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《东华大学》 2011年
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三峡水库生态调度目标研究

潘明祥  
【摘要】:研究表明水流情势变化是河流生态系统演变的主要驱动力,水流情势包括河流水深、流速、水温的变化,水库调节引起河流水文和水力条件发生显著变化,进而对河流水质、生物栖息环境和生物群落产生重要影响。 三峡工程建成后首先改变了长江中下游的河流径流量其原有的季节分配过程,以及与径流有关生态环境因子,这些变化将直接或间接影响该流域重要生物资源的栖息水域和生活习性,改变生物群落的结构组成、分布特征等,从而对长江上下游一定范围的生态与环境带来深远影响。 本文依托“十一五”国家重点科技支撑计划课题“三峡及长江上游特大型梯级枢纽群联合调度技术”(2008BAB29B08),通过广泛调研国内外水库生态调度相关领域的理论与实践,以历史数据和现场调查为基础,重点调查了解葛洲坝、三峡工程运行前后河流水环境、水文变化和生物物种变化的观测资料,采用数学模型抽象模拟复杂的物理现象,并通过计算机数值计算方法进行近似求解,籍以重现自然演变的过程,即建立三峡水库下游的水文和水动力模型模拟三峡水库建坝前后对长江中下游的水流情势影响。在分析葛洲坝运行前后对河流水文情势、水环境和生态等变化情况的基础上,进一步研究三峡工程运行对水库下游重要生物自然繁殖的生态水文条件、重要生境恢复与重建的水力条件以及河道生态流量的影响特征,分析工程调度—水流情势—生态环境的作用过程和规律。在具体分析三峡水库对河流生态系统影响以及水库下游河道内环境流量的基础上,结合现行的水库调度规则,探讨三峡水库生态调度目标及补偿措施,保障河流健康可持续发展。 综合论文研究意义的提出、研究目标及研究内容,并结合国内外的研究现状,本论文主要内容包括如下几个方面: (1)首先运用MIKE11水动力模型建立了三峡水库下游的一维水动力学模型。主要考虑了该地区一级河流支流的影响,根据模型的率定结果分析,该模型具有较高的模型精度,模型所取的参数能较好地反映该段的河道特点。利用该模型模拟分析了研究区三峡建坝前后河流长系列(参考水文年鉴的数据年份包括1956~1985年、2003~2008年)的水文情势变化情况,为下一步提出合理可行的生态调度目标提供了支撑。 (2)其次选择评价河流健康的生态水文学指标,分析了长江中下游的水文情势。根据河流的逐日水文资料以及IHA法,提取了32个具有生态意义的关键水文特征值,这32个水文特征值分别反映流量大小、发生时间、频率、持续时间和变化率等水文特征,可以比较全面地分析三峡大坝对下游水文情势的影响。最后综合计算水文变异程度,来评估三峡水利工程对河流生态环境的影响。 (3)再次运用了物理栖息地PHABSIM模型模拟了三峡水库下游河道鱼类主要包括中华鲟和四大家鱼的栖息地环境,根据模拟的产卵栖息地可使用面积与流量之间的关系提出最佳生态流量。研究结果表明:①中华鲟产卵期(10月~11月)适宜环境流量为8000-20000m3/s,最适宜环境流量为12000m3/s。②四大家鱼产卵期(4月~7月)适宜环境流量为8000-15000m3/s,最适宜环境流量为11000m3/s。 (4)最后根据数值模型的模拟结果,结合生态水文评价指标和物理栖息地模型模拟的生境最佳生态流量,综合考虑防洪、发电、航运和生态效益,提出具体可行的生态调度目标及生态补偿措施。
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