海河流域河流生态需水计算

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1、第三章海河流域河流生态需水计算3.1海河流域河流生态径流变化规律分析3.1.1水文情势与河流生态径流的耦合由于河道内流量的减少，导致泥沙淤积，引起河床形态变化，致使河道萎缩，河床抬高，河口退后，并使得沿河的生态和经济受到严重的负面影响。河流缺水使得沿河的洼地、湿地、植被等严重缺水，甚至生活用水都面临危机。河流基本的生态需水能够维持河流起码的生存功能，为维护和修复河流的生态功能提供一些依据。河流的天然情势是形成和维持水生和岸边生物赖以生存的河道内和泛洪平原栖息地条件的主要因素。河流情势的五个关键组成部分，即各水文要素的量值、频率、发生时间、历时和变化率，控制着河道内、外的物质和能量交换，也

2、影响着水生生物群落间的相互作用，同时一些水文现象发生时间的规律性是许多水生生物和岸边生物生存的必要条件。例如，洪水出现时间和历时的变化，消除了在自然状态下，洪水对鱼类的产卵和迁徙的提示作用，或者大大减少了鱼类进入繁殖区的机率。某些岸边植物具有对较持久洪水的耐受性，以及某些水生无脊椎动物和鱼类具有对较持久枯季流量的耐受性使得这些物种在适宜的生境中长期生存繁衍，避免了一些外来物种的侵袭。因此，自然状态下河流的季节性变化可以有效的抑制那些产卵和孵化必须依赖于流量变化的外来物种的入侵。河流流量的变化速率影响物种的持久性和共生性。对于那些容易暴发洪水的河流，由于流量在短时间内增加迅猛，使得那些缺乏

3、适应能力的外来物种沿水流冲到下游地区。人类对自然水文过程的改变扰乱河流系统中水流运动与沉积物运动的动态平衡，从而改变了决定水生及岸边生物栖息地类型的地貌特征。目前针对河流生态的研究表明，鱼类及其他水生生物所需的栖息地特征是不可能仅通过维持河流最小流量得以实现的。具有一定变化范围的流量是冲刷和养护砾石河床、从泛洪平原向河道内输递营养物质、为岸边湿地提供通道等的重要动力。另外，仅仅将注意力集中在一种或几种物种的需水量特征方面，未能考虑到某些有益于整个生态系统的外在因素可能对某些物种的生存繁衍具有负面影响，而有益于某一物种生存繁衍的外在因素又可能制约着整个生态系统功能的发挥。对自然变化系统的长

4、期研究表明，有些物种在丰水年表现出旺盛的生命力，也有些物种在枯水年更加活跃;同时，生态系统整体的生物多样性和生态系统功能的正常发挥正是得益于生物种群在数量上的交替性变化。因此，从整体上审视河流生态系统，着眼于恢复生态过程和生物丰富度的自然变化特征是河流生态系统管理与修复的重要环节。河流需要具备自然流量状态才能维持河流生态系统的完整性及生物的多样性，此自然流量状态需包括年际间及年内完全的自然变化，河流的自然流量变化包括下列五种重要的特性，即量、延时、频率、时间及变化率，此观念即称为变异范围法（RangeofVariabilityApproach,RVA）。为量化为河川流量受水利设施影响的改

5、变度，Richter等（1997）利用水文改变指标（IndicatorofHydrologicAltertion,IHA）的32个水文参数评估流量特性受水利工程影响之改变程度。RvA(Rnage、arribaliiytApProahc)法以保护河流生态系统生物多样性和发挥河流自然生态功能为目标，对河流进行管理，将河流水文条件的变化特征与河流生态系统完整性相结合，全面分析了与河流生态健康紧密相关的河流情势的统计特征，并最终设定初步的为保护河流生态的河流管理目标。将自然状况下的河流情势转化为河流的管理目标，是由于河流的径流特征在评价河流生态系统完整性随时间发生变化的过程中起到了有效而准确的指

6、示器作用。主要表现在:)l河流生态系统中很多非生物因素是随着河流径流特征的变化而变化的，如溶解氧浓度、水温、不同尺寸固体悬浮物的分布、以及河床的稳定性等。2)在大尺度下，河道及泛洪平原的地貌形态是受河道流量的变化驱动的，尤其是较大流量的影响。3)相对于仅有较短时间系列的生态资料而言，具有较长时间系列的流量资料能够更好的反映人类对河流生态系统的影响。RVA法不同于其他水文学方法，它主要通过水文特征值的量值、频率、历时、发生时间以及变化率五个方面对河流径流特征进行分析。RVA法需将具有相当长度的时间序列划分为人类干扰前和人类干扰后两个阶段，分析水文变量的以上5个表现特征在人类干扰前后的变化特

7、征。因此，具有较长时间序列的水文变量是RVA法的应用前提，这是为了更加准确的反映河流在人类干扰前后的水文变量的分布特性。3.1.2指数选取选用最能反映河流生态系统生物多样性和发挥河流自然生态功能为目标的水文变化指数(IHA,IndicatorsofHydrologicAlteration)，通过RVA(RangeVariabilityApproach)法分析人类干扰前后水文变量的分布特性，为河流生态管理提供依据。水文变化指数的选取,