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河流作为一种重要的自然资源,具有提供物质生产、水资源、生物栖息地和调蓄洪水、维持生态多样性等多种功能,同时河流系统又是生态环境的核心要素,维持所在地区的生态平衡。大汶河流域近年来相继建造了梯级拦蓄工程,提高了农田灌溉、生活用水、工业用水保障能力的同时,也引发了河流生态退化问题。本文以大汶河流域为例,从水生生物、水文过程角度分析大汶河流域的生态健康状况,并提出大汶河流域生态调度方案,通过对大汶河流域梯级拦蓄工程的调度对流域的水量进行合理分配,以维持流域的生态健康。论文的主要研究成果如下:(1)根据2016年10月至2018年4月的四次大汶河流域野外生态调查的实际情况,分析得到鲫、鯵、乌鳢为大汶河流域鱼类的优势种,鲤、鯵、鲫、黄颡鱼、中华花鳅、鲢、泥鳅为大汶河流域鱼类指示物种,从而确定流域的鱼类生态关键期。结合水质和鱼类完整性指数两方面对大汶河流域的河流健康进行评价,结果表明,大汶河干流中上游、嬴汶河以及大汶河南支的源头处评价结果较好,主要为健康水平;干流下游、大汶河南支中下游与汇河段评价结果偏差,主要为一般及以下水平。对水质和鱼类完整性指数评价结果进行聚类分析确定了三个河流生态健康分区,分别为嬴汶河与大汶河汇流处以上分区,嬴汶河与大汶河汇流处至大汶口及大汶河南支分区和大汶河下游及汇河分区。(2)基于大汶河流域的北望水文站、大汶口水文站和戴村坝水文站的水文长系列资料,结合趋势分析、小波分析、突变点分析和基于水文变化指标(IHA)的变化范围法(RVA),得到大汶河流域年平均流量呈现整体下降的变化趋势;周期性存在3个比较显著的峰值,分别是5年、11年、25年的时间尺度,其中流量变化在11年左右出现最大峰值,周期性震荡最强,丰、枯交替震荡明显;对于大汶口水文站断面,水文指标改变度较大的有6、7月份平均流量、年最小流量、基流指数、高/低流量频率及持续时间和涨水率与落水率。对于戴村坝水文站断面,水文指标改变度较大的有7、8月份平均流量、年最小流量、基流指数、断流天数和涨落水发生次数。(3)选用RVA、Tennant法、最枯月平均流量法、90%保证率最枯月平均流量法四种方法来计算生态流量过程,认为Tennant法所得结果可合理体现大汶河流域生态流量过程,并最终选取Tennant法结合鱼类生态关键期与河流生态期,在4~9月取多年平均流量的30%作为生态流量,其余一般用水时期的生态流量取多年平均流量的10%作为生态流量,得到北望、大汶口、戴村坝三个水文站断面不同水平年的大汶河流域生态流量过程。(4)对大汶河流域的主要梯级拦蓄工程的开发利用情况进行分析,对区域的生活用水、工业用水和农业用水的供需情况进行定量分析,在流域生态调度的内涵和方法的基础上,建立大汶河生态调度模型,通过粒子群算法迭代计算,得到四种不同水平年的调度方案,并对各调度方案进行分析和优选,最终确定大汶河流域生态调度方案。结果表明,北望、大汶口、戴村坝三个水文站控制断面在不同水平年的绝大多数月份都能满足生态流量的需求,特别是平水年和枯水年多数月份的下泄流量都有所增加,为促进大汶河流域的生态环境改善提供了参考。