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水是维持生态系统健康与可持续发展的基础。生态环境需水是维持、发展、恢复、保护生态环境最基本、最重要、最关键的因素之一,是处理人与生态关系的核心。河道系统生态需水研究是国内外生态需水研究的核心。本文对计算河道内基本生态环境需水的方法进行了研究。主要研究内容和结论如下:
(1)在查阅国内外大量文献资料的基础上,分析对比了各类生态环境需水的概念和特点。研究了现有河道内生态环境需水计算方法的分类,并对比了各类河道内生态需水计算方法的优缺点。
(2)分析了河道生态系统的功能与特征,研究了径流量与河道生态系统的关系。
(3)在归纳国内外河道内生态需水方法的基础上,提出了一种同时考虑河道信息(河道断面面积、湿周、水深、糟率、水力坡度)和维持河道生态功能所需河流流速的生态需水计算方法(简称生态流速-临界水深法),并建立相应的流量与水深、流速的函数关系,重点推导了抛物线型过水断面下流量与水深、流速与水深之间的关系。以绰斯甲河支流杜柯河河道内生态需水为例,给出了计算过程,同时用Tennant法作为对比。结果表明:生态流速-临界水深法计算绰斯甲河支流杜柯河壤塘站河道内适宜生态流量处于Tennant法所计算的适宜和最佳生态需水量之间,计算得出的最小生态需水量比Tennant法计算的最小生态需水量少0.06m3/s。由于该方法考虑了生态流速(保护目标鱼类产卵所需流速)和临界水深(维持生境最低水深),以临界水深确定了最小生态需水量,以生态流速界定了适宜生态需水量范围,故所得的结果更接近实际状况。
(4)针对大渡河的鱼类栖息地环境要求,构建了由流速、水深、水面宽率、湿周率和过水面积率5个河道参数组成的栖息地适宜性指标体系,分别选择大渡河上游绰斯甲河的绰斯甲、足木足河的足木足、梭磨河的马尔康、大金川的大金4个河段,通过分析河道形态特征,建立了河道流量与每个栖息地指标间的经验关系公式,并确定了指示鱼类在不同生活期的最小栖息地适宜标准,计算出为满足不同栖息地标准所需要维持的最小生态需水量,并采用最大值原则确定出各河段为满足鱼类生存的河道最小生态需水量。