黄河下游环境流研究——以艾山以下河段为例

摘要

人类生活的必须自然条件水环境，对生产、生活提出的制约情况越来越重要。随着环境保护意识的提高，“环境流”作为研究热点被引入关于流域的相关研究之中。作为中华母亲河的黄河，对我国30％左右的人口有直接的影响，而黄河的治理又与沿岸所有城市的经济发展情况相互制约。科学、合理地最大限度的对黄河环境流的研究有利于经济的可持续和健康发展。
　　目前，国内外环境流研究已经从全球性大尺度大方向向小尺度微观角度发展，从侧重水量的大小研究向水质、生态环境保护的角度过渡。我国的相关学者对其的研究也比较多，但是由于语言差异和专业研究的片面性，在流域环境流研究过程中，并没有形成公认的环境流系统性研究概念，各相关学科总是片面的研究部分，如生态需水量就是环境流在水量部分的侧重研究。
　　黄河流域整体尺度和上中游地区的相关环境流问题研究较多，但是黄河下游局部地区小尺度详细研究较少。针对这一情况，本文以黄河下游艾山～利津干流河段为主要研究河段，通过对基础水文数据进行分析，从河道内、河道外两方面的水质、水量、生态环境不同时间尺度进行探讨。在对相关理论和文献进行深入学习的基础上，研究大胆地把河道内环境流分为汛期输沙量和非汛期生态基流量作为水量研究侧重点；从控制变量的思路出发研究自净需水量；从河流内部典型鱼类的生存环境要求研究河道内生物对水质的要求。同时，对已有河道内环境流的计算方法和公式，进行局部参数调整，使研究公式更加适用于研究区的实际情况。在河道外环境流研究中借助系统动力学模型研究维持正常的生产生活活动所需的生活、农田灌溉、工业万元增值需水和城市市政绿化需水问题，并综合考虑流域干流断面在河道内外两种环境流的要求下，对艾山、泺口、利津三个断面提出不同时间段的环境流量要求。
　　研究结果显示，由于研究河段人类活动较为频繁，水文学采用的多年径流量已经不能选用距今时间段较远的20世纪50年代相关数据，在河道内环境流量的计算中选取最近30年多年平均值更符合研究现状。
　　综合生态基流、汛期输沙、河流自净及刀鱼洄游等情况，艾山~利津河道内最适宜年均环境流量为249.17亿m3~276.55亿m3。河段年均径流量90%保证率为104.18~160.47亿m3，年均蒸散发需水量约187.97万m3；汛期推荐输沙期环境流量为165.35亿m3~192.73亿m3；月均自净需水量艾山、利津分别为79.83 m3/s和41.50 m3/s。河段2004~2014现状年水质较好，无需额外净化溶解氧的河流生物需水量。综合河道外环境流量的需求，研究区河段全年环境流量在266.33 m3~311.71亿m3范围内波动最合适。

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中文摘要

英文摘要

1绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状及趋势

1.3研究内容、方法和技术路线

2研究区概况

2.1黄河下游概况

2.2研究区自然地理概况

2.3研究区社会经济概况

3数据来源与环境流研究方法

3.1数据来源

3.2环境流计算方法

4河道内环境流研究

4.1维持河道河型的径流条件

4.2输沙量用水

4.3河道自净需水

4.4蒸发需水量

4.5生物需水量

4.6河道内环境流小结

5河道外环境流研究

5.1研究区需水SD模型流图

5.2模型参数确定

5.3研究方案设计及结果分析

6下游典型断面环境流分析

6.1艾山断面

6.2泺口断面

6.3利津断面

7结论与讨论

7.1研究结论

7.2建议与措施

7.3研究中的创新点与不足

参考文献

附录

附录1 2002~2013黄河泥沙公报径流量与输沙量数据表

附录2 2014年艾山、泺口利津逐日流量、水位数据表

附录3 系统动力学模型代码

攻读学位期间发表论文著作

致谢