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基于生态水文特征的渭河中下游生态环境需水研究

作　者: 马晓超
导　师: 粟晓玲
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 水文改变指标环境流指标变动范围法环境流组成生态环境需水渭河中下游
分类号: X143
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着河流水资源的开发利用程度不断提高，河流水文情势发生变化的同时生态系统也受到很大影响，加之长期以来对生态环境需水的忽略，我国存在比较严重的河流生态缺水状况，导致河流生态系统的恶化。生态环境关系着人类的生存与发展，严峻的生态问题将制约我国社会经济的持续发展。渭河流域水资源的过度开发导致流域生态环境急剧恶化，生态系统遭受严重胁迫。河流生态水文特征和环境流指标的分析及生态环境需水研究对认识流域水文情势及环境流组成的演变规律、实现流域水资源合理配置具有重要的科学意义及实践价值。本文以渭河中下游林家村、咸阳和华县三个水文站的逐日流量序列为依据，基于IHA软件平台，采用变动范围法（RVA）分析了三个水文站33个水文改变指标及其水文改变度和河流整体水文改变度；计算分析了三个水文站环境流组成（EFC）及其34个环境流指标的变化；提出了计算河流生态环境需水的RVA法和生态需水满足度公式，得到三个水文站的生态环境需水，并评估了其生态需水满足度，最后探讨了河流水文情势和环境流变化引起的生态问题和影响，针对渭河流域，提出了生态调度的对策。论文的主要研究内容及结论如下：（1）利用IHA软件，采用变动范围法（RVA）分析并计算了受人类活动影响后林家村、咸阳和华县断面各组水文改变指标（IHA）及其水文改变度和河流整体水文改变度。结果表明，在人类活动影响下，三个断面大多IHA指标落在RVA阈值范围内的年数要比期望值低，各月平均流量存在显著下降的趋势，人类活动对月平均流量、年极端流量、流量变化改变率及频率三组指标的影响较为明显。三个断面的生态水文特征属于整体高度改变，水文改变度分别为67.940%、68.682%和71.410%。水文改变度较高的指标包括：林家村断面最小1日流量、上升率和下降率3个指标，咸阳断面1月、3月、12月流量、高流量次数和上升率5个指标，华县断面12月流量、最小1、3、7、30、90日流量、最大30日流量、基流指数和上升率9个指标。（2）利用IHA软件，统计并分析了人类活动影响前后林家村、咸阳和华县断面环境流组成（EFC）及其34个环境流指标的变化。人类活动影响后，三个断面的流量事件大多归于枯水流量事件和高流量脉冲事件，流量事件模式趋于单一化；特枯流量事件增多且表现出更为集中化的趋势；各月枯水流量事件和特枯流量事件受到的影响较为显著。受人类活动影响较大的环境流指标涉及非汛期的部分月枯水流量，特枯流量事件极小值及其平均历时、出现时间和出现次数，高流量脉冲事件极大值及其出现时间、平均历时和下降率，小洪水事件下降率以及大洪水事件的上升率与下降率等指标。（3）提出了基于RVA法的生态环境需水计算方法，计算得到林家村、咸阳和华县三个断面的生态环境需水分别为5.295亿m~3、11.274亿m~3和23.908亿m~3。与典型断面已有研究成果对比后表明RVA法与Tennant法计算结果基本一致，可以作为河流生态环境需水计算的一种新途径。（4）提出了生态需水满足度的概念及公式，计算了林家村、咸阳和华县三个断面在不同月份的生态需水满足度。生态需水满足度指的是计算时段内河流流量能够满足生态环境需水的天数与总天数的比值。结果表明林家村、咸阳和华县三个断面的生态需水满足度呈现出下降的趋势，年内最小值出现时间集中于汛期的5月、6月、8月和9月；三个断面的生态需水满足度波动较为复杂，汛期尤为明显。（5）探讨了河流水文情势及环境流变化可能引起的生态问题和影响，针对渭河流域，提出了实现流域水量统一调度和保障重要断面生态环境需水等生态调度对策。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-23
  1.1 研究目的意义  12
  1.2 国内外研究进展  12-20
    1.2.1 RVA 法研究进展  14-16
    1.2.2 环境流研究进展  16-17
    1.2.3 生态环境需水研究进展  17-19
    1.2.4 目前研究存在问题  19-20
  1.3 研究内容  20-21
  1.4 研究方法及技术路线  21
    1.4.1 研究方法  21
    1.4.2 技术路线  21
  1.5 本章小结  21-23
第二章研究区概况  23-27
  2.1 流域概况  23-24
    2.1.1 基本情况  23
    2.1.2 水文气象  23-24
    2.1.3 河流水系  24
  2.2 水资源开发利用现状  24-25
    2.2.1 水资源量  24
    2.2.2 水利工程现状  24-25
    2.2.3 现状供用水  25
  2.3 资料来源  25-27
    2.3.1 代表站选取  25-26
    2.3.2 分析资料  26-27
第三章渭河中下游河流水文情势分析  27-43
  3.1 研究方法  27-30
    3.1.1 趋势分析方法  27-28
    3.1.2 河流生态水文特征变化研究方法  28-29
    3.1.3 整体水文改变度研究方法  29-30
  3.2 生态水文特征变化分析  30-41
    3.2.1 水文序列趋势分析  30-32
    3.2.2 林家村断面生态水文特征分析  32-35
    3.2.3 咸阳断面生态水文特征分析  35-38
    3.2.4 华县断面生态水文特征分析  38-41
  3.3 整体水文改变度分析  41
  3.4 本章小结  41-43
第四章渭河中下游环境流指标分析  43-67
  4.1 研究方法  43-47
    4.1.1 环境流组成概述  43-44
    4.1.2 环境流指标概述  44
    4.1.3 环境流组成的界定  44-47
    4.1.4 环境流指标计算  47
  4.2 计算结果分析  47-66
    4.2.1 林家村断面环境流指标分析  47-54
    4.2.2 咸阳断面环境流指标分析  54-60
    4.2.3 华县断面环境流指标分析  60-66
  4.3 本章小结  66-67
第五章渭河中下游生态环境需水计算及评估  67-73
  5.1 研究方法  67-68
    5.1.1 生态环境需水计算  67
    5.1.2 生态需水满足度计算  67-68
  5.2 生态环境需水计算与评估  68-72
    5.2.1 生态环境需水计算结果分析  68
    5.2.2 生态环境需水评估  68-72
  5.3 本章小结  72-73
第六章渭河中下游河流生态问题及生态调度对策  73-77
  6.1 生态问题及影响  73-74
    6.1.1 河流水文情势变化的生态影响  73
    6.1.2 环境流变化的生态影响  73-74
    6.1.3 渭河中下游河流生态系统现状  74
  6.2 渭河水资源调度对策  74-77
第七章结论与建议  77-79
  7.1 主要结论  77-78
  7.2 建议  78-79
参考文献  79-83
致谢  83-84
作者简介  84

基于生态水文特征的渭河中下游生态环境需水研究

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