡状况进行分析。结果表明：按照传统型方案,未来几年玛纳斯河灌区水资源的供需缺口逐渐增大,虽然强化节水可以满足水资源需求量,但强化治污和强化节水相结合的综合型方案能够产生更多的余水,到2030年,余水量为3.19×10~8m~3。从而提出将治污与节水相结合的管理措施,从根本上解决水资源的供需状况,维持玛纳斯河灌区水资源的可持续发展。

大型灌区节水改造建设周期长，综合性强，投入巨大，其续建配套与节水改造的技术论证和决策，一直是一个有待于更深一步研究和不断深入总结的问题。提升灌区功能，保证工程质量，降低建设费用和运行成本，提高灌区经济效益是水利工作者的重要职责。

我国作为世界上最大的农业大国，农业的发展关系着日常的生活，与衣食住行有着密不可分的关系，随着我国国际地位的提高，经济建设水平也有了很大的进步，城市化的进程也越来越快，许多农民都选择去更加舒适的城市生活，导致我国的农民越来越少，因此在这种情况下，就要提高农产品的产量，减轻农民的负担，使农民在进行农活的过程中，更加的有效率，这样才能使生活得到保障，其中，主要以灌溉的问题为主，要提高灌溉的效率，减少灌溉过程中出现的浪费，使节水改造的做法落到实处。

洮河为黄河一级支流,水力资源丰富。已规划电站在九甸峡以下已建和在建5座电站,九甸峡上游的古城电站以上规划33座梯级电站。保证河道最小生态环境需水,使河道不断流,保证河道健康生命,成为洮河水力资源能否可持续利用的关键。通过对洮河流域装机容量和水库库容最大的九甸峡电站建成后下游河道生态环境需水量的计算,为洮河流域水力资源的有效开发和利用提供保证,研究提出了洮河流域水电站建设河道生态环境需水量的概念、计算方法。同时为其他山区性河流水电站建设河道生态环境需水量的计算提供借鉴。

雅砻江锦屏二级引水式水电站建成后,猫猫滩至大水沟厂址123km的河段将面临减水问题。流量减少后,河道水域面积相应缩小,势必对水生生态、陆生生态及水资源平衡造成影响。该问题是电站建成后的关键性生态问题,解决该问题的有效措施是下泄最小生态环境需水量。采取r2cross法,以雅砻江鱼类作为指示物种和主要保护性目标,修订水力参数,计算出枯水期减水河段的生态环境需水量为45m3/s。在该流量下,对鱼类生存影响最大的水深和水面宽度都将得到满足。

藏东高原地区环境特殊,生态环境对外界干扰具有极强的敏感性,加之生态系统内部结构相对简单,自我调节和恢复能力弱,使该区的生态环境表现出极大的脆弱性,任何不合理的干扰行为,都会引起生态环境质量的负向演替。在灌区建设、营运过程中,要处理好这一问题,除了采用必要的措施管理、维护好现有的灌溉工程外,在新灌区的规划设计、施工等方面的工作思路上应有所突破。