基于河流健康的水库调度方式研究

论文摘要

本研究得到国家自然科学基金《维持河流系统健康的生态流量及调控研究》(50509017)的资助!水库调度是关系到全流域、尤其是坝下区域生态的重大事件。生态调度必须从河流系统整体出发,充分考虑河流生态环境需水量要求,消除或缓解水库兴建对生态与环境带来的不利影响,从而有利于河流的生态安全和生物资源永续利用。首先详细分析了大坝水库调度对河流的水文自然功能、水质、河道形态、植物、大型无脊椎动物以及最高等的鱼类的影响,这些为水库生态调度提供了生态学理论根据。但是流量的改变仍是至关重要的,仍是支配性的因素。水库生态调度应保持天然节律的生态径流过程,以免对各种生物的正常演替造成干扰,而导致生物多样性的减少。提出了采用水文改变度这一指标评价水库对河流的改变程度。对水库的生态调度的目标、概念、原则进行剖析,并对生态调度进行了分类,对生态调度的基本思路进行了分析;提出了“适应性管理”方法,以加强河流生态健康管理,尽量使河流的各种生态灾害或风险降到最低。根据故县水利工程对中下游天然水文情势造成的干扰,提出故县水利工程的生态调度应采取的措施与方案。故县水利工程的生态调度要避免出现小于最小生态流量而干扰河流生态系统的情况;在枯季采用尽量限制超过最大生态流的生态调度;汛前涨水期不能采用均匀放水原则,而要适时地进行“洪水脉冲”式放水,促进洛河鲤鱼的天然繁殖的生态调度措施;当流量大于390m~3/s时采取自由泄流,水文改变度增加不大,也可以最大限度的不影响发电效益;在5月份动态实时约束的调度方式中,采取约束范围为±99m~3/s,这样可以在尽量不影响发电效益的前提下缩小水文改变度,使水库下游尽量保持天然径流情势,保证生态环境不被破坏。最后经过比较得出结论:在生态要求不太高的河流可以选择最大约束,经济不会有损失。反之采用人造洪峰法、大流量自由泄流或5月份动态实时约束,经济损失较大但对保持接近自然的水文情势作用明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 研究目的和意义
• 1.1.2 存在的主要问题
• 1.1.3 对策分析
• 1.2 国内外研究的概况
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 主要研究内容和技术路线
• 1.4 本文主要创新点
• 第二章 水库对河流生态系统的影响
• 2.1 健康河流的生态需水过程
• 2.2 大坝对河流水文自然功能的干扰
• 2.3 大坝对下游水质的影响
• 2.3.1 表层泄流和底层泄流水质有所不同
• 2.3.2 水库对下游水质的影响
• 2.4 大坝对河道形态的影响
• 2.4.1 河床的侵蚀
• 2.4.2 河岸的侵蚀
• 2.4.3 下游床沙质组成变化
• 2.4.4 支流汇合口处的泥沙淤积
• 2.4.5 冲淤平衡
• 2.5 大坝对植物的影响
• 2.5.1 附生藻类大量繁殖
• 2.5.2 高等植物开始发育
• 2.6 大坝对洪泛平原的影响
• 2.6.1 洪泛平原大面积损失
• 2.6.2 洪泛平原生产力降低
• 2.7 大坝对大型无脊椎动物的影响
• 2.7.1 流量调节的影响
• 2.7.2 水库运用方式的影响
• 2.7.3 深层泄流的影响
• 2.8 大坝对鱼和渔业的影响
• 2.8.1 流量调节
• 2.8.2 水质水温
• 2.8.3 食物供给的变化
• 2.8.4 河道地形变化的影响
• 2.8.5 气体过饱和
• 2.9 本章小结
• 第三章 水库的生态调度措施
• 3.1 河流生态需水的计算方法
• 3.2 生态调度的目标、概念和分类
• 3.3 水库生态调度原则
• 3.4 生态调度基本思路和对策措施
• 3.5 水库生态调度效果的评价指标
• 3.5.1 IHA法及其改进算法
• 3.5.2 河流健康评价指标—水文改变度
• 3.6 适应性管理
• 3.7 本章小结
• 第四章 实例研究
• 4.1 故县水利枢纽基本情况
• 4.1.1 故县水库所在流域基本情况
• 4.1.2 故县水利枢纽基本情况
• 4.2 故县水库对洛河中下游生态环境产生的主要影响
• 4.3 故县水库生态调度总体方案与措施
• 4.3.1 加上最小生态流量约束的调度措施
• 4.3.2 加上最大生态流量约束
• 4.3.3 加上最大最小生态流量约束
• 4.3.4 人造洪峰的调度研究—汛前放水造峰
• 4.3.5 大流量自由泄流
• 4.3.6 5月份动态实时约束
• 4.3.7 对各个调度方案的评价
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢