地質(zhì)論文期刊推薦《礦床地質(zhì)》為專業(yè)學(xué)術(shù)性刊物，刊載礦床地質(zhì)基礎(chǔ)理論、礦床地質(zhì)特征及有關(guān)的巖石學(xué)、礦物學(xué)、區(qū)域地質(zhì)學(xué)、成礦學(xué)、地球化學(xué)和同位素地質(zhì)學(xué)等方面的研究成 果、新技術(shù)新方法、問題討論、消息報(bào)道等。讀者對(duì)象為從事礦床地質(zhì)勘察、礦山開發(fā)等工作的生產(chǎn)、科研人員和高校相關(guān)專業(yè)的師生。
　　【摘要】本研究在收集分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)生態(tài)環(huán)境需水研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,緊密結(jié)合黃河水環(huán)境和水生態(tài)特點(diǎn),界定了黃河生態(tài)環(huán)境需水量的內(nèi)涵和組成。對(duì)寧蒙(下河沿—頭道拐)、龍三(龍門—三門峽)和下游3個(gè)重要河段的河道生態(tài)需水量、環(huán)境需水量計(jì)算方法及生態(tài)需水量、環(huán)境需水量耦合等問題進(jìn)行了研究,提出了黃河干流10個(gè)重要水文斷面的適宜生態(tài)環(huán)境水量和最小生態(tài)環(huán)境水量。

　　【關(guān)鍵詞】生態(tài)需水量,環(huán)境需水量,水質(zhì)目標(biāo),河道濕地,耦合研究,黃河

　　黃河是中華民族的母親河,是我國(guó)西北、華北地區(qū)最大的供水水源,論文以其占全國(guó)河川徑流2%的有限水資源,承擔(dān)著本流域和下游占全國(guó)15%耕地面積引黃灌溉、12%人口及50多座大中城市的供水任務(wù)。

　　近20年來,隨著流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,黃河水資源的過度開發(fā)以及日益增加的污染排放量,致使流域水資源的供需矛盾和水污染問題愈加突出,也導(dǎo)致了諸如河道頻繁斷流、河槽萎縮、水質(zhì)惡化、魚類產(chǎn)卵場(chǎng)退化、河口濕地面積萎縮等一系列問題,黃河流域生態(tài)系統(tǒng)整體呈惡化趨勢(shì)。

　　1黃河生態(tài)環(huán)境需水量概念及內(nèi)涵

　　國(guó)外對(duì)生態(tài)環(huán)境需水的研究始于20世紀(jì)40年代,主要側(cè)重于河道內(nèi)流量的研究,這期間有很多定量研究的方法(Tennant,7Q10法,河道濕周法,IF-IM法,R-CROSS法等等)。在我國(guó),更多的是對(duì)流域生態(tài)需水和區(qū)域生態(tài)需水的研究,特別是對(duì)西北內(nèi)陸河生態(tài)需水和黃淮海流域生態(tài)需水的研究。盡管目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)“生態(tài)環(huán)境需水量”方面研究很多,但對(duì)其概念界定尚無統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),研究者多根據(jù)其研究目標(biāo)及其要保護(hù)的主要功能提出相應(yīng)的定義[1-3]。

　　基于對(duì)黃河生態(tài)系統(tǒng)、水文水資源特性、水資源開發(fā)利用程度及水環(huán)境狀況的認(rèn)識(shí),本文認(rèn)為黃河生態(tài)環(huán)境需水量概念為:生態(tài)需水量是指為維持黃河水生生物特別是魚類的正常生存繁殖,滿足河道濕地、河口濕地生態(tài)系統(tǒng)基本功能和維持一定規(guī)模的水量。環(huán)境需水量是指為改善黃河水體水質(zhì),基本滿足其環(huán)境功能所需要的水量,環(huán)境需水量實(shí)質(zhì)上有著滿足水量和水質(zhì)的雙重概念。其內(nèi)涵主要包括以下幾個(gè)方面:一是保護(hù)河道內(nèi)水生生物正常生存繁殖的水量;二是維持河流水體功能水質(zhì)的水量;三是滿足河道濕地基本功能的水量;四是維持河口一定規(guī)模濕地的水量;五是有利于河口水生生物生存及河口生態(tài)修復(fù)的水量。

　　黃河適宜生態(tài)環(huán)境水量是指維系黃河生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的較佳水量,此時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)較理想,能夠發(fā)揮較好的生態(tài)環(huán)境功能。在此狀態(tài)下,黃河系統(tǒng)的恢復(fù)目標(biāo)為:一是黃河水質(zhì)滿足水功能目標(biāo)要求,水環(huán)境質(zhì)量有明顯改善;二是黃河主要保護(hù)物種魚類能夠獲得一定的生存空間,遭到破壞的魚類產(chǎn)卵場(chǎng)得到逐步恢復(fù);三是河道濕地和河口濕地生物多樣性、生態(tài)完整性能夠得到維持,發(fā)揮濕地應(yīng)有的生態(tài)環(huán)境功能。

　　最小生態(tài)環(huán)境水量是指維持系統(tǒng)生存所需的最低水量或底限閾值,若低于該水量,系統(tǒng)會(huì)發(fā)生退化。畢業(yè)論文對(duì)于黃河下游河道來說,最小生態(tài)環(huán)境水量也是為了防止河道水體斷流并發(fā)生功能性裂變,維持河道水流循環(huán)的最小流量。

　　2理論及方法

　　2.1生態(tài)需水量

　　根據(jù)黃河生態(tài)系統(tǒng)和水環(huán)境的特點(diǎn),一方面由于黃河缺乏長(zhǎng)期的水生生物的調(diào)查及其生長(zhǎng)習(xí)性的觀測(cè)數(shù)據(jù),缺乏相應(yīng)典型河段主要保護(hù)物種生理需水的基礎(chǔ)研究支持,另一方面考慮黃河水生生物并不豐富的實(shí)際,因此,現(xiàn)階段很難做到完全生態(tài)學(xué)意義上的定量研究。足夠流動(dòng)的水體是構(gòu)成河流生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ),從水量及其相關(guān)因子考慮,目前國(guó)內(nèi)外有很多學(xué)者利用歷史流量法和水力學(xué)參數(shù)法來計(jì)算研究河流生態(tài)環(huán)境需水量。這種保持河流一定流態(tài)的流量可認(rèn)為是維持河流生命的基本水量。因此研究利用歷史流量法(Tennant法和90%保證率設(shè)定法)計(jì)算河道基流,在環(huán)境水量研究的基礎(chǔ)上,考慮河口生態(tài)修復(fù)需水,結(jié)合水力學(xué)參數(shù)法,對(duì)該流量級(jí)下的水文要素(如水深、流速、濕周等)能否滿足黃河魚類的生存空間進(jìn)行判別,以體現(xiàn)保護(hù)魚類生存繁衍和維持生境的生態(tài)水量需求。

　　（1）Tennant法:脫離特定用途的生態(tài)環(huán)境用水量計(jì)算方法,也叫Tennant法或Montana法,是非現(xiàn)場(chǎng)確定河流生態(tài)環(huán)境需水的典型方法。該方法以河流水生態(tài)健康情況下的多年平均流量觀測(cè)值為基準(zhǔn),將保護(hù)水生態(tài)和水環(huán)境的河流流量劃分為若干個(gè)等級(jí),推薦的標(biāo)準(zhǔn)值是以河流健康狀況下多年平均流量值的百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)。Tennant法生態(tài)環(huán)境水量計(jì)算的核心問題是必須給出一個(gè)預(yù)先確定的年平均流量。本研究采用黃河尚屬“天然”或尚未大規(guī)模開發(fā)利用和徑流調(diào)節(jié)情況的徑流量,即黃河干流第一個(gè)大型水庫尚未建成運(yùn)用,河流水生態(tài)、水環(huán)境尚屬于健康狀態(tài)的20世紀(jì)50年代(1952～1959年)平均徑流量為流量基準(zhǔn)。

　　研究將黃河生態(tài)環(huán)境用水的季節(jié)分為4～6月、7～10月、11～3月三個(gè)時(shí)段[5],各時(shí)段的生態(tài)環(huán)境水量低限標(biāo)準(zhǔn)以河流水生態(tài)、水環(huán)境尚屬于健康狀態(tài)的20世紀(jì)50年代平均流量為基準(zhǔn),計(jì)算平均流量的不同百分比流量。并認(rèn)為,各水期流量平均值的100%～60%為最佳范圍,60%～40%為較好狀態(tài),40%～30%為尚好狀態(tài),30%～20%為尚可狀態(tài),20%～10%為較差狀態(tài),10%和5%為可忍受的最小流量和極端最小流量。對(duì)于每個(gè)河段生態(tài)流量的取值,根據(jù)河段生態(tài)環(huán)境功能的重要性進(jìn)行判定。根據(jù)黃河水生態(tài)與水環(huán)境的功能類型和特點(diǎn),將生態(tài)環(huán)境功能分為4個(gè)不同重要程度級(jí)別:①魚類產(chǎn)卵場(chǎng)、棲息地,重要程度,Ⅰ級(jí);4～6月生態(tài)環(huán)境需水量保持在最佳狀態(tài),其他季節(jié)保持在較好狀態(tài)。②國(guó)家級(jí)或省級(jí)重點(diǎn)觀光旅游區(qū),重要程度,Ⅱ級(jí);4～6月生態(tài)環(huán)境水量保持在較好狀態(tài),其他季節(jié)保持在尚好狀態(tài)。③沒有劃定為觀光旅游區(qū)的大中城市河段和國(guó)家一級(jí)交通干線與黃河相交河段,重要程度,Ⅲ級(jí);4～6月生態(tài)環(huán)境需水量保持在尚好狀態(tài),其他季節(jié)保持在尚可狀態(tài)。④沒有特定要求的河段,應(yīng)達(dá)到魚類能夠暢通洄游和整條黃河(下游)不斷流的基本流量,重要程度,Ⅳ級(jí);一般情況下應(yīng)不低于同期基準(zhǔn)流量的10%,極端情況下不低于5%。

　　(2)90%保證率最枯月流量法:90%保證率最枯月流量法,是7Q10法的延伸。7Q10法是指采用90%保證率最枯連續(xù)7d的平均水量作為河流最小流量設(shè)計(jì)值,該方法傳入我國(guó)后主要用于計(jì)算污染物允許排放量。本研究采用1970～2000年31年實(shí)測(cè)水文系列,計(jì)算90%保證率最枯月流量,該系列基本涵蓋了黃河20世紀(jì)70年代以來的豐、平、枯水期,具有較好的代表性。

　　2.2環(huán)境需水量

　　根據(jù)黃河水污染特征和水流狀況,選擇CODCr和氨氮作為主要污染控制因子,采用一維水質(zhì)模型進(jìn)行計(jì)算。河流納污水平和水質(zhì)目標(biāo)是計(jì)算環(huán)境水量的兩個(gè)重要輸入條件,水質(zhì)目標(biāo)采用黃河干流水功能區(qū)劃目標(biāo),河段納污水平按現(xiàn)狀納污水平、目標(biāo)控制水平和污染可控水平三種情景設(shè)定。計(jì)算模型如下

　　Q=ΣqiCiexp(-kxi/8614u)–ΣqiCs/Cs–C0exp(-kx/8614u)(1)

　　式中,Q為計(jì)算河段上斷面需下泄流量(即所求環(huán)境水量)(m3/s);qi為旁側(cè)入流量(m3/s);C0為計(jì)算河段上斷面污染物濃度(mg/L);Cs為計(jì)算河段下斷面污染物濃度(mg/L);Ci為旁側(cè)入流污染物濃度(mg/L);k為污染物綜合降解系數(shù)(1/d);u為平均流速(m/s);x為計(jì)算單元長(zhǎng)度(km);xi為旁側(cè)入流i距下斷面距離(km)。

　　3環(huán)境水量計(jì)算結(jié)果及分析

　　現(xiàn)狀納污水平下環(huán)境水量即指研究河段在現(xiàn)狀納污狀況下,稀釋污染物使河段水質(zhì)滿足功能要求的水量。研究統(tǒng)計(jì)分析了2003年入黃排污口和入黃支流污染物實(shí)測(cè)入黃量,職稱論文個(gè)別支流根據(jù)多年監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行調(diào)整。

　　目標(biāo)控制水平是國(guó)家環(huán)保政策能完全落實(shí)的一種理想狀態(tài),即指研究河段所納污染源達(dá)標(biāo)排放,入黃支流滿足入黃水質(zhì)要求,在這種理想狀態(tài)下,稀釋入黃污染物使河段水質(zhì)滿足功能要求的水量。

　　所謂污染可控水平,即考慮在現(xiàn)有的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、污染治理水平下,全部實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放難度極大,河流水功能區(qū)水質(zhì)規(guī)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要比較長(zhǎng)的時(shí)間。因而需對(duì)污染可控水平進(jìn)行研究,意在找到流域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和水域水環(huán)境承載能力的結(jié)合點(diǎn),即對(duì)研究河段污染源的可控制性進(jìn)行研究,也就是說要根據(jù)流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、國(guó)家宏觀政策及相關(guān)規(guī)劃等,設(shè)定一些原則,最后要達(dá)到的目的就是給出研究河段一些支流及排污口的控制指標(biāo),從而確定河段納污水平。采用數(shù)學(xué)模型對(duì)上述三種納污水平下所需環(huán)境水量進(jìn)行計(jì)算。并考慮河流水體的連續(xù)性及枯水徑流保證機(jī)率,給出黃河干流重要水文站點(diǎn)環(huán)境水量要求。具體見表1。

　　通過上述環(huán)境水量的研究,可以得出以下結(jié)論:

　　(1)現(xiàn)狀納污水平下,黃河干流所需環(huán)境流量很大,在目前水資源條件下很難實(shí)現(xiàn),其水質(zhì)達(dá)標(biāo)不可能得到保證。(2)要實(shí)現(xiàn)黃河干流水體功能目標(biāo),入黃支流必須滿足入黃水質(zhì)目標(biāo)要求,入黃排污口必須滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。(3)污染可控水平下,龍門以上河段所需流量基本可以得到保證,但龍門以下河段在枯水時(shí)段難以得到保證。

　　4生態(tài)水量和環(huán)境水量的耦合研究

　　黃河的水生態(tài)和水環(huán)境功能,各種生態(tài)功能如棲息地功能、景觀功能等,和環(huán)境功能之間存在著交叉和重復(fù),各種功能所需水量可以兼顧,需對(duì)滿足多種功能需求的不同量級(jí)的水量進(jìn)行耦合�？紤]黃河生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)及黃河水資源的調(diào)控性,生態(tài)水量和環(huán)境水量耦合的原則如下。(1)全河段綜合考慮:重要水文斷面流量整合時(shí),要考慮上下斷面之間流量的匹配性、水流演進(jìn)等多種因素,經(jīng)綜合優(yōu)化后給出。(2)不考慮河段取水及水量損失:黃河干流取水口眾多且分布復(fù)雜,本研究關(guān)注的是生態(tài)基流,對(duì)河段內(nèi)取水以及因蒸發(fā)、滲漏等水量損失未予考慮。(3)水質(zhì)保證優(yōu)先:水質(zhì)改善是河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的首要目標(biāo),只有良好水質(zhì)保證的水資源才能滿足河流其他的生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)功能。在考慮水質(zhì)問題時(shí),適宜水量主要依據(jù)污染可控水平下環(huán)境水量,而最小水量主要考慮目標(biāo)控制下環(huán)境水量。(4)水資源可調(diào)控性:黃河干流已建和規(guī)劃修建的大型水利樞紐較多,徑流可控性強(qiáng),在水量耦合時(shí)不但考慮水流的上下傳遞,同時(shí)考慮大型水利樞紐的調(diào)節(jié)控制。(5)河口生態(tài)保護(hù)優(yōu)先:黃河下游生態(tài)水量的給出,優(yōu)先考慮河口近海生態(tài)、三角洲濕地生態(tài)和魚類洄游等需求。

　　根據(jù)上述耦合原則,考慮河口近海魚類、河口三角洲濕地需要,同時(shí)滿足各河段的水生態(tài)和水環(huán)境功能需求,給出黃河干流10個(gè)重要水文站斷面的推薦水量,生態(tài)環(huán)境水量耦合結(jié)果見表2。

　　5小結(jié)

　　(1)有關(guān)稀釋污染的環(huán)境水量研究是本次研究的重點(diǎn),也是我國(guó)北方河流面臨的現(xiàn)實(shí)問題。研究根據(jù)黃河水污染特征和水流狀況,選擇CODCr和氨氮作為主要污染控制因子,采用一維水質(zhì)模型進(jìn)行計(jì)算,研究方法帶有一定的探索性。本研究推薦的生態(tài)環(huán)境水量,是在關(guān)注研究河段生態(tài)問題的同時(shí),著重解決水質(zhì)保證問題,只有水體質(zhì)量變好了,黃河生態(tài)系統(tǒng)才可以逐漸得以恢復(fù)。

　　(2)在當(dāng)前黃河流域粗放式經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下,水資源的過度開發(fā)利用和污染超負(fù)荷排放,是導(dǎo)致黃河生態(tài)危機(jī)的主要因素,黃河面臨的一些生態(tài)問題無不由此而引發(fā)。研究中生態(tài)水量沒有和黃河主要保護(hù)物種的生態(tài)機(jī)理緊密聯(lián)系,留學(xué)生論文這是本研究的一個(gè)缺陷,但這也和黃河特殊的河情以及我國(guó)發(fā)展進(jìn)程有關(guān)。在以后的研究中,隨著相關(guān)資料的豐富和積累,必將加強(qiáng)這方面的機(jī)理研究。

　　(3)河流的各種生態(tài)功能如棲息地功能、景觀功能等,和環(huán)境功能之間存在著交叉和重復(fù),滿足各種功能的水量耦合是本研究的難點(diǎn)。研究?jī)?yōu)先考慮河口近海魚類、河口三角洲濕地生態(tài)需水,提出了基于全河段綜合考慮、水質(zhì)保證優(yōu)先、黃河水資源的可調(diào)控性等水量耦合原則,特別在水資源可調(diào)控性以及水生態(tài)與水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)耦合方面,既符合黃河實(shí)際,又具有水量調(diào)度的可操作性。

　　(4)黃河生態(tài)問題突出,究其原因主要是水量貧乏、水資源的過度開發(fā)利用以及污染排放所致。要使黃河河道內(nèi)保持一定的生態(tài)環(huán)境水量,必須有一定的工程措施和非工程措施,如實(shí)施調(diào)水工程補(bǔ)充黃河河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境水量,提高水資源的利用效率,加強(qiáng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整和污染控制,注重流域生態(tài)建設(shè)等措施來支撐和保證。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]王浩,陳敏建,秦大庸,等.西北地區(qū)水資源合理配置和承載能力研究[M].鄭州:黃河水利出版社,2003.

　　[2]湯奇成.綠洲的發(fā)展與水資源的合理利用[J].干旱區(qū)資源和環(huán)境,1995,9(3):107-112.

　　[3]楊志峰,崔保山,等.生態(tài)環(huán)境需水量理論方法與實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

　　[4]楊嚴(yán)鷗.黃河水系魚類分布的模糊聚類分析[J].湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),1999,19(2):161-163.

　　[5]崔樹彬,宋世霞.黃河三門峽以下水環(huán)境保護(hù)研究[R].黃河流域水資源保護(hù)局,2002.

　　[6]侯傳河,張新海,等.黃河流域生態(tài)用水及控制性指標(biāo)研究[R].中國(guó)水利水電科學(xué)院,黃河水利委員會(huì)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院,2003.

---

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自：http://www.jinnzone.com/kuangyelw/21747.html