河流生态水文指标体系及其在长江中上游的应用研究

摘要

随着经济和社会的发展，人们对河流的开发利用程度越来越大。水利工程在实现防洪、发电、航运和供水效益的同时，也对河流生态环境造成了一定影响。保护和恢复健康的河流生态系统，实现人与河流和谐发展，是水利工程建设和调度的新思路。本文以生态水文学为理论基础，通过建立生态水文指标体系，量化河流生态水文特征，进而分析水利工程对河流生态系统的影响。论文主要研究内容和成果如下： 1、综述了水利工程的生态水文效应。在概述河流生态系统内涵和结构功能的基础上，阐述了河流水文特征与生态的关系。分析了水利工程对河流生态水文特征的影响，最后介绍了水利工程生态调度的概念和方法。 2、构建了河流生态水文指标体系。借鉴国外已有研究成果，建立了一套河流生态水文指标体系，包括：长期指标、高流量低流量指标、极值指标、涨水落水指标和月流量指标。在此基础上，利用Excel内嵌的VBA开发了河流生态水文指标体系计算平台。 3、分析了葛洲坝建坝前后宜昌站生态水文特征的变化。利用宜昌站四十年的水文序列数据，分析其相应河段生态水文特征变化。分析认为，葛洲坝的修建主要影响流量过程的变动率，对其它生态水文特征影响不大。 4、分析了三峡库区不同情景下生态水文特征的变化。利用商业软件MIKE11，建立了库区一维水动力学模型，并模拟了建坝前、围堰发电期(135m)、初期运行期(156m)、正常运行期(175m)四种情景下库区水流过程。选择了库区十个典型断面，分析其生态水文特征的变化。分析认为，三峡大坝的修建对大洪水过程和小流量过程影响较大，对中高流量过程影响不大。 5、分析了长江中上游生态水文特征变化对四大家鱼产卵的影响。结合四大家鱼的生态习性及在长江干流产卵场的分布，分析了四大家鱼产卵所需要的生态水文条件，将生态水文指标体系中的涨水次数和涨水持续时间与四大家鱼宜都发江量进行了对比研究，确定了它们与四大家鱼产卵之间的关联性。 河流生态系统是一个复杂的难以量化的动态系统，河流生态水文学也处于起步发展阶段，作为一种探索，本文的研究还有很多地方需要完善和补充。今后，借鉴国内外最新研究成果，提高模型模拟精度，获取更多的生物数据进行分析，将有助于深入研究河流生态系统。

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第一章绪论

1.1引言

1.2研究现状

1.2.1河流开发利用现状

1.2.2河流生态流量的研究

1.2.3河流生态水文学的研究现状

1.2.4量化生态水文特征的方法

1.3研究目标、内容和方法

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容和方法

第二章水利工程的生态水文学效应综述

2.1河流的生态水文特征

2.1.1河流生态系统的内涵

2.1.2河流生态系统的结构和功能

2.1.3河流水文特征与生态的关系

2.2水利工程对河流生态水文特征的影响

2.3水利工程生态调度

2.4本章小结

第三章生态水文指标体系及量化分析

3.1指标体系的研究方法

3.2生态水文指标体系

3.2.1指标体系的设计

3.2.2指标变量说明及其生态学含义

3.2.3指标的量化分析

3.3基于水文过程的指标体系计算平台

3.4本章小结

第四章河流生态水文指标体系在长江中上游的应用研究

4.1长江中上游水文特征与水利工程建设概况

4.2葛洲坝对长江宜昌江段生态水文特征影响分析

4.2.1生态水文指标的变化

4.2.2葛洲坝对宜昌江段生态水文特征影响

4.2.3本节小结

4.3三峡大坝对库区生态水文特征影响分析

4.3.1库区一维水动力学模型

4.3.2库区不同情景水流过程模拟

4.3.3三峡大坝对库区生态水文特征影响分析

4.3.4本节小结

4.4长江中上游生态水文特征变化对四大家鱼产卵的影响

4.4.1四大家鱼概况

4.4.2四大家鱼产卵的条件

4.4.3生态水文特征改变对四大家鱼产卵的影响

4.4.4本节小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的研究成果

致谢