生態流量計算方法

㈠ 誰有關於河道生態流量的調研方案

調研背景和意義
隨著社會經濟的發展，人類對水資源的開發利用量不斷增大，致使對生態系統的干擾不斷加大，甚至超出生態系統的承受能力。我省開發建設的小型水電站多以引水式為主，水電站運行過程中，受電站調度運行影響，原河段水流減少，到枯水季節易形成減水河段。減水河段的出現可能會給生態系統帶來一系列的危害，河道流量減少導致河流自凈作用減弱，河水水質出現惡化，給當地的人畜健康和生命造成威脅。同時，沿河居民生活、農田灌溉用水無法得到保障，對當地的旅遊發展業造成不良影響，制約著當地社會經濟的發展。
人類在對河流進行開發建設的過程中，過去考慮較多的是對區域經濟的發展和發電效益，而對保護生態水環境考慮的較少，很少考慮壩下游生態和水環境保護的要求，導致水生態系統受到嚴重破壞。生態、環境的保護是國家可持續發展的根本性問題。因此，對河道生態系統的調研，以便保護和恢復生態系統功能的研究工作顯得尤為重要而迫切。
2、調研目的
通過對某引水式水電站附近河道上下游的水文、氣象，生態狀況，灌溉、防洪以及工農業生產等方面深入的調研，計算維持河道生態系統功能穩定所需的最小生態需水；探討適合我省各流域河流特性的最小生態需水的計算方法和理論並提出相應的生態修復補救措施。

㈡ 請問河流的供水量怎麼計算

用逐月最小生態徑流計演算法、逐月頻率計演算法和Tennant法計算了伊河和洛河的生態徑流量，並在此基礎上提出了適用於我國北方中小型河流生態徑流量計算的一些改進方法：改變連續歷時時段計演算法、逐月次最小（大）生態徑流計演算法、確定河流生態徑流量上界的參照法和逐月頻率計算的綜合法．分析結果表明，對於中國北方像伊河和洛河這樣流量不是很大但年際和年內變化較為劇烈的河流，採用改進方法確定其河流生態徑流量更有利於河流的生態保護．

㈢ 地下水天然資源量計算

以多年平均天然補給量作為地下水的天然資源量，天然資源量補給項包括：大氣降水入滲補給量、側向徑流補給量、河流滲漏補給量、地表水灌溉補給量。地下水灌溉回滲補給量為地下水重復計算量，不包括在天然資源中。其計算方法是利用長系列（1956～2000年）的水文、氣象資料，取其多年平均值進行計算，計算單元與計算方法與均衡計算相同。全區共劃分為16個氣象分區，計算單元的降水量、蒸發量採用控制氣象站的多年算術平均值，並按統計經驗頻率分別計算豐水年（降水頻率為25%）、平水年（降水頻率為50%）、枯水年（降水頻率為75%）的降水量，計算不同降水水平年的地下水補給資源量。

一、天然資源計算

（一）降水滲入補給量

大氣降水入滲補給是本區地下水的主要補給源，其入滲量與降水量、潛水水位埋深及包氣帶岩性等條件有關。根據包氣帶岩性和潛水位埋深將全區劃分為76個降水入滲系數分區，131個計算段，計算公式為

Q_降水＝10^-1·α.X.F

其中：Q_降水為降水對地下水補給量，10⁴m³·a^-1；α為滲入補給系數；X 為計算時段有效降水量（mm/a），按全年降水的90%計算；F為計算單元內陸地面積F（km²），扣除了計算單元內的水體面積。

（二）地下徑流側向補給量

盆地周圍均是基岩山地丘陵區，其側向補給地下水的量很有限，地下水側向徑流補給主要來自於山區河流的地下水徑流，全區共有補給斷面25條，根據達西定律，各個斷面的側向徑流量按如下公式計算：

Q_側補＝10^-4·K·M·B·J·丁

式中：Q_側補為地下水側向流出量，10⁴m³·a^-1;K為補給斷面平均參透系數，m/d;M 為補給斷面含水層平均厚度，m;I為補給斷面的地下水力坡度；B 為補給斷面寬度，m;T 為補給時段長（365 d）。計算結果見表6—11。

（三）河道滲漏補給量

從地下水等水位線與河流關系分析，盆地內對地下水有補給的河流分布在西部山前傾斜平原與嫩江的齊齊哈爾江段。其中，霍林河近幾年乾枯，洮兒河2004年也已乾枯，因此這兩條河流2004年沒有計算入滲量。河流滲漏補給量按以下公式計算：

Q_河滲＝10^-4·B·L·K·（H_河—H）/M·丁

式中：Q_河滲為河道滲漏補給量，10⁴m³·a^-1;H_河為河流水位，m;H 為地下水位，m;B為河床寬度，m;L為計算段河流長度，m;K為河床底積層滲透系數，m/d;M 為河床底積層厚度，m；丁為補給時段長（d），這里取155～185 d。

洮兒河入滲補給量採用上、下游流量差計算河水入滲量，將上游水文站鎮西站和務本站的河道來水量減去下流水文站洮南站的河道來水量和區間引出水量作為扇形地河道滲漏補給量。用公式表示為：

Q_河補＝Q_鎮西＋Q_務本—Q_洮南—Q_引水

式中：Q_河補為河道滲漏補給量，10⁴m³·a-¹;Q_鎮西、Q_務本、Q_洮南為鎮西、務本、洮南水文站河流多年平均徑流量，10⁴m³·a^-1;Q_引水為上、下游站之間的引用河水量，10⁴m³·a^-1，為Q_引水＝900× 10⁴m³·a^-1。

根據1956～2004年的水文資料統計，Q_鎮西＝155 199×10⁴m³·a^-1,Q_務本＝246 211.17×10⁴m³·a^-1,Q_洮南＝143 818×10⁴m³·a^-1，計算得Q_河補＝24 692.17×10⁴m³·a^-1。河流滲漏補給量計算結果見表6—12。

（四）灌溉水回滲補給量

灌溉回滲水量主要是水田灌溉回滲，回滲水量計算公式：

Q_回＝10^-4β_回·Q_灌·F

式中：Q_回為農田灌溉水回滲補給量，10⁴m³·a^-1;Q_灌為灌溉定額，m³·hm^-2;F為水田面積， hm²；β回為灌溉回滲補給系數。

二、天然資源量計算結果

計算結果見表6—19，全區地下水多年平均補給資源量為131.8082×10⁸m³，其中，降水入滲補給量為111.5804×10⁸m³，占補給量的84.6%，側向補給量為2.7721×10⁸m³，佔2.1%，河流滲漏補給量為9.0442×10⁸m³，佔6.9%，地表水灌溉回滲量為8.4115×10⁸m³，佔6.4%。枯水年（降水頻率為75%）補給量為109.6291×10⁸m³，比多年平均少22.1782×10⁸m³。

表6—19 天然資源計算成果表

續表

三、地下水可開采量確定

本次地下水開采資源計算採用水均衡法、平均布井法及開采系數法。

（一）水均衡法

水均衡法計算地下水開采資源量是通過總補給量減去不可奪取的地下水排泄量得到的。不可奪取的排泄量包括不可奪取的蒸發排泄量、不可奪取的河流排泄量、不可奪取的側向排泄量及不能奪取的湖泡排泄量。

松嫩平原地下水資源及其環境問題調查評價

1.不可奪取的蒸發排泄量

地下水位即使是降到蒸發極限深度以下，仍存在一部分蒸發量，根據低平原地下水位下降不超過10 m，高平原不超過15 m，河谷平原不超過5 m 這樣一個開采方案，通過潛水蒸發率隨地下水位下降變化曲線圖查得蒸發系數，計算地下水的不可奪取的蒸發量。

2.不可奪取的河流排泄量

在開采狀態下，由於地下水位降低，河流排泄將會減少，但在東部高平原地下水位是無法降至河水位以下的，仍將會有一部分地下水排向河流。從維持河道生態環境角度考慮，河流必須保持一定的最低水量，按照水利部門確定的河道最低需水量為多年平均河道水量的25%，來確定全區地下水最低河流排泄量為多年平均的25%。

3.不可奪取的側向流出量

側向流出只有松花江河谷一個出口，在未來開采條件下減少不大，因此，仍按現狀條件下的徑流排泄量計算。

4.不可奪取的湖泡排泄量

松嫩低平原湖泡星羅棋布，與地下水聯系密切，有的常年接受地下水補給。雖然湖泡排泄地下水量是完全能夠奪取的，但必將導致湖泡消失，生態環境嚴重惡化。松嫩平原湖泡數量和水域面積已經到了再也不能減少的程度，要保持目前的湖泡數量和水域面積，就必須有一部分地下水補給湖泡，這是不能奪取的地下水排泄量，地下水湖泡排泄量按現狀條件計算。均衡法計算開采資源結果見表6—20。

表6—20 水均衡法計算開采資源表（單位：10⁸m³·a^-1）

（二）開采系數法

開采系數法計算地下水可采資源量是一種簡單有效方法，它直接以補給資源量為依據，乘以開采系數獲得開采資源量，開采系數最大值分布在西部扇形地，為0.87；最小值分布在東部高平原為0.65。經計算，全區開采資源量為102.3603×10⁸m³（見表6—21）。

表6—21 開采系數法計算地下水開采資源量結果表

（三）平均布井法

平均布井法是以水文地質參數為依據計算地下水開采資源的一種方法。松嫩平原水文地質勘察資料比較豐富，不同地段、不同深度含水層的水文地質條件比較清楚，可以獲得比較准確的單井涌水量。本次是採用穩定流平均布法計算地下水開采資源，布井面積為陸地面積（不包括玄武岩區），採用方形網格布井，井距、單井涌水量根據前人資料和現狀開采經驗值確定，地下水位降深潛水設計為5 m，承壓水為15 m。在高平原缺水區評價了白堊系地下水開采資源，評價深度為200 m。

計算公式為： Q_開＝10²·Q_單·n

n=F/L²

式中：Q_開為開采資源量，10⁴m³·a^-1;Q_單為單井涌水量，m³·a^-1;F為布井面積km²;L為布井間距（m），單井引用影響半徑的2倍。

經計算，全區開采資源為101.5230×10⁸m³，計算結果見表6—22。

（四）開采資源量的確定

通過三種方法計算的全區地下水開采資源量：均衡法計算結果為105.7016×10⁸m³、開采系數法計算結果為102.3603×10⁸m³、平均布井法計算結果為101.5230×10⁸m³。均衡法從水量均衡角度控制全區及各系統的開采資源，開采系數法則是依據補給資源量確定開采資源量，全區開采系數為0.78，平均布井法則是從具體的水文地質條件出發計算地下水開采資源量。三者相互驗證，結果比較接近，增加了開采資源量計算的可靠性，以平均布井法計算的開采資源量作為全區的開采資源量，即101.5230×10⁸m³。

表6—22 平均布井法計算開采資源成果表

四、多年平均補給量與排泄量分析

全區地下水總補給量為134.1475×10⁸m³，按目前開采量計算的總排泄量為137.7287×10⁸m³，二者相差—3.5812×10⁸m³，總排泄量略大於補給量，各亞區也都呈現排泄量略大於補給量的現象，全區呈負均衡。這與全區地下水水位下降的實際情況一致。近20年來，氣候總體偏旱，降水量偏少，地下水開采量增加較快，地下水位出現不同程度的下降，山前傾斜平原下降幅度最大，達2～7 m，主要原因是降水和大興安嶺河流來水減少；中部低平原平均下降1～2 m，主要原因是開采量增加較大而引起；東部高平原地下水位下降程度差異較大，松花江幹流亞系統水位下降幅度較大，第二松花江亞系統水位下降幅度較小，河谷平原變化幅度最小。

（一）地下水總補給量及其近20年的變化

全區地下水總補給量為134.15×10⁸m³，天然資源量為131.81×10⁸m³。補給量中降水入滲補給為111.58×10⁸m³，占總補給量的83%，占天然資源的85%。區外地下水流入2.77×10⁸m³，河流轉化補給9.04×10⁸m³，地表水轉化為灌溉滲入補給8.41×10⁸m³，地下水灌溉回滲2.34×10⁸m³。近20年地下水補給量呈現減少的趨勢，總補給量比1984年減少了14.06×10⁸m³，比1994年減少8.81 ×10⁸m³。其主要原因，第一是自1998年洪水以來該地區降水量一直偏小，1999年以來的大氣降水平均為395.84 mm，比多年平均值475 mm減少了79.16 mm。在幾個主要氣象觀測站當中，長春站減少了114.1 mm，白城站減少130.5 mm，哈爾濱站減少42.4 mm，齊齊哈爾站減少46.5 mm；第二是由於降水量減少，導致河流徑流量減少，從而導致河流滲漏補給量減少；第三是大量開發地下水使水位下降，補給途徑增長，降水補給入滲率降低。

（二）地下水排泄量及其近20年的變化

全區地下水總排泄量為137.73×10⁸m³，其中蒸發55.65×10⁸m³，河流排泄18.13×10⁸m³，湖泡排泄5.36×10⁸m³，側向流出0.27×10⁸m³，開采58.16×10⁸m³，人工開采已成為地下水的主要排泄方式。與1984年相比，天然排泄總量比1984年減少35.76×10⁸m³。其中蒸發量比1984年增加了6.69×10⁸m³；徑流排泄量（包括向河流排泄、湖泡排泄量、泉的排泄量）減少了42.45×10⁸m³；人工開采量增加了29.48×10⁸m³，人工開采量奪取的主要是地下水河流排泄量。

（三）近20年來開采資源量的變化

近20年來，由於地下水補給資源量的減少，導致可開采資源量的減少。可開采量比1984年減少了18.99×10⁸m³，比1994年減少了7.5×10⁸m³（圖6—2）。與此同時，地下水開采量由1984年的28.68×10⁸m³，增加到58.16×10⁸m³，增加了29.48×10⁸m³。可開采資源量減少的主要原因是地下水補給量減少，在實際開采過程中出現資源枯竭，水位持續下降。

圖6—2 近20年來補給資源量與開采資源量的變化

㈣ 怎樣保護水資源

1、大力發展綠化，增加森林面積涵養水源。

據不完全統計，我國目前有便器水箱近4000萬套和大量的其它衛生器具，每年因馬桶水箱漏水損失水量上億立方米。

㈤ 關於生態及環境需水的概念

目前，對生態環境需水的概念尚無統一的定義，有些定義為生態需水，有些定義為環境需（用）水，有些定義為生態環境（需）用水，有些將生態需水與環境需水進行區分。文獻[2]對此作了如下闡述：

Covich認為，生態需水就是保證恢復和維持生態系統健康發展所需的水量。Peter H Gleick提出了基本生態需水（basic ecological water requirement）的概念，即提供一定質量和一定數量的水給天然生境，以求最大程度地改變天然生態系統的過程，並保護物種多樣性和生態整合性；同時應該考慮氣候、季節變化等因素對生態需水的影響，認為基本生態需水應是在一定范圍內可以變動的值，而不是一個固定的值。

楊振環、崔宗培、徐乾清等將環境用水的概念定義為：「改善水質、協調生態和美化環境的用水」。湯奇成界定了乾旱區的生態環境用水量概念，認為生態環境用水，一是指對一些重要（對綠洲經濟的持續發展和對周圍生態環境起重要作用）的湖泊進行補水，不主張對乾旱區所有萎縮和乾涸的湖泊進行補水，如羅布泊、台特馬湖等；二是人工造林及人工草場的用水量，以土地沙漠化的面積不再擴大為原則。賈寶全等認為，生態用水就是環境用水或生態環境用水，並給出了乾旱區生態用水的粗略概念：在乾旱區內，凡是對綠洲景觀的生存與發展及環境質量維護與改善起支撐作用的系統所消耗的水分，稱之為生態用水。謝新民等認為：所謂生態需水量是指為解決生態問題（如保護湖泊、濕地、水生生物、生態防護等）所需要的水量。劉昌明根據水資源開發利用與生態用水的關系，提出了「四大平衡」的原理，即水分能量平衡、水鹽平衡、水沙平衡與水量平衡（含水資源供需平衡）。錢正英等認為；「從廣義上講，維持全球生物地理生態系統水分平衡所需要的水，包括水熱平衡、生物平衡、水沙平衡、水鹽平衡等所需要的水都是生態環境用水」，「狹義的生態環境用水是指為維護生態環境不再惡化並逐漸改善所需要消耗的水資源總量」，其狹義概念的實質是生態環境建設用水。根據狹義觀點，錢正英等從保護和恢復內陸河下游的天然植被及生態環境、水土保持和水保范圍之外的林草植被建設、維持河流水沙平衡及濕地水域等生態環境的基流、回補黃淮海平原及其他地方的超采地下水等方面，估算了全國的生態用水，認為全國的生態用水低限應為800×10⁸～1000×10⁸m³。

綜上所述，應該看到，生態需水和環境需水是有區別的：

（1）環境需水是指為保護和改善人類居住環境及其水環境所需要的水量。主要有下列幾個方面：①改善用水水質。對於河流，應保證枯水期的最小流量，使其保證河流最基本的環境功能，達到一定的污徑比，以改善水質。對於湖泊，主要是加強受污染水體的水量交換，提高水體自凈能力和降低單位容積的納污量，以達到湖泊功能要求和水質標准。②協調生態環境。為維持水沙平衡、水鹽平衡及維護河口地區生態環境，需要保持一定的下瀉水量或入海水量。③回補地下水。為遏制超采地下水所引起的地質環境問題，需要一定的回灌用水。④美化環境。主要指城市凈化、綠化及公園湖泊等用水。

（2）生態需水是指維持生態系統中具有生命的生物物體水分平衡所需要的水量。主要有下列幾個方面：①維護天然植被所需要的水量，如森林、草地、濕地、荒漠植被等；②水土保持及水保范圍之外的林草植被建設所需要的水量，如綠洲、生態防護林等；③保護水生生物所需要的水量，如維持湖泊、河流中魚類、浮游植物等生存的用水。

文獻[3]主張「生態用水」概念，並定義為「在一定區域，支撐生態系統完整性所需用的水量」，同時指出，在操作時應根據研究區具體情況，劃分生態系統類型，進而劃分生態用水類型與范圍，針對每一生態用水計算區進行計算，再匯總。顯然，這里的完整性包含了環境的含義在內。文獻中列舉了生態用水計算模型和生態用水定額的確定方法，描述了生態用水量與水資源量的關系以及水資源配置中如何考慮生態水的建議。

筆者認為，「環境」與「生態」有交互重疊的部分，但只用「生態需（用）水」或只用「環境需（用）水」都難以完全涵蓋用以自然生態系統中的水需用量。因此，採用「生態環境需水量」一詞較為貼切。

㈥ （三）流域生態環境需水量綜合分析

美國第二次全國水資源評價中，在估計每一個水資源分區內魚類及野生生物用水量時，以分區河流出流點的月流量狀況作為判斷，提出了下列評判標准：

1）河道內徑流為多年平均流量的60%（即40%為河道外耗水），這是為大多數水生動物在主要生長期提供優良的棲息條件所推薦的基本徑流量。

2）河道內徑流為多年平均值的30%，這是保持大多數水生動物有較好的棲息條件所推薦的基本徑流量。

3）河道內流量為多年平均流量的10%，這是保持大多數水生動物短時間生存條件所推薦的最低瞬時流量。

從各方面綜合考慮，可以認為，按照Q90法的結果流量是維持河道內生態環境長期基本需求的「最小流量」；按照Tennant法或濕周法的結果流量是維持河道內生態環境長期較好需求的「適宜流量」；多年平均流量的60%流量是維持河道內生態環境長期優良需求的「理想流量」。此外在多年平均流量的10%的條件下，可以在短期內維持河道內水生生物和生態系統的基本需求。對於調水工程來說，五個斷面位於夾河的下游。在河流的上游地區，由於距離取水點較近，且流量一般相對不大，考慮到調水的需要，在此採用Q90法的計算結果為推薦流量，這一流量是維持河道內水生生物和生態系統基本條件的極限流量。此外在枯水季節，河道內的流量可以短時間放低，取多年平均流量的10%作為在枯水季節河道內生態環境需水的短期流量。

㈦ 什麼是水電站最小生態下泄流量，如何合理

合不合理是由環保部等專家定的，你就得必須按這個來執行

㈧ 算生態需水的tennant法

Tennant法也稱為蒙大拿法（Montana method），是Tennant，D.L等人於1976年提出。他們在1964-1974年對美國蒙大拿、懷俄明及內布拉斯加的11條河流進行了野外研究。通過分析地域、斷面和流量變化對漁業的影響，建立了河寬、水深、流速等魚類棲息地參數與流量之間的關系。多年平均天然徑流量的10%是保持河流生態系統健康的最小流量，多年平均天然徑流量的30%能為大多數水生生物提供較好的棲息地條件

㈨ 河流位置不同，生態流量怎麼確定

河流生態系統的生物組成、結構和功能依賴於河流水流的天然動態變化特徵,即河流水文情勢。變異性范圍法（Range of Variability Approach,RAV）被廣泛應用於評估河流生態系統是否得到維護。將RVA法的思路擴展到生態流量的計算,提出了一種簡便、立足整體河流水文情勢的生態流量估算方法。該方法使用均值與RVA閾值差計算了生態流量值,為維持河流健康生態系統提供支持。將該方法應用於南水北調西線一期工程中泥曲河的生態流量估算,得到引水壩址仁達處年可調徑流量為6.44億m3,與其他生態需水估算方法的結論基本一致。另提出了可支配系數反映河流流量可調用狀況。南水北調西線一期工程計劃從泥曲調水8億m3・a-1,從RVA法的理念來看,該方案對仁達至朱巴河段的生態系統將構成威脅,需謹慎實施。

㈩ 蒸騰量的測定方法

目前國內多採用蒸發滲漏儀（Lysimeter）進行蒸騰量研究，通常選擇當地植被群落中有代表性的數種植物分別移栽於蒸發滲漏儀中，盡量使儀器內土的結構與實際包氣帶結構和密度相近，准確測量每日的耗水量和滲漏水量。為保證數據的客觀性，每種植物需做2～3組的平行試驗。該方法適用於草本和灌木植被群落的蒸騰量的研究，可信度高。

樹木蒸騰量的測定方法較多，主要方法有：氣孔計法，樹液流動法，熱脈沖速度法，莖乾熱平衡法，熱消散法，放射性同位素法等。

1.氣孔計法

採用美國LI-COR公司的LI-1600穩態氣孔計可直接測定葉片的氣孔阻力、蒸騰強度、葉面溫度、光合有效輻射等項目。

2.樹液流動法

L.Fredrik等（2002）指出，正常情況下，樹木一天的蒸騰量與樹汁的流量相等，因此在日時間尺度上，可以用樹汁流量表徵蒸騰量。陳仁升（2004）等運用該方法對黑河流域臨澤、額濟納旗的樹木蒸騰進行了成功的研究。樹汁流量感測器由兩個探針組成，一個是銅鎳合金熱電偶，另一個是加熱電極探針。將感測器插入樹干中，然後每30分鍾在采數儀上採集1次溫差數據，測量原理為熱擴散法。樹汁流量計算公式為：

生態水文地質學

式中：u為樹汁流量速率（mL/cm²·min¹），dT_night為每日最大溫差（一般在傍晚從觀測數據中確定，℃）；dT_actual為實測溫差（℃）。

生態水文地質學

式中：F為樹汁流量（L/day¹）；SA為加熱探頭處樹干截面積（cm²）。

另外的幾種方法如熱脈沖速度法、莖乾熱平衡法、熱消散法也是基於熱擴散法的原理來測定樹汁流動速率，從而計算出樹木的蒸騰量。