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基于river2d模型的呼兰河干流铁力段生态流量研究

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基于River2D模型的呼兰河干流铁力段生态流量研究

作者：景梦园黑龙江大学

学位级别：硕士

城市化进程不断加快,人类活动的影响范围也在不断地扩张,导致我国很多河流水系的水生态系统退化和水资源过度开发利用的问题愈发严重。国内对河流水系的生态流量研究尚未形成一个完善的体系,对水生物繁殖栖息活动与水文过程之间的关系... 详细信息

城市化进程不断加快,人类活动的影响范围也在不断地扩张,导致我国很多河流水系的水生态系统退化和水资源过度开发利用的问题愈发严重。国内对河流水系的生态流量研究尚未形成一个完善的体系,对水生物繁殖栖息活动与水文过程之间的关系关注度不够。在河流生态系统中,鱼类生活过程与河流水文情势变化息息相关,因此十分适合作为河流生态流量目标制定的指示性物种。利用指示性物种对呼兰河干流进行生态流量研究,能够为黑龙江省乃至整个松花江水系的生态环境保护和水资源可持续利用提供帮助。文章利用river 2d模型进行研究河段二维水动力模型的模拟,根据鱼类栖息地适宜性面积模拟结果探讨呼兰河干流生态流量目标值。通过研究发现:（1）同历史监测数据相比,现状下呼兰河干流流域内鱼类种群数量下降了5-7种,鱼类物种多样性下降,种群丰富度退化,河流水生态环境受到破坏;在进行流域水生态环境恢复和鱼类栖息地保护工作时,应该尽可能的降低城市化以及人类活动对河流水生态系统的影响。（2）基于呼兰河干流鱼类生物种群调查数据,确定了呼兰河干流研究河段生态流量研究的指示性物种为七星鱼。设置的5种不同流量工况进行呼兰河干流二维水动力模拟、鱼类栖息地适宜性面积分布情况模拟。5种不同流量工况的出流量和入流量基本上达到一致且在95%≤≤105%范围内,说明模型达到了很好的收敛,模型的模拟结构准确可靠。（3）利用模拟结果七星鱼在不同流量工况下的栖息地适宜性面积分布情况绘制Q-WUA曲线图,对Q-WUA曲线进行数值分析可以发现,当模拟流量为4.95m/s时,栖息地适宜性面积达到了最大值,表明在此范围的流量工况能够满足七星鱼在研究河段的栖息地生态需水的流量要求,因此将呼兰河干流生态流量目标值设定为4.95m/s。但是呼兰河干流的水文情势受到人类活动影响较大,无法准确保证河流流量处于目标值附近,因此根据Q-WUA曲线,建议以1.65 m/s～16.5 m/s作为呼兰河干流水生生物保障的适宜生态流量范围。

关键词：生态流量栖息地模拟法 river2d模型七星鱼鱼类群落

基于river2d的西藏扎拉水电站减水河段生态流量模拟研究

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水利水电快报 2024年第6期45卷 116-120页

作者：马俊超范晓志栾会长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

为了量化扎拉水电站减水河段内鱼类生长及繁殖所需的生态流量,以河道内的重点保护鱼类鮡科鱼类作为目标物种,采用水动力模型与栖息地模型耦合的river2d模型,结合水深及流速两个影响鱼类生境的因子,推求各产卵区对应物种不同生命时期所... 详细信息

为了量化扎拉水电站减水河段内鱼类生长及繁殖所需的生态流量,以河道内的重点保护鱼类鮡科鱼类作为目标物种,采用水动力模型与栖息地模型耦合的river2d模型,结合水深及流速两个影响鱼类生境的因子,推求各产卵区对应物种不同生命时期所需流量与可利用栖息地面积的关系曲线及分布图。结果表明:鮡科鱼类在4~9月的生长及繁殖期间适宜的生态流量范围为22.0~33.0 m^(3)/s。根据可利用栖息地二维分布图可知,鱼类有效栖息地集中分布在河道中心区域,流量增加后,有效栖息地由河道中间带状分布向河道两边延伸。研究成果可为鮡科鱼类的保护及电站生态调度提供参考。

关键词：生态流量 river2d模型物理栖息地可利用栖息地面积扎拉水电站

齐口裂腹鱼产卵场生境模拟和底质修复技术研究

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四川环境 2024年第4期43卷 84-93页

作者：李茜张天予冯镜洁何涛李然中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司成都611130 中国市政工程西南设计研究总院有限公司成都610213 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065

河流水电工程等人类活动破坏了河道连通性,改变了地形地貌以及底质特征,可能导致局部鱼类产卵场生境破坏。针对齐口裂腹鱼产卵场,构建了融合流速、水深、底质生境需求的产卵场生境适宜评价模型,利用水槽试验研究确定了不同底质修复方案... 详细信息

河流水电工程等人类活动破坏了河道连通性,改变了地形地貌以及底质特征,可能导致局部鱼类产卵场生境破坏。针对齐口裂腹鱼产卵场,构建了融合流速、水深、底质生境需求的产卵场生境适宜评价模型,利用水槽试验研究确定了不同底质修复方案下的河床糙率变化,并采用流速验证的方法进行模型验证,结果表明本研究建立的鱼类产卵场模型可以较好地模拟产卵场的水动力学条件及加权可利用面积(weighted useable Area,WUA)分布情况。对齐口裂腹鱼产卵场底质修复后的生境条件模拟结果表明,当底质指数在60%时,相较于修复前,齐口裂腹鱼在三种流量条件下的WUA从343.0~536.2m^(2)提升至1225.2~2019.1m^(2),WUA占比从3.0%~5.9%提升至10.7%~22.5%,得到了明显改善。该研究成果可以为鱼类产卵场的生境模拟以及底质修复方案提供科学依据和参考。

关键词：齐口裂腹鱼产卵场 river2d模型水力生境底质修复

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基于鱼类栖息地模型的洋河流域生态需水研究

基于鱼类栖息地模型的洋河流域生态需水研究

作者：杜龙飞华北水利水电大学

学位级别：硕士

随着我国社会经济的快速发展,城市加速扩张,人类活动加剧,致使河流水生态系统受损和水资源流失的问题愈加凸出。河流生态流量的研究缺乏过程性研究,水生生物生活史与水文过程密切相关。而鱼类生活过程与河流水文节律休戚相关,对于河流... 详细信息

随着我国社会经济的快速发展,城市加速扩张,人类活动加剧,致使河流水生态系统受损和水资源流失的问题愈加凸出。河流生态流量的研究缺乏过程性研究,水生生物生活史与水文过程密切相关。而鱼类生活过程与河流水文节律休戚相关,对于河流生态流量目标的制定具有重要的指示作用。基于指示性生物来确定生态流量,推算出生态需水量能够较好的保障河流生态系统健康。洋河流域是永定河水系上游较大的支流,属人类强干扰区域,作为北京地区的主要水源地,水资源禀赋较差,人类社会用水需求不断增加,忽视了对河流生态系统的健康保护,生态系统退化严重。通过指示性生物对洋河流域开展生态需水研究,为京津冀地区的生态恢复和水资源可持续利用提供理论支撑。本文基于野外原位监测数据,采用统计分析、聚类分析的方法,研究了洋河流域鱼类群落的组成和空间分布特征。通过分析洋河流域优势鱼类物种,结合专家咨询的方法,识别出适宜确定生态流量目标值的土著型目标物种。基于栖息地法通过river 2d模型构建二维水动力模型,根据模型模拟结果研究洋河流域的生态需水。研究表明:(1)与历史监测资料比较,洋河流域鱼类群落减少了4-6种,鱼类生物多样性明显降低;从空间分布上看,洋河流域鱼类形成了两个群落类型:类群I主要分布在洋河流域上游山区,类群II主要分布在洋河流域山区-平原城区过渡区域和平原城市区域;需要在城市化和人类活动过程中,尽力减小对鱼类栖息环境和生态系统的扰动。(2)通过综合分析确定了洋河流域生态流量研究的土著型目标物种拉氏鱥和相应研究河段。基于水文数据、河道实测地形数据构建river 2d模型,结合拉氏鱥的适宜性曲线,模拟5种不同流量工况下的出口流量符合70%Q≤Q≤130%Q范围,说明模型模拟结果可靠,得到拉氏鱥栖息地适宜性面积(Weighted Useable Area,WUA)。(3)以模拟得到最大栖息地适宜性面积WUA的对应流量,来设定洋河流域生态流量的目标值为1.6 m/s,推算出拉氏鱥产卵敏感期的生态需水量为0.166亿m,能够最大限度的保障拉氏鱥的生存环境,可以较好地恢复并保护鱼类群落结构和生物多样性,为洋河流域水生生物的恢复和河流生态系统健康保护提供重要理论依据。洋河流域属于强人类干扰区,水生生物退化严重,生态流量难以保障,在实际水文过程中无法时刻保证过水流量处于目标值状态,依据本研究模型模拟拉氏鱥的Q-WUA曲线成果,建议以0.4 m/s-2.0 m/s作为洋河流域生物保障的适宜生态流量过程范围,对应的适宜生态需水量保障范围为0.041亿m-0.207亿m,为京津冀地区水生生物恢复、生态修复、河流生态流量及生态需水量制定提供关键依据。

关键词：洋河流域鱼类群落拉氏鱥 river2d模型栖息地法生态需水

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river2d在码头工程防洪评价中的应用

吉林水利 2013年第5期 33-35,54页

作者：刘珺陈余道桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林541004

数学模型是防洪评价的一种重要的技术手段。介绍了river2d模型的基本原理及river2d在平乐黑山码头防洪评价中的应用实例。分析了天然2%、5%、10%和20%洪水频率下的河势影响,结果表明:黑山码头建设后对河道流态的变化多限于码头平台桩基... 详细信息

数学模型是防洪评价的一种重要的技术手段。介绍了river2d模型的基本原理及river2d在平乐黑山码头防洪评价中的应用实例。分析了天然2%、5%、10%和20%洪水频率下的河势影响,结果表明:黑山码头建设后对河道流态的变化多限于码头平台桩基局部范围,与水面线一样,对河势的影响不明显,不会影响到河势的整体稳定性,但会加强沙滩的冲刷,减少淤积。

关键词： river2d模型防洪评价码头水流模拟

北方地区径流式电站减水段生态流量计算及修复方案研究——以丰宁县李家沟门电站为例

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北方地区径流式电站减水段生态流量计算及修复方案研究——以丰宁...

作者：李星烨河北农业大学

学位级别：硕士

径流式水电站的开发与建设在一定程度上改变了自然河道地形地貌和区域水文状况,对原有的河流生态系统产生了冲击。其中一个主要影响是会在取水坝下游产生一定长度的减水段,破坏了原有的河流生态系统。径流式水电站是北方地区主要的水电... 详细信息

径流式水电站的开发与建设在一定程度上改变了自然河道地形地貌和区域水文状况,对原有的河流生态系统产生了冲击。其中一个主要影响是会在取水坝下游产生一定长度的减水段,破坏了原有的河流生态系统。径流式水电站是北方地区主要的水电开发形式,分析研究减水段生态流量的计算及生态修复方案的制定,对恢复北方地区受水电开发影响的河流生态系统自然生境有重要意义。本文基于河流生态系统结构功能整体性概念模型,将滦河李家沟门河段和拟建的李家沟门水电站作为背景,实地测量收集数据,并依托river2d模型,构建了以鲫鱼、棒花鱼为目标鱼种的生境因子适宜性曲线,针对北方地区径流式电站减水段生态流量的计算及修复方案的制定两方面问题进行了详细的分析研究。本文的主要研究内容及成果如下:(1)以river2d模型为基础,整理出研究区域内1m3/s～20m3/s等7个典型流量工况下的水深流速分布情况,基于相关研究,分析水电站建成后对水流流态的影响。模拟结果表明李家沟门水电站建成后确实会导致河段内水域覆盖面积、水深流速分布情况、栖息地水深流速多样性指数、目标鱼加权适宜栖息地面积(WUA)等指标发生一定程度的改变,从而影响河流生态系统的正常运行。(2)分别以多年连续水文数据、实测典型断面数据、实测地形和目标鱼种生境适宜度曲线为依据,采用Tennant法、湿周法、生境模拟法三种方法对适宜生态流量进行计算,并结合气候等因素,对不同情况下的结果进行分析比选,并最终确定了针对11月～次年3月、4月～10月两个时段和基于鲫鱼、棒花鱼两种目标鱼种及河流生态系统整体稳定性等不同情况的适宜生态流量理论值,其中11月～次年3月适宜生态流量理论值为0.309m3/s,4月～10月适宜生态流量理论值为5m3/s,为北方地区径流式水电站下游适宜生态流量的确定方法提供了一定的参考。(3)基于水电站建成后上游拟设计下泄的1m3/s生态流量下的水深流速分布情况,选择了5个对目标鱼种生境不利的区域,并针对每个区域分别设计了以河道纵向深槽、深潭-浅滩序列及生态堰坝三种工程措施为方法的修复方案,通过模拟验证了修复有效性。模拟结果表明,在不改变入流流量的前提下,5个区域在修复后对两种目标鱼的生境适宜度均有一定程度的上升,且当流量继续增加时,修复后的地形有增强水环境承载力等方面的作用,证明针对5个区域的减水段生态修复是有效的,为北方地区径流式水电站修复方案的制定提供了一定参考。

关键词：径流式水电站减水段 river2d模型生态流量生态修复方案

考虑鱼类产卵场健康的生态需水核算--以西江东塔产卵场为例

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人民珠江 2020年第5期41卷 61-72页

作者：周华彬余春雪苏美蓉东莞理工学院生态环境与建筑工程学院广东东莞523000 东莞理工学院生态环境工程技术研发中心广东东莞523000

产卵场是鱼类栖息地中敏感场所,具有特殊的水文水动力特征,对鱼类自然繁殖有重要的生态学意义。为有效缓解家鱼资源衰退趋势,开展针对四大家鱼自然繁殖的生态需水核算研究,保障家鱼繁殖的用水需求是一种有效的方法。首次以西江段东塔产... 详细信息

产卵场是鱼类栖息地中敏感场所,具有特殊的水文水动力特征,对鱼类自然繁殖有重要的生态学意义。为有效缓解家鱼资源衰退趋势,开展针对四大家鱼自然繁殖的生态需水核算研究,保障家鱼繁殖的用水需求是一种有效的方法。首次以西江段东塔产卵场为研究区域、四大家鱼为目标物种,构建研究区水动力特征指标适宜性曲线,采用二维河流水动力学模型river2d,模拟不同流量下流速和水深等因素对鱼类产卵场的影响,建立流量与四大家鱼栖息地权重可用面积变化的关系,从而确定研究区生态需水量。研究结果表明:基于20种流量工况(1 000~20 000 m^3/s)模拟结果显示,东塔产卵场最大权重可用面积为101 935.48 m^2,适宜权重可用面积对应的生态需水量为10 277.54~12 546.61 m^3/s,该值可作为四大家鱼产卵期的生态需水峰值。基于历史月平均流量工况模拟结果显示,东塔产卵场1-12月可利用加权面积最小值对应的流量分别为:1 339.67、1 256.53、1 361.93、2 126.09、4 057.10、6 202.66、6 734.19、5 316.12、3 092.66、1 680.32、1 234.40、1 168.32 m^3/s,该系列值可作为维持东塔产卵场功能的最小生态需水量。利用维持四大家鱼产卵场健康确定河道生态需水量有利于鱼类种质资源的提高,在维持生物多样性乃至对整个生态系统具有重要的生态学意义。

关键词：鱼类产卵场河道内流量增量法适宜性曲线 river2d模型生态需水