闸控河流生态需水调控理论方法及应用研究

摘要

河流水资源与水环境对自然生态系统良性循环和经济社会可持续发展均具有重要作用。闸坝等水利工程作为河流开发的主要手段，其建设运行为经济社会发展提供了有效支撑，同时也引发了一系列的水文、水环境和水生态问题，对河流健康状况造成影响。人类活动影响下的河流水文效应及其生态响应，成为水资源可持续利用、经济社会和谐发展进程中亟需考虑的问题。
　　研究闸坝等水利工程建设对河流生态系统的影响，分析闸坝影响下的水文变异情况、水质变化规律和水生态发展状况，开展面向河流健康的生态需水研究，构建有效的河流生态需水调控和保障体系，对于水资源科学管理、水生态系统修复、河流健康保护、水生态文明构建等具有重要意义。本论文选取具有典型闸控河流特征的沙颍河为研究对象，针对多闸坝条件下的河流生态需水问题，进行了系统的研究，主要研究工作包括：
　　（1）系统分析闸坝影响下的河流生态水文效应
　　基于研究区沙颍河流域的水文、水质等资料搜集和整理分析，结合典型区域的前期和现状实地调查水生态数据，分析研究区水文、水环境及水生态系统发展和演变特征；基于沙颍河多闸坝特征，结合区域水资源和水环境管理研究基础，确定典型闸坝和关键水文断面，采用水文改变度指标分析方法对闸坝工程的水文效应进行分析，识别和量化水利工程的生态水文效应，分析闸坝建设对河流生态系统的影响。
　　（2）提出面向闸控河流健康的生态需水评估方法
　　通过对河流健康与河流生态需水的概念进行辨识，明确两者之间的相互关系。基于河流健康的需水要求，对河流的生态需水特征进行分析；总结当前多种河流生态需水的计算方法的特点和适用性，结合闸控河流生态需水的关键问题，提出面向河流健康的生态需水概念、内涵、和关键指标，为后续确定适用于闸控河流的生态需水评估方法提供理论基础。
　　（3）提出面向河流健康的闸控河流生态需水计算理论和方法
　　在广泛收集和综合分析河道生态需水研究相关文献资料的基础上，以河流健康为目标，基于生态需水关键指标辨识，构建适用于闸控河流的生态需水计算方法体系。选取沙颍河典型河段作为计算计算单元，计算分析河流生态需水量，对计算结果校核，进而确定沙颍河流域主要河流断面生态需水阈值及其过程，并进行计算结果合理性分析。
　　（4）构建基于水文情势需求的闸控河流生态需水调控方法体系
　　基于闸坝条件下的生态水文效应分析，考虑水资源优化配置需求，构建基于生态水文响应机制的闸控河流生态需水调控方法体系框架；基于闸控河流水文—水质—水生态的关系分析，通过分析现有闸控河流生态调度模式，根据来水情况和水质状况以及汛期、非汛期水生态调度规则，结合人类社会用水和河流生态恢复目标，构建考虑自然水流情势的闸坝生态调度多目标模型；采用多方案模拟技术方法，模拟不同闸坝控制情况下的河流生态需水调控方案，分析水域生态需水保障程度和调控效果，为闸控河流生态需水调控提供支撑。
　　（5）开展闸控河流生态需水保障体系研究
　　针对多闸坝影响下的河流水资源和水环境问题分析，结合闸控河流域水资源管理、水污染治理、和水生态修复保护的经验，基于河流适应性管理等理念，从水资源保障机制与生态环境保障机制构建等方面，提出闸控河流生态需水保障体系，对研究区生态需水管理提出措施体系，为河流水资源综合管理提供参考。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容与技术路线

2 研究区及其河流生态环境状况

2.1 研究区概况

2.2 河流生态系统状况

2.3 河流水环境问题分析

2.4 小结

3 闸控河流生态水文效应研究

3.1 河流生态水文系统

3.2 闸控河流生态水文效应

3.3 沙颍河流域闸坝生态水文效应研究

3.4 小结

4 闸控河流健康与生态需水评估

4.1 河流健康与生态需水

4.2 面向河流健康的生态需水评估方法

4.3 沙颍河流域典型断面生态需水评估

4.4 小结

5 闸控河流生态需水调控体系构建与模拟

5.1 生态需水调控与闸坝运行管理

5.2 闸控河流生态需水调控模型体系

5.3 沙颍河流域典型闸坝生态调度模拟分析

5.4 小结

6 河流生态需水调控管理及保障体系研究

6.1 河流生态需水管理体系构建

6.2 河流生态需水调控保障技术体系

6.3 小结

7 结论和展望

7.1 主要研究结论

7.2 主要创新点

7.3 研究展望

参考文献

附：个人简历及博士期间发表论文与研究成果

1 个人简历

2 发表的学术论文

3 参加的研究课题

致谢