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河流生态修复 — 非生命因子调控研究

河流生态修复 — 非生命因子调控研究. 李 翀 中国水利水电科学研究院 水环境研究所 Lichong@iwhr.com. 内容. 河流生态修复概念及其任务 河流生态修复的非生命因子调控研究 河流生态修复效果评估. 河流生态修复的概念. 美国土木工程师协会 ：河流恢复是这样一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在此状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性。 （ ASCE ， 2003 ）. 黑仰鼻猴. 西方国家河流保护发展阶段. 从 50 年代开始以 水质恢复 为重点

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河流生态修复 — 非生命因子调控研究

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Presentation Transcript

  1. 河流生态修复—非生命因子调控研究 李 翀 中国水利水电科学研究院 水环境研究所 Lichong@iwhr.com

  2. 内容 • 河流生态修复概念及其任务 • 河流生态修复的非生命因子调控研究 • 河流生态修复效果评估

  3. 河流生态修复的概念 • 美国土木工程师协会 ：河流恢复是这样一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在此状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性。（ASCE，2003） 黑仰鼻猴

  4. 西方国家河流保护发展阶段 • 从50年代开始以水质恢复为重点 • 到80年代初期转入建设小型河流的生态恢复工程 • 到80年代末期进入以单一物种恢复为标志的大型河流恢复行动 • 90年代开始规划流域尺度的河流生态整体恢复工程 摘引自：董哲仁，2005

  5. 河流生态修复的工作内容 非生命因子调控

  6. 非生命因子调控研究的相关课题 • 国家自然科学基金重大项目 • 科技部重点科技项目 • 863项目 • 十一五科技支持项目 • 行业部门重点项目 • 水利部行业专项 • 三建委重点项目 • 三峡总公司重点项目 • 地方资助项目 • 海拉尔、武汉、昆明

  7. 河流气体过饱和模拟 一维及二维模拟DO结果分析 -不同流量下模拟结果 “三峡水库泄水溶解气体过饱和 及其对鱼类影响和保护措施研究”项目成果

  8. 三峡水库月均下泄水温、入流水温和宜昌天然水温比较三峡水库月均下泄水温、入流水温和宜昌天然水温比较 温度（℃） 温度（℃） 温度（℃） 库区及水库下泄水温过程 自然科学基金“水利工程对重要生物的水文与水动力环境影响”项目成果

  9. TP浓度变化 流量变化 库区水环境变化 三峡库区水流、水质、泥沙综合模拟分析 （1998—2005） 库区水环境容量 水质变化趋势预测 水环境保护措施

  10. 河流地貌—长江中游四大家鱼栖息地地形特征 仙人桥-虎牙滩（产卵场） 云池-宜都（产卵场） 河流纵向蜿蜒性和3方向连通性 虎牙滩-云池（非产卵场）

  11. 河流水文情势--可量化与调控的目标对象 • 水文情势河流生态的驱动力 • 水流情势在支撑河流生物多样性和生态系统完整性方面起着决定性的作用( Leroy Poff et al. ,1997) • 河流水文情势改善切入点 • 河流河道最小生态需水量 • 河流河道生态流量（过程） • 多目标水库生态调度：在满足社会经济需求的基础上，模拟自然河流的丰枯变化的水文模式，以恢复下游的生境

  12. 河流生态修复的目标 • 生态系统的完整性 • 完备，但如何量化？可操作性差 • 河流管理的生态水文目标: • 将复杂的生态目标简化为“水流接近天然流态”的合适程度 • 生态水文目标量化方法： • IHA 32个指标 • RVA（Range of Variability Approach）法 • HMA（Histogram Matching Approach）法

  13. Richter指标体系 [源自Richter，1996]

  14. 指标的量化与评价 • 变动范围法 (Range of Variability Approach, RVA) • 给出自然（或人工干扰较小）状态下IHA各指标特征值，并以平均值（标准差）或25%~75%区间范围作为IHA指标的生态目标； • 计算受人工干扰河流的IHA各指标特征值，判断其是否落在生态目标区间，统计水文状况变化对自然状态的偏离程度； • 通过各种措施，调节受影响河流水文过程，使其变化尽量落在生态目标区间，以维持河流生物多样性，保护生态系统完整性。 • “自然河流”时期的指标变动范围就认为是河流生态环境管理目标

  15. 长江宜昌站1900~2003生态水文特征分析及河流生态目标确定长江宜昌站1900~2003生态水文特征分析及河流生态目标确定 • 跳跃点位于1970 • 气候变化 • 水库建设 • 以1970前序列作为天然序列 1951~1998降水趋势

  16. 宜昌站生态水文目标确定(1)

  17. 宜昌站生态水文目标确定(2)

  18. 宜昌站生态水文目标确定(3) 相较于天然序列的河流生态水文目标，人工干扰序列的变化主要体现在：1、11月平均水量、连续日流量较均值偏大的日均数、年最小流量出现日期、年最大流量出现日期等5个方面

  19. 1.2 适宜值 1 0.8 0.6 0.4 0.2 流速m3/s 0 0 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 100 长江流域四大家鱼产卵水文条件及栖息地适宜度水动力研究 适宜度曲线 家鱼产卵场水动力过程模拟 涨水过程与家鱼产卵关系

  20. 三峡工程运行后长江中游四大家鱼产卵场生态水文特征变化三峡工程运行后长江中游四大家鱼产卵场生态水文特征变化 蓄水前后，生态水文指标在家鱼产卵期内较多年平均值大多无显著差异，仅个别指标略有 变化

  21. 长江中游四大家鱼生态水文特性 涨水过程中的生态水文特征 只是四大家鱼产卵的必要条件， 而不是充要条件 进一步深入研究产卵场生态水力学指标 对四大家鱼产卵的影响

  22. 水库生态调度 • 通过改善水库调度方式修复下游河流生态系统； • 在不降低水库社会经济效益的前提下，优化调度保证生态基流和模拟自然水文周期模式，修复河流生态系统。 黄河小浪底调水调沙

  23. 三峡-葛洲坝梯级水库调度对坝下河流的生态水文影响三峡-葛洲坝梯级水库调度对坝下河流的生态水文影响 以1901～2003年宜昌水文站天然日流量过程作为三峡水库的入流过程，采用多目标优化模型，模拟三峡-葛洲坝梯级水库正常运行后的泄流过程，采用水文变化指标法(IHA) 和变量范围法(RVA)，评估调度对葛洲坝下游各项生态水文指标的影响 . 模拟的调度放流日过程 十一五科技支撑项目“三峡—葛洲坝梯级水电开发生态调度示范研究”

  24. 梯级水库调度前后月均流量对比

  25. 生态目标及变化分析 水文变化 因子

  26. 河流生态修复--调水及补水工程实例研究 • 太湖补水 • 滇池补水 • 武汉东湖区生态补水 • 内蒙古海拉尔河口生态引水

  27. 常熟水利枢纽 望 虞 河 十一圩港闸 张家港闸 澡港闸 白屈港枢纽 新沟河闸 犊山水利枢纽 五里湖 望亭水利枢纽 梅梁湖 太湖水利工程调度改善水环境方案研究

  28. 滇池水环境水流水质模拟及引水调控分析 风生湖流 水质及变化趋势预测 水污染控制措施及效果

  29. 武昌东沙湖区引水及调控分析（2007） 水文、水动力、水质藕合模型系统

  30. 海拉尔河引水调控对下游湿地水位影响（2003—2005）海拉尔河引水调控对下游湿地水位影响（2003—2005）

  31. 河流生态修复效果评估与管理 • 河流健康评价 • 物理—化学评估 • 栖息地评估 • 水文评估 • 生物评估 • 管理 • 适应性管理 • 强化连续的河流生态监测

  32. 谢谢您的关注！

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