河流生态径流理论及计算方法研究

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1、河流生态径流理论及计算方法研究2005.10夏自强李琼芳姜翠玲陈启慧陈竹青1．河流生态系统结构河流生态系统是一个结构非常复杂的系统，根据组成河流生态系统的基本条件及各要素的功能和作用可以分成四个结构。1.空间结构主要反映河流的水文地理、地貌、形态。如水系组成，河网、湖泊、沼泽、海洋河口及其连接方式；，河道地貌形态，如顺直河道、弯道、汊道、江心洲滩、岸滩湿地；河道纵横断面形态，如纵横断面形状、比降、河宽、水深。2.物质结构非生物物质:如水、泥沙、溶解质；生物物质:如动物、植物、微生物、生物种群及群落。3.能量结构太阳辐射、水流的位能、动能

2、、海洋潮汐能的转换变化及水体间热能交换。4.水文过程和变化特征及其影响下的上述结构要素变化的统计特征水文过程和水文要素的周期性变化和统计特征及其影响下的空间结构、物质结构、能量结构的变化机制和变化特征。2．河流的水文过程及特征的生态学效应2.1河流的水文过程及特征与生态系统的关系河流的水文过程主要包括水位、流量过程，水温变化过程、溶质径流过程和固体径流的过程。在天然状态下，河流的水文过程及特征是流域的地理、地貌、地质、土壤、植被及气候变化特征等要素影响的结果，河流的水文特征主要包括具有涨落脉冲变化特征的次洪水过程、水文过程的年周期性变化

3、特征、多年周期变化特征、年内和多年随机性变化特征。⑴河流的水文情势和水文要素的变化特征在不同时间和空间尺度上决定了生物生命史过程中所需要的空间、物质、能量条件，影响了物种的分布、丰度以及水生动植物群落的组成和多样性。水位和流量过程的变化使生物物质和非生物物质的输送特征发生不断的变化，不断的改变河道、岔道、支流和三角洲、浅滩、激流、深潭和净水区域等多元化生态环境的水流条件和物质条件，河流生物种群已经适应了这种复杂多变的生境格局，生物多样性和生物量的变化与河流的水文特征和水文情势直接相关。⑵由于地球的自转和公转引起的水文现象的日周期、年周期

4、性变化，水体中所有生物的生命史过程已完全适应了这种变化特征。水生植物和水生动物的繁殖、生长发育、成熟过程与河流水文过程的年内变化是密切相关的。河流中的很多鱼类的回游及其产卵、孵化同水温、洪水的上涨过程及流量的大小有直接的关系，而滩地及河岸水陆交错带的植被同河水的洪水频率及洪水水位的高低相关。河流径流过程的变化是河流和湿地的植物、微生物、无脊椎动物和鱼类生命循环的主要驱动力。⑶河流水文过程的年内和多年变化特征维持河流系统纵向和横向的连通性，控制着河流系统之间及同陆地、湖泊、海洋等相邻系统之间的物质交换、能量交换及生物交换，这种变化对于许多

5、河流物种多样性及种群的生命力是非常必要的，纵向和横向的连通性的丧失会导致种群的隔离以及鱼类和其他生物的局部灭绝。2.2水文过程、水文特征的改变对河流生态系统影响（1）在人类活动影响下，河流的水文过程和生态系统会产生的变化由于污水排放使河流水质变坏，导致河流的水资源功能和生态功能遭受破坏，严重污染的河流会导致生物灭绝。由于水资源的利用和调用导致河流径流量减少，部分河流断流，部分水生动物、植物失去基本的生存条件，生物多样性受到破坏。由于水库的调节作用使河流天然洪水过程消失，水量的年内分配改变、水文过程的周期性变化特征减弱，水库大坝上下游的水

6、文、水力学、温度及营养特征发生变化，将会使鱼类产卵时失去所需的水温、流速条件和鱼卵孵化过程中所需紊动条件，同时大坝和水闸阻隔了河流、河湖、河海之间渔类和其他生物的输送和回游通道，使一些生物生命史过程中需要的物质、能量和空间条件丧失，对生物的多样性及种群的结构有重大的影响。（2）河流径流过程及特征保护的重要性河流开发利用对水文过程和特征的改变将影响河流生态系统的稳定性，物种的多样性和种群结构发生变化，同时会影响生物的资源量。鱼类资源，植物资源、其他水产资源及水产养殖业。（鱼苗、蟹苗、种质资源）人类活动造成的河流断流将对河流及周围地区

7、造成更为严重的生态环境和经济影响。河流水环境保护的内容：从水量、水质保护扩展到径流过程、水文特征的保护。生态径流问题的提出。3生态径流讨论3.1生态径流的定义天然条件下随机变化的水文过程不会对河流的物种和种群结构产生根本性的影响，而影响的只是生物量及物种种群大小的变化。在天然状态下，可以说任何一种径流过程都是生态径流过程，丰水年、平水年和枯水年的径流过程及其交替变化的水文特征都具有相应的生态响应和特定的生态作用，河流生态系统处在一种自我调节和自我控制的健康生命环境中。正是这种变化确定了河流的生物的多样性和物种种群结构的特征。但是，

8、对于河流来说，小概率的或是极端的水文现象对于河流的生态系统是不利的，如引起灾害的大洪水和枯水。因而我们可以提出狭义的生态径流的定义，即可以认为，保证河流天然状态下生态系统稳定和健康的径流量过程称为生态径流过