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文檔簡介

團體標準Guidelinesforcalculationandeffectivenessassessmentofecologicalflowindifferenttypesofrivers II 2規范性引用文件 3術語和定義 24技術路線 35資料收集與調查分析 56河流分類原則和分類體系 67河流生態保護目標篩選與確定 88水文-生態響應關系構建方法 99河流生態流量確定 10河流生態流量效果監測與評估 附錄A(資料性)生態流量計算方法 附錄B(資料性)生態流量效果評估指標 33參考文獻 34本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中華環保聯合會提出并歸口。本文件主編單位:中國水利水電科學研究院本文件參編單位:中國南水北調集團中線有限公司、中國科學院重慶綠色智能技術研究院、河北省水利科學研究院(河北省大壩安全技術中心、河北省堤防水閘技術中心)、廣西壯族自治區水資源管理服務中心、河北水科工程技術服務有限公司、淮河水利委員會水文局(信息中心)、長江水利委員會水文局、湖北省水利水電規劃勘測設計院有限公司、深圳市環境科學研究院、長江水利委員會水文局長江下游水文水資源勘測局、中國南水北調集團東線有限公司、長江水利委員會水文局長江口水文水資源勘測局、廣西壯族自治區環境保護科學研究院、長江水利委員會水文局漢江水文水資源勘測局、重慶市大足區水環境監測站、遼寧省葫蘆島水文局、昆明市生態環境科學研究院、中華環保聯合會水環境治理專業委員會。本文件主要起草人:張敏、葛金金、劉猛、劉凱、常志兵、封雷、渠曉東、許媛、于茜、張海萍、王鐵強、陳紅雨、費卓越、李志海、周曉霖、余楊、解瑩、董建凡、張白、孫滔滔、錢寶、于慧、陳建民、吳雪、鄒朝望、王永亮、王博欣、裴沙沙、丁院鋒、劉伯娟、彭戀、劉婧、張振軍、王峰、甯光莉、林華、付五洲、韓龍、張英、羅春輝、劉愿軍、李偉。不同類型河流生態流量計算與效果評估導則本文件規定了不同類型河流生態流量計算與效果評估的資料收集與調查分析、河流分類原則和分類體系、河流生態保護目標的篩選與確定、水文-生態響應關系構建方法、河流生態流量確定、河流生態流量效果監測與評估等技術要求。本文件主要適用于不同類型河流生態流量計算與效果評估。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB3838地表水環境質量標準GB50179河流流量測驗規范GB/T25173水域納污能力計算規程HJ710.12生物多樣性觀測技術導則水生維管植物HJ1215水質浮游植物的測定濾膜-顯微鏡計數法HJ1295水生態監測技術指南河流水生生物監測與評價(試行)SL709河湖生態保護與修復規劃導則水文調查規范SL/T278水利水電工程水文計算規范SL/T712河湖生態環境需水計算規范SL/T793河湖健康評估技術導則SL/T800河湖生態系統保護與修復工程技術導則SL/T820水利水電工程生態流量計算與泄放設計規范SC/T9102.3漁業生態環境監測規范第3部分:淡水SC/T9429淡水漁業資源調查規范河流23術語和定義下列術語和定義適用于本文件。生態流量ecologicalflow為維系河湖基本生態功能發揮和敏感生態保護對象狀態穩定,需要保留在河湖內的流量(水量、水位)及其過程,包括生態基流和敏感期生態流量。[來源:SL/T820-20232.0.2]3.2生態基流ecologicalbaseflow為維持河流基本形態和生態功能、防止河道斷流、避免河流水生態系統功能遭受無法恢復的被破壞的河道內最小流量。[來源:SL709-20152.0.5]3.3敏感期生態流量ecologicalflowinsensitivetime有保護目標的河流在保護目標敏感期需要的流量(水量、水位)及其過程,為維持河流生態系統中某些組分或功能在特定時段對于流量及其過程的需求。[改編自:SL/T712-20212.0.4]3.4生態保護目標protectiontargetsofecology在一定時期內,為了保護生態系統的結構、功能和生態服務,維護生態平衡,維持生物多樣性,促進生態系統的可持續發展,而設定的具有明確性、可衡量性和可實現性的具體目標。3.5水文情勢flowregime水文變量和水文現象等各種水文要素時空變化的態勢和趨勢。在生態水文學中常用以下3具有生態學意義的要素表示:流量、頻率、發生時機、延續時間、流量變化過程和水位變化過程等。[來源:SL709-20152.0.4]3.6水文-生態響應關系flow-ecologyrelationship水文要素的變化(如降水、蒸發、徑流、水位、流量等)與生態系統各組成部分(包括生物群落、生態過程、生態系統結構與功能等)之間相互作用、相互影響所呈現出的對應聯3.7水生態系統aquaticecosystem在一定的空間和時間范圍內,在各種水生生物、水生生物群落與其無機環境之間,通過能量流動和物質循環而相互作用的統一整體。3.8生態流量保證率ecologicalflowguaranteerate在一定時段(如多年、多年月平均等)內,河流實際流量等于或大于生態流量的時間概率或歷時百分比。4技術路線4.1基本任務在資料收集整理和現狀補充調查的工作基礎上,確定河流類型,篩選河流的生態保護目標,量化水文-生態響應關系,確定生態流量,從河流水文變化、生態保護目標保護情況以及水環境狀況等方面進行生態流量效果評估,滾動修正生態流量,為河流生態流量適應性管理、水資源保護與修復等提供支撐。4.2評估原則1)科學性原則以河流生態水文機理為基礎,優先采用水文-生態響應關系或本地化實驗/調查成果;無資料地區須給出參數移植或類比依據,保證計算方法和評估指標可追溯、可驗證。42)差異化原則按照河流分類體系,分別確定生態保護目標、敏感時段及關鍵水文要素。3)目標導向原則以維系或恢復河流生態系統結構和功能、保障生物多樣性為核心目標,流量閾值、監測指標及達標判定均須滿足保護目標。4)可操作性原則計算方法、數據需求與監測評估應充分考慮地方管理能力和經濟條件,優先采用常規水文、水質及生物監測指標,確保長期可持續運行。4.3工作流程不同類型河流生態流量計算與效果評估的工作流程包含:——資料收集與調查分析;——河流分類原則和分類體系;——河流生態保護目標篩選與確定;——水文-生態響應關系構建方法;——河流生態流量確定;——河流生態流量效果監測與評估。不同類型河流生態流量計算與效果評估工作的技術路線按圖4.1執行。圖4.1不同類型河流生態流量計算與效果評估工作流程圖55資料收集與調查分析5.1一般規定5.1.1應收集的基本資料包括河流背景資料、水文水資源資料、水環境資料、水生生物資料5.1.2應充分結合行政區劃、水資源分區、水功能區劃、主體功能分區等規劃、研究成果和歷史監測數據確定資料收集范圍和深度,涵蓋各類敏感保護目標,綜合考慮上下游和干支流的影響;應反映河流(流域)現狀和歷史演變,涵蓋河流重要的涉水敏感區域。5.1.3應對資料進行代表性、可靠性和一致性分析。5.2資料收集5.2.1河流背景資料應包括:a)河流所在地理位置、流域面積、河流水系分布、水資源開發利用狀況、土地利用狀況等;b)河流長度、比降、河流地形地貌特征、重點點位橫斷面、河床底質、河岸形狀等;c)河流上各類水利工程建設與運行情況,所在流域綜合規劃、水資源保護規劃、防洪規劃、河湖長制“一河一策”方案等水利相關規劃資料。5.2.2水文及水資源資料應包括:a)所在河流水文站氣象降水、蒸發等基本資料,長序列實測流速、水位、流量系列,長序列還原水位、流量系列等;b)河流上各類型取水口位置、規模、取水過程,河道中的生態用水情況等。5.2.3水環境資料應包括:a)所在河流水環境相關規劃,水功能區劃、水環境保護目標及分布、國(省)控制斷面分布及水質目標等;b)水質資料,河流主要污染物、單站歷年水質實測數據,沉積物污染數據和污染源歷史和現狀分布數據等。5.2.4水生生物資料應包括:a)生態環境敏感保護目標,珍稀、瀕危、特有物種名錄,各級自然保護區、水產種質資源保護區、濕地公園等生態敏感與脆弱區等基本情況;b)所在河流的浮游植物、浮游動物、大型底棲無脊椎動物等水生生物類群的組成、密6度、生物量、時空分布特征、生物多樣性等相關指標研究成果和關鍵物種水文需求等;c)所在河流魚類的物種組成、數量、資源時空分布,魚類的產卵場、索餌場、越冬場及遷徙通道等重要生境的分布及特征,漁獲量,關鍵物種水文需求等;d)河流歷史生態功能定位,歷史水生生物物種資料,水生入侵物種的種類、組成、數量、時空分布特征,水文需求等。5.2.5社會經濟及歷史文化資料應包括:a)河流水系范圍內的行政區分布、人口、產業結構等社會經濟發展情況;b)涉水歷史文化、民俗民風、水系景觀等。5.3調查分析5.3.1應根據需要開展必要的調查。可通過實地勘察、典型調查與監測等方式進行,調查工作應符合相應規范和標準的要求。5.3.2無水文水資源資料河流或缺水文水資源資料河流,應調查收集鄰近流域(區域)或水文氣象相似流域(區域)水文資料、流域(區域)綜合分析圖表、相關研究資料等成果。必要時應補充監測河流流速、水位、水量等數據,監測按照GB50179、SL/T196規定執行,監測點位應與生物監測點位匹配。5.3.3無水質資料河流或缺水質資料河流,應補充監測河流水質指標,監測按照GB3838規定執行,監測點位應與生物監測點位匹配。5.3.4無水生生物資料或水生生物資料缺乏河流,應根據河流現狀調查分析下列內容:a)浮游植物、浮游動物、大型底棲無脊椎動物、水生植物等水生生物類群組成、密度、分布、生物量,監測按照HJ1215、HJ1295、HJ710.12等規定執行,分析優勢度指數、多樣性指數、均勻度等,存在水華的河流應重點監測藻類指標,監測時間應集中在藻類爆發時期;b)魚類的種類組成、數量、資源時空分布,魚類的產卵場、索餌場、越冬場及遷徙通道等重要生境的分布及特征,監測按照SC/T9429、SC/T9102.3、HJ1295等規定執行。5.3.5社會經濟及歷史文化資料補充調查分析應包括涉水社會經濟、文化景觀種類、數量、特點、空間關系、觀賞方式、水系連通方式、水文水資源需求和水力需求等,調查方式包括遙感分析、走訪和問卷調查等。5.3.6應對監測資料與現有資料進行整理,并進行合理性分析。6河流分類原則和分類體系76.1一般規定6.1.1應以流域或區域的自然稟賦條件為基礎,參考經濟社會特點,以水生態系統的保護、修復為目標,結合現狀河流水生態環境本底狀況進行河流分類。6.1.2應在資料收集的基礎上,并通過歷史資料對比或流域調查等方法,結合河流的功能定位,確定河流類型。6.1.3河流類型應反映河流功能定位,一條河流可以包括幾種河流類型。6.2河流分類原則6.2.1河流分類應優先體現河流水生態功能。6.2.2河流分類應體現河流生態流量計算的可操作性和便利性。6.2.3河流分類應按照1級分類指標為保護目標類型,2級分類指標為河流生態水文特征差異的原則劃分。6.3河流分類體系6.3.1河流按照保護目標不同可分為具有水生態保護目標型河流、具有水質保護目標型河流、無明確保護目標型河流三類。6.3.2具有水生態保護目標型河流按照保護目標的等級分為3類:a)高優先級生態目標河流。河流中含有《中國瀕危動物紅皮書》中規定的野生絕跡、絕跡和瀕危保護等級的水生生物;含有《中國物種紅色名錄》中規定的野生滅絕、絕跡、瀕危保護等級的水生生物;含有《國家重點保護野生動物名錄》中規定的一級保護水生動物;b)中等優先級生態目標河流。河流中含有《中國瀕危動物紅皮書》中規定的漸危、稀有保護等級的水生生物;含有《中國物種紅色名錄》中規定的易危和稀有保護等級的水生生物;含有在《國家重點保護野生動物名錄》中規定的二級保護動物。河流處于重要自然景觀分布區或河流承擔景觀娛樂功能,需水流維持獨特的涉水自然景觀;c)低優先級生態目標河流。河流中含有《中國瀕危動物紅皮書》規定的易危保護等級的水生生物;含有《中國物種紅色名錄》中規定的未定保護等級的水生生物;河流歷史上或現狀具有重要生態功能定位,河流中分布有經濟物種和特色物種的產卵場、索餌場、越冬場、洄游通道、棲息地等。6.3.3具有水質保護目標型河流,河流存在水質污染,水質不達標。6.3.4無明確保護目標型河流分為2類:a)季節型河流。河流流量具有季節性變化特征;有自然斷流現象,無特殊保護物種;8b)常流型河流。河流常年有水。河流無特殊或重要地理特征或處在重要地理位置,無特殊保護物種。7河流生態保護目標篩選與確定7.1一般規定7.1.1應按照流域、區域相關規劃和流域環境管理的有關要求,結合區域經濟社會發展及其對河流生態流量的需求,根據河流水生態保護的相關要求和河流的開發利用現狀,合理確定河流生態保護目標。7.1.2河流生態保護目標應根據河流類型、工程性質、水文分期合理確定。7.1.3河流可有一個以上的生態保護目標,且生態保護目標隨河流的生態恢復狀況變化。7.2河流生態保護目標確定依據7.2.1國家或地方法律法規已確定并提出需要優先保護的生態目標(含白皮書中規定的物種名錄、優先保護區)是確定河流生態保護目標的依據之一。7.2.2依據生態系統中主要水生生物群落結構及其生態功能的分析,基于其優勢度、對生態系統的指示性,確定河流生態功能的重要性。7.2.3依據河流(河段)主要生態服務功能的用水需求和現狀滿足程度,如飲用水源區、景觀娛樂用水區、農業灌溉區等不同的功能區,確定保護目標。7.2.4已有保護對象的河流,應結合實地勘察、典型調查與補充監測等水生態狀況調查資料,統籌考慮河流生態環境功能和河道內、外用水需求、水文現狀,確定河流生態保護目標。7.3河流生態保護目標確定原則7.3.1河流生態保護目標應符合以下條件之一:a)重要物種或生境對水文情勢變化敏感;b)重要物種或生境對水力學要素有明確要求;c)社會服務功能或生態功能受特定水文情勢影響。7.3.2依據相關法律法規,明確河流(河段)的水功能定位,確定重點保護河段。7.3.3結合已有河流生態資料,必要時可補充水生生物多樣性調查,參考珍稀瀕危物種名錄,確定優先保護的物種。7.3.4基于河流生態資料,確定河流水生生物多樣性狀況,分析群落結構特征,參考生態系統演替和演化等特征,確定需保護的重要優勢物種。97.3.5結合供水、景觀娛樂服務、水質凈化、水產品供給等分析河流的生態服務功能,確定因水量或流量導致的生態服務功能發揮的短板,確定保護類型。7.3.6生態保護目標表征指標包括:a)維持水生生物性狀、物種多樣性、功能特性等指標;b)水質、水量、河床形態等系統狀態指標;c)河流自凈功能、調節功能、文化功能等社會服務功能指標。8水文-生態響應關系構建方法8.1一般規定8.1.1應針對河流的生態保護目標進行水文-生態響應關系分析。8.1.2水文-生態響應關系可分為定性響應關系和定量響應關系,具備條件時應優先構建定量響應關系。8.1.3應對構建的水文-生態響應關系進行合理性分析。8.2水文特征分析8.2.1具有水生態保護目標型河流宜采用天然徑流系列和實測徑流系列分析河流基準期和變化期的水文特征,數據尺度以日尺度為宜,數據系列長度應不少于20年為宜。8.2.2已有資料不能滿足長序列水文特征分析要求時,應根據SL/T278、SL/T712等相關技術標準規定插補延長,或通過建立水文模型,模擬生成河流的天然和現狀日流量過程。河流應采取兩種以上方法進行插補延長,綜合比選確定采用值,并從徑流系數、徑流模數和上下游水量平衡等方面進行合理性檢查。8.2.3水文特征分析應涉及天然或現狀水文變化的所有范疇,包括流量大小、頻率、發生時機、延續時間、流量過程,宜計算日平均流量以及洪峰流量序列數據,以得到與生態有關的水文指標。8.2.4應使用特定軟件確定特定區域內河流的水文基準期,評估統計意義上顯著的水文指標在變化期較基準期的變化程度,評價過去和未來可能出現的水文變化。8.2.5當河流不具備長系列水文變化特征分析條件時,至少應包括多年平均流量、枯水徑流或斷流特征分析。8.2.6河流內存在支流匯入時,應分析支流匯入點與生態流量控制斷面的相對位置,并統計分析匯入支流的水文特征參數。8.3生態特征分析8.3.1應分析河流生態系統的現狀及存在的主要問題,包括河湖健康狀況、水生生物資源、生物完整性等,分析方法可參考SL/T793,SL/T800和HJ710。8.3.2當生態保護目標為水生生物物種時,應分析物種的數量、空間分布、優勢種等生態指標,明確主要影響因素。8.3.3當生態保護目標為生態功能時,應分析具體生態功能特點,年內和年際變動以及主要影響因素。8.3.4社會服務功能應作為特殊生態特征進行分析,必要時可用指標表征社會服務功能,量化社會服務功能的大小。8.3.5水質應作為特殊生態特征進行分析,明確水質指標年內和年際變動、易超標指標。8.4響應關系構建8.4.1宜分析天然水文情勢對維持河流生態系統完整性的生態學意義,以及對河湖生態系統演變的驅動機制。8.4.2宜分析水文情勢改變對河流生態系統穩定性和脆弱性的影響。8.4.3對于難以構建定量水文-生態響應關系的河流,宜采用定性的水文-生態響應關系,可采用專家經驗結合已有成果綜合確定。8.4.4定量水文-生態響應關系可采用室內實驗模擬、室外原位實驗方式獲取。8.4.5定量水文-生態響應關系包括以下幾種形式:a)生態指標與水文指標的量化響應關系;b)生態指標變化與水文指標變化的量化響應關系;c)滿足水生生物某些關鍵生活史或棲息地等的水力學或水文指標閾值或發生頻次;d)維持某些生態功能的水力學指標、水文指標閾值或發生頻次。9河流生態流量確定9.1一般規定9.1.1河流生態流量應包括生態基流和敏感期生態流量兩個組分,一般無明確保護目標型河流可只計算生態基流。9.1.2應針對受人類活動影響且可調控的河流進行生態流量計算,河流生態流量總水量不應超過河流天然徑流量。9.1.3河流生態流量可根據河流水文條件和生態保護目標特點以流量、水量、水位或水文過程表征。9.1.4應綜合考慮河流類型、生態保護目標、河流干支流特點以及控制斷面的影響范圍,確定河流生態流量計算范圍。9.1.5河流生態流量應選擇控制斷面作為計算節點,控制斷面的確定應結合水文、生態數據,以及生態保護目標綜合確定。9.1.6生態流量計算方法宜在本文件附錄A中選取,并應符合本文件附錄A的規定。9.2生態基流計算9.2.1生態基流宜用流量表征,開發利用程度高,無支流匯入、長期斷流河流的生態基流宜用水量表征,平原河網地區河流的生態基流宜用流量或水位表征。9.2.2河流控制斷面的生態基流計算方法,應根據河流的類型、現有資料、生態保護目標、水文-生態響應關系、管理需求綜合確定。9.2.3生態基流確定應明確計算時間尺度,時間尺度以日尺度為宜。9.2.4應針對規劃河段重要控制斷面,選擇符合地區實際的方法分析計算生態基流,結合水文特點、工程調控能力等因素,確定生態基流的設計保證率,對水資源豐沛、工程具備調控能力、具有水生態保護目標型河流,生態基流設計保證率宜設定為100%;對于水資源緊缺、無工程調控能力、無明確保護目標型河流,生態基流設計保證率可適當降低。9.2.5具有水生態保護目標型河流生態基流計算應符合下列要求:a)高優先級生態目標河流宜采用以整體法和棲息地法為主,以水文學法和水力學法為輔綜合計算,其中數據資料較全、大型河流應優先采用整體法計算,重點針對重要物種生活史全過程的最低水文需求,生態基流設計保證率應達到100%;b)中等優先級生態目標河流宜采用以棲息地法為主,以水文學法和水力學法為輔綜合計算,重點針對重要物種棲息、繁殖或某類特殊行為模式、景觀功能維持所需的最低水文需求,生態基流設計保證率應達到90%;c)低優先級生態目標河流宜采用以棲息地法或水力學法為主,以水文學法為輔綜合計算,重點針對經濟物種和特色物種的產卵場、索餌場、越冬場、洄游通道、棲息地或生態功能維持所需的最低水文需求,生態基流設計保證率應達到90%。9.2.6具有水質保護目標型河流宜將水體基本自凈能力維持所需的流量或水位作為河段的生態基流,可結合工程下游河段特征和代表斷面與概化后污染源的位置關系,采用GB/T25173計算納污能力的設計水文條件作為生態基流。9.2.7無明確保護目標型河流生態基流計算應符合下列要求:a)季節型河流宜采用水文學法計算,針對豐、平、枯特點,分季節或水期計算確定生態基流,存在斷流的河流,可只計算分析非斷流期的生態基流,宜采用剔除零值項的天然徑流系列為計算依據;b)常流型河流宜采用水力學法或水文學法計算,應保證河道常年有水,重點針對維持河道基本形態所需的最低水文需求,生態基流設計保證率應達到90%。9.2.8水文資料系列少于20年的,可采用近10年最枯月平均流量(水位)法、原型觀測法等方法綜合確定生態基流。也可選取河流同一流域、相近流域或自然地理特征及生態環境相似的水文站作為參證水文站,采用水文比擬法確定生態基流。9.2.9應注意各種生態基流計算方法的特點和限制條件。應注意河流大小的差異、氣候和河床形態的差異。9.3敏感期生態流量計算9.3.1敏感期生態流量宜優先采用流量表征,河岸帶植被或魚類產卵刺激可用特殊水文事件發生頻次表征,平原河網地區河流的可用水位表征。9.3.2當河流涉及到兩種以上保障目標時,應分別計算控制斷面不同保障目標的敏感期生態流量,并按照取外包線的方法確定河流的敏感期生態流量。9.3.3具有水生態保護目標型河流,敏感期生態流量的敏感期應根據保護目標確定,包括河岸帶重要植物水分臨界期,珍稀特有魚類的繁殖期等。9.3.4具有水生態保護目標型河流敏感期生態流量應結合水文-生態響應關系,計算應符合下列要求:a)高優先級生態目標河流宜優先采用整體法進行計算,結合棲息地法、水文學法或水力學法綜合計算,重點針對重要物種生命史全過程的適宜的水文需求;b)中等優先級生態目標河流宜采用以棲息地法為主,結合水文學法或水力學法綜合計算,重點針對重要物種棲息、繁殖、某類特殊行為或景觀功能模式維持的適宜水文需求;c)低優先級生態目標河流宜采用棲息地法或水力學法,結合水文學法綜合計算,重點針對經濟物種和特色物種的產卵場、索餌場、越冬場、洄游通道、棲息地、生態功能或某類行為模式維持所需的適宜水文需求。9.3.5具有水質保護目標型應根據水功能區劃或水環境功能區劃確定河流的水質目標,或結合河流中某些物種某一時期生存繁殖所需要的水質條件,將滿足這一類水質條件或水質目標的水文條件作為敏感期生態流量。9.3.6無明確保護目標型河流生態流量計算應符合下列要求:a)季節型河流宜采用水文學法計算,如RVA法、Tessman法、月流量變動法、基本流量法、Lyons法等,分水期(豐水期、平水期和枯水期)以改善河流生態狀況為目標設定敏感期生態流量;b)常流型河流宜采用水文學法或水力學法綜合計算,可采用蒙大拿法、流量歷時曲線法等,應以改善河流生態狀況為目標設定敏感期生態流量。9.4計算結果合理性分析9.4.1當河流內水量條件較好或調度能力較強時,應有目的性、針對性的還原天然狀態。9.4.2河流生態流量的計算結果應采用兩種以上計算方法,對計算成果進行分析對比,當計算方法得出的結果差異較大的時候,應對計算方法的適用性、合理性和計算過程進行分析檢9.4.3應基于典型水文控制站基準期的流量過程,結合流域區域水資源配置方案、工程措施、社會用水情況和氣候條件,設置取用水情景,分析河流生態流量計算結果的可達性,根據可達性及保障效果,優化控制斷面生態流量。10河流生態流量效果監測與評估10.1.1生態流量監測與評估應當與河流已開展的監測與評估一致,參照河流的生態保護目標和河流水文、水環境和生態本底狀況等選擇評估指標。10.1.2生態流量監測與評估應當采用定量方法進行描述和分析。10.1.3應根據生態流量監測與評估結果修正河流生態流量計算結果。10.2監測10.2.1生態流量監測對象應包括控制斷面生態流量泄放過程和生態保護目標狀態,涵蓋水文監測、水環境監測和水生態監測,監測標準按照GB3838、GB50179、SL/T58和SC/T9102.3執行。10.2.2生態流量監測站點布設充分利用河流已有的相關監測基礎條件,兼顧經濟、安全、便利等因素,水文監測、水生態監測、水環境監測布點應具有控制性、代表性和一致性。10.2.3生態流量監測要素設置應符合以下規定:a)水文監測要素宜選取水位、流速、流量、水文、泥沙等;b)水環境監測要素宜選取水質、鹽度等;c)水生態監測要素宜選取浮游動物、浮游植物、魚類、大型底棲無脊椎動物的種類、分布、優勢種、生物多樣性指標等。10.2.4生態流量監測頻次設置應符合以下規定:a)水文監測中水位、流量監測宜1小時1次;b)水環境監測頻次可根據河流水環境狀況綜合確定,原則上每月1次;c)水生態監測頻次應根據生態流量保障對象特點綜合確定,原則上每年不少于1次。10.2.5生態流量監測數據應及時上傳,及時匯編,進行系統整理。10.2.6當河流發生重大水污染事件、重大水生態災害或洪旱災害后,宜增加監測頻次,調整監測要素。10.3生態流量效果評估10.3.1生態流量效果評估應從生態流量保證率、水環境改善、水生態修復三個方面開展評估,評估指標宜參考附錄B選取。10.3.2效果評估分析步驟如下:a)確定效果評估指標的最低標準值要求;b)根據保護目標確定效果評估指標的目標值;c)計算實測指標與目標值的偏離程度;d)當實測指標大于等于目標值時,評估結果為“良好”;當實測指標介于目標值與最低標準值之間時,評估結果為“一般”;當實測指標小于最低標準值時,評估結果為“差”。10.3.3不同類型河流生態流量效果評估應符合以下要求:a)所有類型河流均需評估生態流量保證率,其中生態基流的保證率應與設計保證率對b)具有水生態保護目標型河流應系統評估河流的水環境改善、水生態修復狀態;c)具有水質保護目標型河流應系統評估河流的水環境改善狀況,可依據河流基礎設施狀態和人員經費情況,增加水生態修復評估內容;d)無明確保護目標型河流可依據河流基礎設施狀態和人員經費情況,增加水環境改善和水生態修復評估內容,季節型河流還應對比分析河流現狀節律與自然節律的偏離程度。10.3.4當生態流量表征指標為流量或水位時,生態流量保證率按公式(1)計算:式中:Efl—表征指標為流量或水位時的生態流量保障率(%);n—評估期內滿足生態流量保障目標的時間,尺度與生態流量泄放方案匹配;N—評估期總時間,尺度與生態流量泄放方案匹配。10.3.5當生態流量表征指標為水量時,宜采用水量百分比法,按公式(2)計算::式中:Eq—表征指標為水量時的生態流量保證率(%);q—評估期內河流來水總量,單位為立方米(m3Q—評估期內確定的生態流量值,單位為立方米(m3)。10.3.6當河流生態流量保證率不達標時,應具體分析生態流量保證率不達標的原因,評估生態影響,提出相應的保障措施。10.3.7河流水環境改善評估應對比分析實施生態流量保障措施前后同一時段河流水環境指標,如水質達標率、水體自凈能力等,優化水文和水環境響應關系曲線。10.3.8當評估結果為水環境改善效果為“差”時,應綜合分析生態流量對水環境改善作用以及效果未能達到目標的原因。10.3.9水生態修復評估應符合以下要求:a)水生態修復影響評估應結合監測數據,宜采用生態機理分析法、類比分析法和對比分析法進行評估;b)水生態修復影響評估應結合制定生態流量時考慮的生態指標,宜分析其動態變化,預測其變化趨勢;c)具有水生態保護目標型河流應重點分析實施生態流量保障措施前后保護物種數量、生活史、生境變化,宜分析河流中的生物多樣性指標、優勢類群時空分布特征變化,宜分析河流生態系統結構和功能的變化等。10.3.10當水生態評估結果為“差”時,應綜合分析生態流量對水生態修復的作用及未能達到保護目標要求的原因,優化水文-生態響應關系。10.3.11河流生態流量計算結果執行5年后,應結合生態流量監測與評估結果,對生態流量方案進行系統性的修正,當發生重大水污染事件、重大水生態災害、重大洪旱災害或河流生態流量連續3年不達標后,應提前啟動滾動修正程序。附錄A(資料性)生態流量計算方法河流生態流量計算方法包括水文學法、水力學法、棲息地法和整體法四類。河流生態流量計算參考方法見表A.1。序號方法名稱方法分類數據需求適用河流類型1蒙大拿法(TennantMethods)水文學法長序列(≥10年)天然年流量數據常流型河流、低優先級生態2流量歷時曲線法(FlowDurationMethods)水文學法長序列(≥30年)天然月流量數據常流型河流3RVA法(RangeofVaribilityApproach)水文學法長序列(≥20年)天然日流量數據季節型河流、低優先級生態4近10年最枯月平均流量(水位)法水文學法近10年實際月平均流量、月平均水位或徑流量常流型河流5水質模型法水文學法水質、流量數據具有水質保護目標型河流6最小稀釋流量法水文學法水質、流量數據具有水質保護目標型河流77Q10法水文學法長序列天然日流量數據常流型河流8Smakhtin法水文學法長序列天然月流量數據常流型河流9Q90-Q50法水文學法長序列(≥30年)天然日流量數據常流型河流Tessman法(改進的蒙大拿法)水文學法長序列天然月流量數據季節型河流月流量變動法(VMF法)水文學法長序列天然月流量數據季節型河流Texas法水文學法長序列天然月流量數據季節型河流Lyons法水文學法長序列天然月流量數據季節型河流NGPRP法水文學法長序列天然(≥30年)年流量數據常流型河流基本流量法逐月最小生態徑流法水文學法水文學法長序列天然(≥30年)日流量數據長序列天然(≥30年)月流量數據季節型河流常流型河流水文比擬法水文學法相似流域的水文數據無明確保護目標型河流序號方法名稱方法分類數據需求適用河流類型濕周法水力學法現場調查不同斷面濕周、流量數據常流型河流、低優先級生態R2-CROSS法水力學法實測河寬、水深、濕周、流速數據常流型河流、低優先級生態20生態水力學法水力學法實測水深、流速、河寬、濕周等水力參數低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流21RCHARC法水力學法實測水深、流速、河寬、濕周等水力參數低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流22Basque法水力學法實測水深、流速、河寬、濕周等水力參數、生物調查數據低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流23生態水力半徑法水力學法實測水深、流速、河寬、濕周等水力參數低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流24IFIM法棲息地法流速,最小水深、底質、水溫、溶解氧、總堿度、濁度、透光度等生態水文數據低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流25PHABSIM法棲息地法魚類調查、地形、水文等數據低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流26UW法棲息地法生物調查、河道地形、流速、水深等數據低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流27WUW法棲息地法生物調查、河道地形、流速、水深等數據低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流28生物空間最小需求法棲息地法魚類調查、流量等數據低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流29流量事件法棲息地法長序列天然、實際日流量、生物調查等數據低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流30水生生物量法棲息地法魚類調查、水質、流量數據低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流BBM法整體法水文、水質、地形、生物調查數據中等優先級生態目標河流、高優先級生態目標河流32DRIFT法整體法水文、水質、地形、生物調查數據中等優先級生態目標河流、高優先級生態目標河流3334HEA法ELOHA法整體法整體法水文、水質、地形、生物調查數據水文、水質、地形、生物調查數據中等優先級生態目標河流、高優先級生態目標河流中等優先級生態目標河流、高優先級生態目標河流A.1.水文學法a.計算方法。蒙大拿法建立了河流流量和水生生物、河流景觀及娛樂之間的關系,見表A.1.1。它將年平均流量的百分比作為生態流量。棲息地等定性描述推薦的流量標準(占年平均流量百分比,%)一般用水期(10月至次年魚類產卵育幼期(4月~9月)最大200200最佳流量極好4060非常好50好2040開始退化的30差或最小極差<10<10蒙大拿法需收集目標河流斷面至少10年以上的日流量數據,計算多年平均流量(MeanAnnualFlow,MAF),根據棲息地的保護等級選擇對應百分比計算生態流量,計算公式為:Q=MAF×推薦百分比蒙大拿法適用于水文資料較全的常流型河流或低優先級生態目標河流。1.2流量歷時曲線法將流量數據按從大到小排序,計算各流量對應的累積頻率(即流量≥某值的概率)。以流量為縱軸、累積頻率為橫軸繪制流量歷時曲線,劃分不同保證率區間(如高流量、中流量、低流量區)。Qp的頻率P可取90%,也可根據需要作適當調整。Q90一般為枯水流量指數,是水生棲息地的最小流量。流量歷時曲線法適用于水文資料較全的常流型河流。RVA法是最常用的水文指標變化范圍法,其目的是提供河流系統與流量相關的生態綜合統計特征,識別水文變化在維護生態系統中的重要作用。RVA法主要用于確定保護天然生態系統和生物多樣性的河道天然流量的目標流量。從流量數據中提取33個水文改變指標(IHA),涵蓋流量大小、頻率、持續時間、變化率及時機等五類,如最小1日流量、月平均流量、高低脈沖頻率等。以人類活動干擾前的天然流量數據為基準,計算各IHA指標的第25%~75%分位數作為閾值范圍(RVA目標范圍)。計算水文變動范圍,設定一定范圍內的閾值為生態流量。RVA法適用于水文資料較全,有日尺度數據的季節型河流、低優先級生態目標河流。1.4近10年最枯月平均流量(水位)法缺乏長序列水文資料時,可用近10年每年最枯月平均流量、月平均水位或徑流量的最小值作為生態基流。近10年最枯月平均流量(水位)法適用于常流型河流。1.5水質模型法基于質量守恒原理,通過建立水質模型來模擬污染物在水體中的遷移、轉化過程。在確定水質目標(如特定污染物的濃度標準)后,通過調整流量參數,使模型輸出的水質結果達到標準,從而確定滿足水質達標的生態流量。水質模型法適用于具有水質保護目標型河流。1.6最小稀釋流量法當存在點源污染排放時,需要一定的流量來稀釋污染物,使其在混合后的濃度達到水質標準。計算方法為:式中:Qd為所需的稀釋流量,單位為立方米每秒(m3/s);Qp為點源污染排放流量,單位為立方米每秒(m3/sCp為點源污染排放濃度,單位為毫克每升(mg/LCs為水質標準規定的污染物濃度,單位為毫克每升(mg/L);Cb為背景污染物濃度,單位為毫克每升(mg/L)。最小稀釋流量法適用于具有水質保護目標型河流。1.77Q10法7Q10法采用90%保證率最枯連續7d的平均水量為河流最小流量設計值,宜按下式計算:式中:Q為計算河段最小設計流量,單位為立方米每秒(m3/sQi為第i個代表斷面90%保證率最枯連續7天的平均流量,單位為立方米每秒(m3/s)。7Q10法適用于常流型河流。1.8Smakhtin法將計算時間序列分成枯水月份和豐水月份,其中枯水月份(月均流量≤年均流量Q90;豐水月份(月均流量>年均流量0~0.2)×年均流量。Smakhtin法適用于常流型河流。1.9Q90-Q50法將計算時間序列分成枯水月份和豐水月份,其中枯水月份(月均流量≤年均流量Q90;豐水月份(月均流量>年均流量),Q50。該方法計算結果與河流流量的年內變異程度相關,一般的,計算結果在常流型、年內變異小的河流偏高,在季節型、年內變異大的河流偏低。Q90-Q50法適用于常流型河流。1.10Tessman法(改進的蒙大拿法)將計算時間序列分成枯水月份、豐水月份和平水月份。其中枯水月份(月均流量≤0.4×年均流量月均流量;豐水月份(月均流量>年均流量0.4×月均流量;平水月份(0.4×年均流量<月均流量≤年均流量),0.4×年均流量。Tessman法適用于季節型河流。1.11月流量變動法(VMF法)將計算時間序列分成枯水月份、豐水月份和平水月份。其中枯水月份(月均流量≤0.4×年均流量0.6×月均流量;豐水月份(月均流量>0.8×年均流量0.3×月均流量;平水月份(0.4×年均流量<月均流量≤0.8×年均流量),0.45×月均流量。月流量變動法適用于季節型河流。確定的生態流量為特定百分比(通常考慮需求)×50%保證率下月流量值。Texas法適用于季節型河流。確定的生態流量為10月~次年2月,0.4×月中值流量;3月~9月,0.6×月中值流量。Lyons法適用于季節型河流。1.14NGPRP法該法將年份分為干旱年、濕潤年、標準年,取標準年組90%保證率流量作為最小流量,NGPRP法適用于氣候變化較大區域的常流型河流。1.15基本流量法該法是根據河流流量變化狀況確定所需流量,具體方法是根據平均年的1、2、?、100天的最小流量序列,計算1和2、2和3、?、99和100點之間的流量變化情況,將相對流量變化最大處點的流量設定為河流所需基本流量。該法計算容易,能反映出年平均流量相同的季節性和非季節性在生態流量上的差別。基本流量法適用于季節型河流。1.16逐月最小生態徑流法逐月最小生態徑流法是將最小生態流量逐月計算,逐月最小生態徑流法適用于水流和水質條件改變較小的常流型河流。1.17水文比擬法水文比擬法的應用需要注意參證流域和研究流域的相似性,以及數據的可靠性和代表性。水文比擬法適用于水文資料缺乏的無明確保護目標型河流。具體操作步驟如下:1)數據收集選擇一個與研究流域具有相似自然地理條件和水文特征的參證流域。參證流域應具有較長時間序列的水文觀測資料,包括流量、降水、蒸發等數據。收集參證流域的水文數據,包括多年平均流量、不同頻率的設計流量、流量歷時曲線等。同時,收集研究流域的基本水文資料,如流域面積、河道長度、坡度等。2)參證流域分析對參證流域的水文數據進行分析,確定其水文特征,如年徑流量、汛期和枯期徑流量、徑流年內分配等。根據參證流域的水文數據,建立流量與其他水文要素(如降水、蒸發)之間的關系。3)生態流量計算根據參證流域的多年平均流量和研究流域的面積,采用面積比法或其他合適的方法,計算研究流域的多年平均年徑流量。直接移用參證流域各種設計代表年的月徑流量分配比,乘以研究流域的年徑流量,得到研究流域年徑流量的年內分配。根據研究流域的生態需求和保護目標,結合計算得到的年徑流量及其年內分配,確定滿足生態需求的最小流量,即生態流量。4)結果驗證與調整對計算結果進行合理性檢查,確保生態流量的計算結果符合研究流域的實際情況和生態需求。根據實際情況和新的資料,對計算結果進行調整和優化,以提高生態流量計算的準確性和可靠性。A.2.水力學法2.1濕周法利用濕周作為水生生物棲息地指標,該方法基于以下假設:保護好臨界區域(通常為淺灘)的水生物棲息地的濕周,也將對非臨界區域的棲息地提供足夠的保護。具體步驟包括:1)確定研究河段與水文數據收集確定目標河段,收集其多年的日均或月均流量、水位、斷面形態等水文數據,時間跨度最好超過10年,以涵蓋不同水文年份的變化情況,確保數據的代表性。2)計算濕周濕周是指河流過水斷面的濕周,即過水斷面的周長。根據收集到的水位和斷面形態數據,計算不同流量下的濕周。濕周與流量呈非線性關系,初始階段流量增加濕周增長較快,達到一定值后增長趨緩。3)繪制濕周-流量關系曲線以濕周為縱坐標、流量為橫坐標,繪制散點圖并擬合關系曲線。曲線通常先陡后平,拐點位置即為濕周變化顯著減緩的起始點。拐點不明顯時,可采用80%濕周率(某個流量對應的濕周占多年平均流量對應濕周的百分比)對應的流量,作為生態基流。4)確定生態流量拐點對應的流量即為河流的最小生態流量。在此流量下,繼續增加流量對濕周的貢獻變小,說明河道內的水生生態系統已得到一定程度的滿足,流量的邊際生態效益降低。濕周法適用于河道形態相對穩定、水流受河道邊界控制明顯的無明確保護目標型河流或低優先級生態目標河流。2.2R2-CROSS法R2-CROSS法以河流平均水深、流速及濕周率等水力生境參數評估魚類生境狀況,可用于計算分析小型河流的生態流量。水力生境參數應按下列公式計算:式中:Q為流量,單位為立方米每秒(m3/sA為過水斷面面積,單位為平方米(m2R為水力半徑,單位為米(mJ為水力坡度;n為糙率,原則上根據實測資料率定。河寬為0.3m~30.5m的非季節性小型河流水力生境參數可按表A.2.1的標準進行判別。河寬(m)平均水深(m)濕周率(%)0.3~6.3≥0.306.3~12.30.06~0.12≥0.300.12~0.1850~60≥0.3018.3~30.50.18~0.30≥0.30濕周率為某一過水斷面在某一流量時的濕周占多年平均流量對應的濕周的百分比。適用于河床形狀穩定的寬淺型河流,R2-CROSS法適用于常流型河流、低優先級生態目標河流。2.3生態水力學法以水生生物對河流水深、流速等水力生境參數及急流、緩流、淺灘、深潭等水力心態指標的要求評估河流生境狀況,可用于計算分析各類河流的水生生態流量。水力生境參數按下列公式計算:A式中:A1為上游過水斷面面積,單位為平方米(m2v1為上游斷面平均流速,單位為米每秒(m/sA2為下游過水斷面面積,單位為平方米(m2v2為下游斷面平均流速,為米每秒(m/s);H1為上游水位,單位為米(m);α1為上游動能修正系數;H2為下游水位,單位為米(mα2為下游動能修正系數;g為重力加速度,單位為米每二次方秒(m/s2hε為水頭損失,單位為米(m)。水力生境參數的計算結果宜按表A.2.2的標準進行判別。多年平均流量小于150m3/s的河流可根據天然情況適當降低評估標準。適用于河床形狀穩定的寬淺型河流,生態水力學法適用于常流型河流。生境參數指標標準最低標準累計河段長段的百分比最大水深性成熟魚類體長的2倍~3倍平均水深≥0.3m平均流速≥0.3m/s水面寬度≥30m濕周率過水斷面面積水域水面面積不同流量情況下水面面積及占枯水期多年平均流量情況下水面面積的百分比水溫適合魚類生存、繁殖水力形態指標概念界定急流Fr>1各流態的段數無較大變化,急流段累計河段長度減少小于20%緩流Fr<1注:Fr為弗勞德數。2.4RCHARC法根據水深和流速與魚類種群變化的關系,確定河流可接受的生態流量。RCHARC法適用于受人類活動影響相對較小的河流,低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流。2.5Basque法基于河流連續統概念的生物學方法,它認為河流上中游的物種多樣性隨著流量的增加而增加,該法首先是依據曼寧公式建立濕周與流量的變化關系,然后利用河流生物多樣性與濕周的變化關系確定最小和最優流量。Basque法適用于低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流。2.6生態水力半徑法該法是一種同時考慮河道信息(水力半徑、糙率、水力坡度)和維持某一生態功能所需河流流速的水力學方法,它不僅能分析魚類適宜的流速,還能確定輸沙與環境自凈的水流流速,而且可以避免像濕周法確定突變點而引起的不確定性。根據河道內滿足水生生物的流速V(基于魚類的生活習性、魚類所處的生育期、河流等級來確定,一般都為0.4~2.5)。利用n、j計算出河道過水斷面的生態水力半徑R。再用生態水利半徑R來計算過水斷面面積A,得出A于R的關系,然后計算出流量,即含有水生生物與河道斷面兩方面信息的生態流量,以此來估算出某一過水斷面一段時間的生態流量。生態水力半徑法適用于低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流。A.3.棲息地法3.1IFIM法(河道內流量增量法)河道內流量增加法(Instreamflowincrementalmethodology,IFIM)最初是20世紀70年代末由美國科羅拉多州的漁業與野生服務部和河道內流量服務小組共同提出的,主要是為了優化某個特定的重要魚類(如鮭魚)的棲息地。該方法具體步驟包括:1)數據收集收集研究區域的水文、水力學、水質、生物等相關數據,包括河流的流量、流速、水深、水溫、水質參數、水生生物種類及其棲息地偏好等信息。2)棲息地模擬根據收集的數據,建立水力學模型和生物棲息地模型,模擬不同流量條件下的水力條件和棲息地變化。常用的模型有PHABSIM(PhysicalHabitatSimulationSystem)等。3)流量與棲息地關系建立通過模擬結果,分析流量與棲息地質量之間的定量關系,確定不同生物物種在不同生長階段對流量的需求。4)生態流量計算根據棲息地質量與流量的關系,結合保護目標,確定滿足生態需求的最小流量,即生態流量。IFIM法適用于低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流。3.2PHABSIM法(自然棲息地模擬法)物理棲息地模擬模型法是IFIM法的核心模塊,通過物種棲息地偏好、水力模擬和棲息地模擬對某目標物種不同生命階段的棲息地隨流量的變化進行定量評價。方法將代表性河段或者臨界河段的斷面數據、水力模型和棲息地適宜度曲線結合起來,預測物理棲息地參數,如平均流速、水深和底質,最終計算代表棲息地條件的加權可利用面積(Weightedusablearea,WUA)。PHABSIM模擬可以求得WUA隨流量變化關系,假設WUA與魚類生物量之間有正相關關系,則可取最大WUA所對應的流量作為生態流量,對應的棲息地即可以生產最大的生物量。PHABSIM模型法基于以下假設1)水深、流速、基質和覆蓋物是流量變化對物種數量和分布造成影響的主要因素2)這些因素相互影響,共同確定河流微生境條件3)河床形狀不隨流量變化而改變;(4)WUA與物種數量之間存在一定比例關系。PHABSIM模型首先將河道斷面分隔成間隔為w的n個部分,確定每個部分的平均垂直流速(v),水位高程(h)、基質屬性(s)和河面覆蓋類型(c)等;然后調查分析指示物種對這些參數的適宜要求,繪制環境參數的適宜性曲線,根據該曲線確定每個分隔部分的環境喜好度,即水位喜好度(Sh)、流速喜好度(Sv)、基質喜好度(Ss)、河面覆蓋喜好度(Sc它們都被表示為0~1之間的值;最后計算每個斷面、每個指示物種的總生境適宜性,將其稱作權重可利用面積(WUA),見公式:式中:Ai為寬度為w、長度為兩個相鄰斷面距離的每個單元的水平面積。重復計算不同流量下的WUA,繪制成WUA~流量曲線,它能顯示出流量變化對指示物種的某個生活期的影響,代表性曲線在低流量處具有一個最大值,其常作為水資源規劃的依據而使用。PHABSIM存在一定的缺點,其基本假設WUA與魚類生物量之間有正相關關系在一些情況下可能不成立;而將所有單元的適宜性集合成單個指標即棲息地可利用面積(WUA)并沒有考慮到斷面位置信息,掩蓋了河段中斷面間的差異。PHABSIM法適用于低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流。3.3UW法(有效寬度法)建立河道流量和某個物種有效水面寬度的關系,以有效寬度占總寬度的某個百分數相應的流量作為最小可接受流量。有效寬度是指滿足某個物種需要的水深、流速等參數的水面寬度。不滿足要求的部分則為無效寬度。UW法適用于低優先級生態目標河流。3.4WUW法(加權有效寬度法)在UW法的基礎上,將一個斷面分為幾個部分,每個部分乘以該部分的平均流速、平均深度和相應的權重系數,從而得出加權后的有效水面寬度,權重參數取值范圍從0-1。WUW法適用于低優先級生態目標河流。3.5生物空間最小需求法以魚類為河道內生態系統的指示生物,從魚類對生存空間的最小需求來確定最小生態流量。由于缺乏魚類對生存空間的需求資料,該方法采用的魚類最小需求空間參數粗糙,導致方法的精度有限。生物空間最小需求法適用于低優先級生態目標河流。3.6流量事件法流量事件是在RVA理論的基礎上,由澳大利亞流域研究中心提出,以考察在一定的空間尺度上物理棲息地隨時間的變化情況。該方法通過了解流量事件對生物和地貌過程的影響,表征用于生態流量研究的流量變化性。這種方法的優點在于對生態流量的生態意義進行解釋。一個生態時間可以視為流量狀況影響地貌或者生物過程的一個離散的時間段。這些事件使利用收集多領域的專家意見選擇出來的。流量事件的一個案例是河床的干涸,它可以表征為河道濕地面積。水力學模型用于將選中的棲息地參數與流量聯系起來,接著從流量記錄中可以得出這些參數的時間序列(通常是比較當前的、天然的和未來建議流量狀況)。這些時間序列用于與這些事件的時間分布有關的統計學分析。這些分析的形式類似于對于流量記錄的分析,利用年均和局部持續時間序列來表征洪水頻率或者產生流量持續時間曲線。流量事件法適用于低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流。3.7水生生物量法魚類是河流生態系統中的頂級生物,其多樣性的變化能反映整個河流系統的健康狀況,因此可建立魚類多樣性和流量之間的相關關系,進而計算適宜生態流量。以魚類的多樣性作為評判的指標,分析魚類多樣性變化與水流條件的關系,通過建立流量與魚類多樣性的相關關系,確定滿足大部分魚類生長繁殖的河流適宜生態流量。通過歷年水文、水生生物實驗觀測,獲得魚類多樣性指數序列(d1,d2,d3…),其平均值為d,建立流量和魚類多樣性的關系D=f(Q,C)式中,Q為流量;C為對應的河流水質條件。在歷史記錄或對比試驗分析的基礎上,根據水生態系統的保護目標,確定魚類多樣性可接受的最大損失值為d*,以(1-d*d)為多樣性指數所對應的水流條件,確定為適宜生態流量。此時,水體中魚的種類多,魚類多樣性高,當低于這個條件時,敏感魚種消失,導致魚種單純,魚類生物多樣性大幅度降低,水生態系統惡化。在缺乏實測資料的條件下,以魚類生物量與流量間的關系來代替,前者采用魚類捕撈量變化來代替。水生生物量法適用于低優先級生態目標河流、中等優先級生態目標河流。A.4.整體法4.1BBM法(建筑堆塊法)南非的建筑堆塊法(BBM為將BBM法應用于某一個具體的流域,來自不同學科領域的科學家們被召集在一起。具體的工作方法如下:1)數據收集與準備,收集河流流域的地理位置、流域面積、坡度、土地利用類型等基本信息。收集氣象數據,包括降水量、蒸發量、溫度等。同時,收集河流的流量數據,如日、月、年的流量數據,以及流量過程線,這些數據可以從水文監測站獲取,若無實測數據,可利用水文模型模擬。此外,調查河流生態系統的生物多樣性和群落結構,包括魚類、水生植物、底棲生物等的種類、數量、分布和生態習性,收集關鍵生物物種的生態需水要求,如魚類的產卵期、幼魚生長階段等對流量、水位的需求。2)確定敏感期:根據生物物種的生態習性和生命周期,確定河流生態系統的生態需水關鍵期,例如,魚類的繁殖期、越冬期、索餌期等。分析不同生態需水關鍵期內生態系統對流量的需求特征,包括流量大小、持續時間、變化過程等。3)確定關鍵水文條件:選擇適合當地河流特點的水文情勢指標,如年均流量、月均流量、最小流量、最大流量、流量變化率等。根據收集的水文數據,計算各水文情勢指標的長期平均值、變差系數等統計參數。4)構建生態流量需求模型:利用統計分析或生態模型,建立水文情勢指標與生態系統關鍵要素(如生物多樣性、生物量、物種分布等)之間的定量關系,確定關鍵水文情勢閾值,即生態系統維持正常功能所需的流量條件。5)計算生態流量:根據生態需水關鍵期和生態流量需求特征,結合水文-生態關系模型,確定滿足生態系統健康需求的目標流量。可以使用多種方法計算生態流量,并進行對比分析。根據流域特點和數據情況,選擇最合理的方法確定最終的生態流量。6)生態流量的驗證與調整:在實地監測河流的生態狀況,如魚類的種類、數量、分布,水質達標率等。觀察在按照計算出的生態流量下,生態系統是否能夠正常維持其功能。根據實地驗證結果和模型模擬反饋,對生態流量的計算結果進行調整優化,以確保其合理性和可行性。7)生態流量的管理和實施:根據確定的生態流量,制定相應的管理措施,如水庫調度方案、取水限制、生態補水等。建立監測與評估體系,持續進行生態監測和評估。BBM法適用于中等優先級生態目標河流、高優先級生態目標河流。4.2DRIFT法DRIFT法由四個模塊構成。主要包括:1)生物物理模塊,全面剖析河流生態系統各組分與流量的關聯,涵蓋河流地貌形態、濕地演化等物理層面,以及水溫、溶解氧等水質因子對生物的影響。再通過實地調查、文獻綜述和模型模擬(如水文模型、生態模型等)收集相關數據,識別關鍵生態要素。運用統計分析或生態模型,構建生物與流量的定量關系模型,如魚類棲息地與流量、水位、流速等的關系曲線,進而確定不同流量條件下生態系統的響應特征。2)社會經濟模塊,著眼于河流周邊的社會因素。首先識別依賴河流資源的河濱居民和其他利益相關者,了解其用水需求、生活方式及對河流的依賴程度。其次,評估不同流量變化對河濱居民生活的影響,如低流量時居民的飲用水供應、農業灌溉、漁業捕撈等活動受到的限制,以及可能引發的健康和生計問題。同時評估流量變化對社會功能的影響,如對文化、娛樂、經濟等方面的作用。最后,綜合考慮河流的社會價值,分析流量變化對這些社會功能的影響,為生態流量的確定提供社會依據。3)情景開發模塊,基于前兩模塊的結果,構建多流量情景。利用水文模型模擬不同降水、蒸發等氣象條件下的流量過程,考慮人類活動(如水庫調度、引水、排水等)的影響,構建一系列不同流量大小、持續時間和變化過程的潛在未來流量情景。然后通過模型模擬或專家咨詢,預測每個情景下河流生態系統和河濱居民的響應結果。運用多標準分析(MCA)方法,綜合生態、社會和經濟因素,對不同流量情景進行評估和比較,篩選出滿足生態需求和社會可接受的流量情景,為生態流量的確定提供多種備選方案。4)補償經濟模塊,此模塊主要涉及經濟因素考量。根據情景開發模塊篩選出的流量情景,列出實現特定流量目標所需的補償和緩解措施,如為下游居民提供替代水源、改善水利設施、調整產業結構等,并估算相應的成本。同時評估不同流量情景下的經濟效益,包括水資源利用效益、農業灌溉效益、漁業經濟效益、旅游經濟效益等,以及生態保護效益。進行成本效益分析,權衡生態流量實施的成本與效益,分析不同流量情景的經濟可行性和成本效益比,為生態流量的實施提供經濟依據和決策支持。DRIFT法適用于中等優先級生態目標河流、高優先級生態目標河流。4.3HEA法HEA法與南非的BBM法相似,是針對澳大利亞河流提出的。這個方法要求評估整個河流系統,包括源區、河道、河岸帶、洪泛區、地下水、濕地和河口地區,其基本原則是保持河流流量的完整性、天然季節性和變化性。主要步驟包括:1)數據收集與準備收集河流流域的地理位置、流域面積、坡度、土地利用類型等基本信息。收集河流的流量數據,包括日、月、年的流量數據,

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