南方平原河网地区河流生态水位研究

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河流生态需水研究对于维持河流正常的生态循环、维护河道内外生态系统的可持续发展的重要性不言而喻。目前,针对我国南方平原河网地区河流的生态需水研究存在一定程度上的不足。该地区拥有良好的水资源条件,水量充沛、河网密布。然而受到地区经济蓬勃发展、人类生活生产活动等因素的干扰,该地区的河流出现了水环境污染、水生动植物多样性锐减、水资源量减少等问题。因此,考虑到南方平原河网地区特殊的水文地理条件与该地区旺盛的用水需求,本文以南通市通吕运河为例开展针对于南方平原河网地区河流的生态需水研究。主要研究成果如下:(1)针对南方平原河网地区河流的特征,对常用的生态需水表征指标进行了比较分析,选取生态水位作为南方平原河网地区河流的生态需水表征方式并明确其概念。在此基础上,明确了生态水位的特性为动态性、阈值性以及多目标性;生态水位的功能为自然功能、生态功能以及社会功能;并将生态水位细分为基本生态水位、鱼类生存适宜水位以及航运通行水位。(2)针对南方平原河网地区河流的特性与条件,比选现有的生态需水计算方法,筛选出适用于南方平原河网地区河流生态水位的计算方法。对于基本生态水位,选用保证率法、近十年最枯月水位法、改进的年内展布法与RVA法进行计算;对于鱼类生存适宜水位,选用湿周法进行计算;对于航运通行水位,参考国家《内河通航标准》(GB 50139-2014)与河流自身的设计规划进行计算。(3)分析通吕运河货隆水位站1978~2017年间的水位情势,得出水位年际差别较小,水位年内分布与降雨基本一致。经过水位历时曲线法与Mann-Kendall趋势检验得到货隆站40年间的水位整体上呈明显上升趋势,经过Mann-Kendall突变检验、滑动T检验与累积距平法得到货隆站水位于1997年发生变异。分析变异前后的水位数据发现,变异后水位整体呈增加状态,在枯水期尤为明显,年内水位过程线趋于平顺,系农业取用水量减少、上下游控制闸的蓄丰补枯作用所致,人类活动一定程度上削弱了河流水位的自然丰枯变化。(4)对通吕运河货隆断面的生态水位进行计算,将改进的年内展布法与原方法进行对比,验证其改进的相对合理性。通吕运河最小生态水位为1.45m,年内基本生态水位过程为 1.51、1.47、1.49、1.66、1.72、1.85、1.97、1.94、2.01、1.94、1.69、1.56m,鱼类生存适宜水位为1.21m,航运通行水位为1.22m。采用Tennant标准对结果进行评价,显示本文计算所得生态水位处于很好~最佳范围,可以满足河流正常功能的实现,因此计算结果合理。分析通吕运河生态水位在变异前后的满足程度,结果显示1997年水位变异后,该河流的生态水位满足程度有一定提高,说明河流上下游的水利工程起到了较好的调蓄作用,南通市的农业节水行动也取得了成效,但仍要注意适度调整干预力度,避免水位组分的多样性继续减少。
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