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随着流域社会经济的快速发展,水资源不合理开发利用、水污染及生境破坏,导致河湖水生生物数量和种类锐减、生物多样性受到严重威胁、水生态系统功能下降,危及河流水生态安全和健康。本文针对淮河水系生态基流不足、河道闸控滞流等水生境特征问题,以四大家鱼作为水生态保护目标,进行淮河干流及其主要支流的生态需水量研究。研究内容主要包括: (1)在查阅国内外大量文献资料的基础上,分析了国内外河流生态需水研究的发展历程,总结对比了河道生态需水量各种计算方法的理论依据、适用条件和优缺点。在此基础上,根据四大家鱼生态水力生境要求,基于传统的Tennant法并结合逐月频率计算方法构建Tennant综合法,进行淮河干流河道特征断面生态需水量计算。 (2)利用Tennant综合法进行河道生态需水计算,并与水力半径法、鱼类最小空间方法进行对比验证。同时,通过分析四十多年的河道天然径流过程,利用历史流量资料构建各月流量历时曲线,运用逐月频率计算方法计算75%与95%典型月保证率下的年内流量过程,采用“同比缩放”计算原则获得基本生态需水量与适宜生态需水量的年内展布。计算结果表明,Tennant综合法的计算结果能够综合考虑鱼类生物对流量、流速、水深的生境水力参数基本要求,与传统Tennant法相比更能反映生态水力目标,为闸坝运行调度提供具有实际指导意义的生态水位阈值。 (3)基于MIKE11软件,构建淮河干流王家坝-蚌埠区间一维水力模型,将其与四大家鱼栖息地关键影响因子适宜性曲线相结合,开展淮河干流四大家鱼栖息地适宜性分析。 本文主要结论: (1)综合不同河道生态需水量计算方法,构建了具有一定生态学基础的Tennant综合计算方法。研究结果表明,Tennant综合计算方法能够更好地反应河流水生生物保护的水力要求。 (2)利用Tennant综合计算方法,进行了淮河干流及其主要支流息县、王家坝、鲁台子、蚌埠、中渡,班台、蒋家集、横排头、周口、阜阳、玄武、蒙城、明光等13个控制断面的生态需水量计算。根据75%与95%典型月保证率下的年内流量过程,采用“同比缩放”法将Tennant法的计算结果进行年内展布。结果表明,淮河干流息县、王家坝、鲁台子、蚌埠、中渡及其支流蒋家集、横排头、明光等7个控制断面的基本生态需水量能够满足95%月保证率下的流量需求;而班台、横排头、周口、阜阳、玄武、蒙城等控制断面均存在生态需水量不足的情景。 (3)将淮河干流一维水力模型与四大家鱼栖息地适宜性曲线相结合,结果表明,以鲁台子断面水力特征为例,七、八月份水位变幅的适宜性最高,与四大家鱼实际产卵洄游时间基本一致,可以为四大家鱼栖息地适宜性的进一步研究提供基础与依据。