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河流生态和环境需水理论与实践

作　者: 李群
导　师: 黄强
学　校: 西安理工大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 河流生态需水河流环境需水河流生态和环境需水改进的Tennant法资源污径比改进的集对分析法
分类号: X171.1
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着我国社会经济的快速发展,河流生态和环境问题日益严峻,成为可持续发展的瓶颈。因此,本文以黄河干流生态和环境问题突出的宁蒙、龙三及小浪底以下三河段为对象,对河流生态和环境需水理论和实践等进行研究,主要的研究成果如下：(1)提出典型年选取和分期确定百分比措施对Tennant法进行改进,使其适合流量季节性河流。实例应用表明改进后的Tennant法能适应季节性强的河流。(2)通过引入底标比和排标比推导出资源污径比,结合一维水质模型,提出资源污径比环境需水法。实例应用表明此法确定河流环境需水量比一维水质模型更简便且可行。(3)引入优异、劣异、优反和劣反,使得差异度和对立度得到细化,实现对集对分析评价方法改进。实例应用表明,改进集对分析综合评价模型评价结果更加合理。(4)以水量平衡理论和水环境容量不超载理论为研究基础,提出河流湿地生态和环境需水计算方法,得到河南黄河湿地自然保护区生长季内最小生态和环境需水量为6.97亿m3,最大生态需水量为65.53亿m3。(5)通过引入河道外与河道内用水比例及资源污径比,改进河流生态需水水量与水质综合评价模型。改进后的模型比原模型更优越：第一,河道外与河道内用水比例引入,能进行定量评价生态用水比例和允许流量污径比限值随外调水量输入而改善的程度。第二,资源污径比更能全面反映河流污染程度,更好地评价河流生态需水。(6)以黄河干流为例,计算得到黄河头道拐、龙门、花园口和利津水文站的适宜生态和环境流量(非汛期)分别为340 m3／s、500 m3／s、500 m3／s和300 m3／s,最小生态和环境流量(非汛期)分别为140 m3／s、300 m3／s、300 m3／s和100m3／s；并对黄河2002-2005年的生态需水进行了综合评价,结果显示：在污水一级达标排放和不调水情况下,黄河生态用水水量比例在33.5%～54.5%,在Tennant等级中较好状态,但水质不满足要求。研究成果将为黄河水资源合理配置和全河水资源统一调度与管理提供技术支持。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究目的与研究意义  10
    1.2.1 研究目的  10
    1.2.2 研究意义  10
  1.3 国内外研究进展  10-14
    1.3.1 国外研究现状  11-12
    1.3.2 国内研究现状  12-14
  1.4 研究发展趋势  14
  1.5 研究主要内容和创新点  14-15
    1.5.1 研究主要内容  14-15
    1.5.2 研究创新点  15
  1.6 论文研究技术路线  15-17
2 河流生态和环境需水理论研究  17-33
  2.1 河流生态和环境需水概念  17-21
    2.1.1 国内外生态和环境需水界定  17-18
    2.1.2 环境需水、生态需水和生态和环境需水界定  18-21
  2.2 水生态系统分类和各项需水关系  21
  2.3 本研究生态和环境需水范畴  21-22
  2.4 河流生态和环境需水机理研究  22-26
    2.4.1 水因子对环境和生物作用  22-23
    2.4.2 环境和生物对水因子的适应  23-24
    2.4.3 河流生态和环境需水机理  24-26
  2.5 河流生态和环境需水理论基础  26-32
    2.5.1 哲学理论基础  26
    2.5.2 水文学及水资源理论基础  26-28
    2.5.3 生态学理论基础  28-32
  2.6 小结  32-33
3 河流生态和环境需水方法研究  33-50
  3.1 河流生态需水方法  33-36
  3.2 Tennant方法改进研究  36-39
    3.2.1 Tennant法缺点分析  37
    3.2.2 Tennant法改进思路  37-38
    3.2.3 典型年的选法  38
    3.2.4 分期百分数的选取  38-39
  3.3 改进Tennant法实例应用  39-42
  3.4 河流水环境需水研究  42-47
    3.4.1 改进污径比---资源污径比  43-44
    3.4.2 资源污径比标准确定  44-46
    3.4.3 基于资源污径比的环境需水计算方法  46-47
  3.5 河流水环境需水计算方法实例应用  47
    3.5.1 一维水质模型求河流水环境需水  47
    3.5.2 资源污径比环境需水计算方法  47
  3.6 河流生态和环境需水  47-49
    3.6.1 河流生态和环境需水耦合原则  47-48
    3.6.2 河流生态和环境需水耦合方法研究  48-49
  3.7 小结  49-50
4 湿地生态和环境需水研究  50-79
  4.1 河流湿地及其范畴  50-51
  4.2 河道湿地的形成及功能  51-54
    4.2.1 河道湿地的形成及特性  51-52
    4.2.2 河道湿地的功能  52-54
  4.3 河流湿地对河流水量水质变化的响应  54-57
    4.3.1 湿地生物群落演替对水量水质条件变化响应分析  54-55
    4.3.2 湿地鸟类对河流水量水质生境变化的响应  55-57
  4.4 河流湿地健康综合评价  57-71
    4.4.1 河流湿地评价指标体系构建  58-62
    4.4.2 集对分析法评价理论改进研究  62-68
    4.4.3 改进集对分析法评价湿地健康实例应用  68-71
  4.5 河流湿地需水理论和方法  71-78
    4.5.1 河流湿地需水概念和内涵  71
    4.5.2 河流湿地生态和环境需水理论和方法  71-78
  4.6 小结  78-79
5 河流生态和环境需水综合评价  79-84
  5.1 河流水量收支确定  79
  5.2 河流生态需水量与质的计算原理  79-81
    5.2.1 河流生态需水量计算  79-80
    5.2.2 河流生态需水水质计算  80-81
  5.3 河流生态需水水量评价  81
  5.4 河流生态需水水质评价  81-82
    5.4.1 水质评价指标  81
    5.4.2 生态需水水质标准  81-82
    5.4.3 生态需水水质评价  82
  5.5 生态需水量与质的综合评价  82
  5.6 小结  82-84
6 黄河干流生态和环境需水应用实例  84-122
  6.1 黄河概况  84-85
  6.2 黄河干流重点研究河段及其生态和环境问题  85-92
    6.2.1 黄河干流重点研究河段  85-89
    6.2.2 重点研究河段生态问题  89-90
    6.2.3 重点研究河段环境问题  90-92
  6.3 研究河段生态目标和生态需水  92-96
    6.3.1 生态目标和需水要求  92-94
    6.3.2 河道生态需水  94-96
  6.4 研究河段环境功能和环境需水  96-113
    6.4.1 研究河段环境功能和纳污现状  97-100
    6.4.2 研究河段河道环境需水计算  100-113
  6.5 黄河湿地保护目标及湿地生态和环境需水  113
  6.6 黄河河口生态和环境需水  113-115
  6.7 黄河干流生态和环境需水  115-118
    6.7.1 黄河重要水文断面推荐生态和环境流量  115-117
    6.7.2 满足鱼类生存空间分析  117-118
  6.8 黄河干流生态和环境需水综合评价  118-121
  6.9 小结  121-122
7 结论与建议  122-124
  7.1 结论  122-123
  7.2 建议  123-124
致谢  124-125
参考文献  125-132
附录  132-133
  1.在校期间发表的论文  132
  2.在校期间参与科研项目  132-133
  3.在校期间获奖  133

河流生态和环境需水理论与实践

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