径流变化条件下的生态流量计算方法研究——以挠力河流域为例

摘要

水资源不仅在维持人类生存和社会发展中担当着重要的角色，同时在生态环境保护中发挥着重要的作用。由于人口的持续增长和经济的高速发展，工农业用水和人们生活用水持续增加，使水资源的供需矛盾日趋激化，过度的水资源开发挤占了部分生态水量，随之而来的生态问题愈发明显。因此，为全面的研究流域水资源的生态问题，应将水文变异影响纳入考虑中。通过对挠力河流域径流序列的时间特征进行分析，对挠力河流域径流特征有了更进一步的认识;分析流域内生态流量变化，对流域的生态健康进行初步诊断，为更好的使用流域内的水资源提供科学依据。
　　本文以黑龙江省三江平原的挠力河流域为典型区，该流域面积约占整个三江平原面积的1/4，挠力河流域的径流变化及生态流量对三江平原的水资源评价、农业种植结构以及环境变化都有着重大的作用。因此本研究以挠力河流域四个水文站的径流、降雨数据为研究对象，主要研究内容如下:
　　(1)径流年内及年际的基本特征分析
　　计算挠力河流域径流量的年内分配不均匀系数、年内分配完全调节系数、年内集中度（期）、变化幅度等参数，实现对径流量的特征分析，可知年内径流分配极其不均，很不利于水资源合理充分的利用。同时通过年际统计参数对径流量年际变化特征进行分析得到，在年际方面，径流的波动程度较大，发生灾害的频率较高，通过计算挠力河流域降水和径流的相关统计参数，得到降水和径流变化相同，其在空间上分布具有很强的不均匀性。
　　(2)基于基尼系数的径流时间序列的综合变异诊断
　　基于经济学中的基尼系数，并将其应用在水文径流时间序列分析中，评价径流变化的均匀程度。其次将求得各站近50年的径流基尼系数应用于综合变异诊断系统，通过初步诊断-详细诊断-综合诊断三个过程依次对挠力河流域径流时间序列的变异点进行识别诊断。最终得到宝清、保安、红旗岭和菜嘴子站的变异年份分别是1966、1966、1998和1990，并对其产生变化的原因进行分析。
　　(3)基于综合指标值法对生态流量进行综合计算
　　首先应用不同的生态流量计算方法对挠力河流域变异点前后的生态流量求解并计算相应的指标，通过构建综合指标获得各个方法所对应的权重，最终基于计算的权重及各方法所对应的生态流量值，对挠力河流域变异点前后的生态流量进行求解，并且对流域内的生态流量进行分析。通过分析得到，变异后的生态流量较变异前稍有减少，但天然流量均能满足生态流量的需求，表明挠力河流域的生态流量处于相对健康状态。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 径流年内年际基本特征研究进展

1．2．2 水文变异诊断研究进展

1．2．3 变化环境下流域生态流量研究进展

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 研究区概况

2．1 自然地理条件

2．1．1 区域概况

2．1．2 地形地貌

2．1．3 气象

2．1．4 水利工程现状

2．2 数据来源

3 挠力河流域径流基本特征分析

3．1 流域径流年内特征分析

3．1．1 年内径流量变化特征

3．1．2 年内径流分配不均匀系数

3．1．3 年内分配完全调节系数

3．1．4 年内集中度

3．2 流域径流年际特征

3．3 本章小结

4 基于基尼系数径流时间序列变异诊断

4．1 洛伦兹曲线及基尼系数

4．1．1 基本原理

4．1．2 洛伦兹曲线在水文中的应用

4．2 综合变异诊断

4．2．1 初步诊断

4．2．2 详细诊断

4．2．3 综合诊断

4．3 基于基尼系数综合变异诊断方法

4．3．1 滑动平均法

4．3．2 M-K变异检验法

4．3．3 基于基尼系数的综合变异诊断

4．4 本章小结

5 生态流量综合计算

5．1 生态流量计算方法

5．1．1 基于RVA法的生态流量估算方法

5．1．2 逐月径流频率计算

5．1．3 多年日流量资料排频法

5．2 综合生态流量法的权重计算

5．2．1 评价指标

5．2．2 指标评分

5．2．3 计算权重

5．2．4 指标归一化

5．3 实例分析

5．3．1 生态流量求解

5．3．2 生态流量分析

5．3．3 变异点前后生态流量对比分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文