❶ 算生态需水的tennant法
Tennant法也称为蒙大拿法(Montana method),是Tennant,D.L等人于1976年提出。他们在1964-1974年对美国蒙大拿、怀俄明及内布拉斯加的11条河流进行了野外研究。通过分析地域、断面和流量变化对渔业的影响,建立了河宽、水深、流速等鱼类栖息地参数与流量之间的关系。多年平均天然径流量的10%是保持河流生态系统健康的最小流量,多年平均天然径流量的30%能为大多数水生生物提供较好的栖息地条件
❷ 流域的生态环境需水量计算
生态需水与环境需水虽相互联系,但有不同,前者偏重于自然方面,后者侧重污染与水环境容量[1]。流域生态环境需水量主要分为河道内需水与河道外需水两大部分。
(1)河道内的生态用水可从河流功能的各方面来分项计算。包括:
——河道基流。根据多年最小径流Rmin与多年平均最小月径流Rmin,a,确定求取Rmin/Rmin,av=α,在只有多年月系列的情况下,河道生态最小基流量用a确定。
——冲沙水量(Rsid)。从河流多年流量与泥沙系列中选择实测大断面与相应的流量、泥沙进行定量。
——河道环境需水量。主要是保持河流水环境容量的需水量,可参照以下方法计算:①Tennant法;②月流量保证率设定计算;③100%保证率最小月流量等方法。
——与河流相连接的湖泊、湿地的生态需水量。前者用设定水位来计算,后者由湿地水量平衡来确定。
——河流生物需水量。综合考虑水量与水质。简单的方法采用历史资料鉴别。
——城市生态环境需水量。主要是绿化植被的需水量。面积按城市规划计算。
(2)河道外的生态用水。从河道引出的水量,主要是生活与生产用水,过去并未专门提供生态用水的计算,但是河流中的水量来自河道外的流域面积。流域内的土地覆盖与土地利用实际要影响汇入河道中的水量。主要是绿化——林草、农田及水土保持(含少量的雨水利用)需用(耗)的水量,可按生态环境保护的规划(规划部门提供)分别在计算河道内、外各种生态系统环境需水的基础上进行汇总。
文献[4]综合不同学者的观点,认为生态需水量是生态系统中客观存在的水量,是水资源的一部分,它是一个时间变量,随生态系统的发展而动态变化;生态用水量具有一定的目标性,它是一个空间变量,根据不同需求,可将生态用水量划分为最大、最小和适宜生态用水量。文中阐述了生态需水量估算的理论基础和方法,并指出:对于流域而言,生态需水的计算分河道内和河道外。河道外的生态需水量应首次选定天然植被并进行本底分区,然后由区域天然植被生长的年降水量、气温及热量平衡资料结合区域水量平衡算出植被的需水量(文献[1]中也引用了国外Baird等的不同植被蒸腾量的确定与估算)。河道内按不同生态功能计算需水量。二者之和扣除重复才是整个流域的生态需水量。
王西琴等认为[2],根据人类对水资源的利用和影响程度,可以将地表水资源利用划分为4个阶段:①未被人类利用阶段;②合理利用阶段;③极限利用阶段;④过度利用阶段。由此分析得出:①虽然地表水能被人类利用,但是有一个限度。国际上认为,地表水合理的开发利用率应为25%。考虑到我国北方地区水资源短缺的实际情况,其合理利用率为40%。只有低于合理的利用率,才能保证河流系统的稳定和平衡。②河道内必须留有足够的水量,以保证水体固有的生态和环境功能。③人类不能无节制地利用水资源和追求河道水体的功利性功能,而必须重视生态系统本身所需要的水,以保证水资源的良性循环,达到水资源的持续利用。
河流的功能有两个方面。一是功利性功能,如为生产、生活提供用水,为航运、水上娱乐、养殖等提供水域,对水力发电提供能源等;二是生态环境功能,如为水生生物提供生存环境,对污染物的稀释自净作用,保证河口地区生态系统稳定,以及输沙排盐、湿润空气、补充土壤含水等功能。根据上述分析,河道环境需水是指为保护和改善河流水体水质、为维持河流水沙平衡、水盐平衡及维持河口地区生态环境平衡所需要的水量。可以概括为河道基本环境需水、输沙需水及入海需水。三者之间有重合部分,其中基本环境需水包含于输沙需水和入海需水之中,输沙需水和入海需水既有重合部分,又有包含与被包含的关系,其主要决定于河流的主导功能。河道最小环境需水量是指为维系和保护河流的最基本环境功能不受破坏所必须在河道内保留的最小水量的阈值。河道生态需水是指维持水生生物正常生长及保护特殊生物和珍稀物种生存所需要的水量。如果以水资源开发利用阶段衡量,其相当于水资源利用的第二阶段河道内留有的水量。河道最小生态需水是指维系和保护河流的最基本生态功能不受破坏所必须在河道内保留的最小水量的阈值。如果以水资源开发利用阶段衡量,其相当于水资源利用的第三阶段河道内留有的水量。
事实上,生态、环境需水随着生态环境保护目标的不同而发生相应的变化。对生态环境功能的要求越高,则相应的生态需水量也越多,反之亦然。因此,生态(环境)需水不是一个定值。而最小生态(环境)需水是保证生态系统平衡所必须具有的最低阈值。因此,在一定阶段,如果对生态环境功能的要求不变,则最小生态(环境)需水应是一个定值。
❸ 请问河流的供水量怎么计算
用逐月最小生态径流计算法、逐月频率计算法和Tennant法计算了伊河和洛河的生态径流量,并在此基础上提出了适用于我国北方中小型河流生态径流量计算的一些改进方法:改变连续历时时段计算法、逐月次最小(大)生态径流计算法、确定河流生态径流量上界的参照法和逐月频率计算的综合法.分析结果表明,对于中国北方像伊河和洛河这样流量不是很大但年际和年内变化较为剧烈的河流,采用改进方法确定其河流生态径流量更有利于河流的生态保护.
❹ (一)计算方法
1.Tennant法
估计河流生态用水的常用方法是Tennant法,又称Montana法,这是一种水文学方法。该法在考虑保护鱼类、野生动物和有关环境资源的河流流量状况下,按照年平均流量的百分数推荐河流基流。Tennant方法主要用来评价河流水资源开发利用程度或作为在优先度不高的河段研究河道流量推荐值使用,或作为其他方法的一种检验。
Tennant法根据流量级别及其对生态的有利程度,将河道内生态环境需水量确定为不同的级别,从“极差”到“最大”共8个级别,并对不同级别推荐了河流生态用水流量占多年平均流量的百分比。
Tennant方法的计算过程相对简单,即只要根据多年平均流量,利用相应级别的百分比即可确定出年内不同时段的生态环境需水量,对全年求和即可求得全年的生态环境需水量。
2.Q90法
Q90法源于美国的7Q10法,7Q10法为美国考虑水质因素确定河道内生态环境需水的方法,即采用90%保证率最枯连续7 d的平均流量作为河流最小流量设计值。美国环保署(EPA)通过研究表明基于水文学的7Q10法和基于生物学的4B3法的计算结果十分接近,因而建议以此作为污染物排放对水生物长期影响效果的水质标准设计流量。此后,美国联邦政府和许多州通过立法将7Q10法作为确定河道内基流的计算方法。7Q10法在20世纪70年代传入我国并在许多大型水利工程建设的环境影响评价中得到应用。由于该标准要求比较高,鉴于我国的经济发展水平比较落后、南北方水资源情况差别较大的现状,对该法进行了修改,一般采用近10年最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量。
Q90法也是一种水文学计算方法,即将90%保证率的最小月平均流量作为河道内生态环境需水流量值。其计算过程为,首先由各河段水文历史资料,在各年中找出其月平均流量最小月份的流量值,然后利用这些最小月平均流量进行频率计算,其90%保证率的流量值即可作为河道内生态环境需水流量,由此流量值即可求得全年的生态环境需水量。
3.湿周法
湿周法则是一种水力学计算方法,其主要依据是水力学研究中得到的基本认识。通常湿周随着河流流量的增大而增加,然而当湿周超过某临界值后,即使河流流量的巨幅增加也只能导致湿周的微小变化。注意到湿周临界值的这一特殊意义,我们只要保护好作为水生物栖息地的临界湿周区域,也就基本上满足了临界区域水生物栖息保护的最低需求。将河流临界湿周作为水生物栖息地质量指标估算相应河流生态需水量时,所得的流量会受到河道形状的影响。这种方法一般适用于宽浅河道。
湿周法计算的关键是要确定出流量—湿周关系,这可以先根据河道断面资料确定出水位—湿周关系,并结合水文学中的水位—流量关系即可确定出流量—湿周关系。由流量—湿周关系图,在其中找出变化曲折的临界点,将此临界点的流量值作为保持河道内生态需水的流量值,由此流量值即可求得全年的生态环境需水量。