黄河干流生态水文效应与水库生态调度研究

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1、分类号UDC密级学号0611(X)50、砂矫衬，去军博士学位论文黄河干流生态水文效应与水库生态调度研究张洪波学科名称:水文学及水资源学科门类:工学指导教师:黄强教授申请日期:2009年4月独创性声明秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明:本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任论文作者签名:价终月了日学位论文使用

2、授权声明本人导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并已经在大学申请博士/.硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即:l)己获学位的研究生按学校规定提交印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索;2)为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。本人学位论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权西安理工大学研究生部办理。(保密

3、的学位论文在解密后，适用本授权说明)论文作者签名师签名:立丫‘·丫月了日中文摘要论文题目:黄河干流生态水文效应与水库生态调度研究学科专业:水文学及水资源研究生:张洪波签名:指导教师:黄强教授签名:摘要为了满足经济社会发展对一水资源的需求，人类对河流进行过度的攫取，导致河流生态水文系统的健康状况不断恶化。但限于科学技术发展和生态检测手段，人们尚无法实现大面积的直接观测河流生态系统的变化与演变过程。因此，如何运用科学的方法，识别引起河流健康状况恶化的主要生态水文因素，并采用有针对性的措施，逐步恢复河流的健康，是一个亚待研究的课题。本论文以黄河这一典型河流为研

4、究对象，从生态水文学角度入手，采用定量分析与系统建模相结合的方法，对黄河生态水文特征变化规律、水库对河流的影响机制、黄河生态水文指标体系、黄河干流的生态需水以及水库生态调度的基本理论与模型等方面进行研究。取得的主要成果如下:(1)通过对生态学与水文学相关关系的论述与分析，提出了河流生态水文系统的概念与内涵，初步建立了河流生态水文系统基本理论体系，对其系统内涉及的水文学与生态学的研究内容和范畴进行界定，给出健康河流生态水文系统的定义，描述了生态水文系统的基本功能、健康标志以及表征该系统状态的生态水文要素，为生态调度的研究提供了理论支撑。(2)采用Mann一

5、Kendal等多种方法对黄河干流不同断面的径流要素、洪水要素、河流泥沙要素以及河道形态要素进行统计分析，揭示了不同生态水文指标的长期演变规律、突变特性和生态系统响应过程机制，比选了造成河流生态水文系统健康恶化的关键因素，为生态水文指标体系的构建提供了科学依据。(3)从人类活动对河流生态水文系统的影响及作用机制入手，重点论证了水库运用在河流系统受损过程中的关键性作用。应用变异范围法(RVA)定量分析了不同水库运用方式对河流生态水文系统的影响及响应关系，弥补了以往定性研究的不足。通过对单一水库与梯级水库调度方式以及不同水库功能之间的对比，得出了造成河流受损的

6、水库最不利运行方式，为实施水库生态调度提供了理论依据。(4)结合黄河实际，在充分考虑调控需求洪水因素、径流丰枯差异以及指西安理工大学博士学位论文标的代表性、可操作性和获取性的基础上，构建了黄河生态水文指标体系，分7个大类，50个生态水文指标。该指标体系在结构上更完善，表征能力和针对性更强。(5)基于不同河段关键物种与流量组分、水力空间要素之间的响应关系，提出了计算河流生态需水的水位流速法。该方法可考虑关键物种在不同生命周期所需的生态功能流量与水力学指标，能确定不同断面相应物种生存所需的流量区间。将水位流速法与Tennant方法的计算结果相结合，得出了黄河

7、干流不同断面的最小生态流量过程和适宜生态流量过程，为黄河生态需水研究提供了新的思路。(6)构建了河流生态调度的基本理论体系和研究框架，包括水库生态调度的概念、内涵、基本原则和调度的类型与方式等。针对目前存在的时间尺度粗、空间尺度小以及目标藕合困难等问题，提出了解决时间和空间藕合问题的思路，建立了以天为尺度的基于流量目标和结构目标的水库多目标调度模型，并结合问题特征提出了相应的求解方法，丰富了水库生态调度研究的思路。同时，建立面向生态的梯级水库多目标中长期调度模型，采用模拟仿真技术求解，在黄河实际案例中，取得了较为合理的结果。关键词:黄河干流;生态水文效应

8、;演变规律;水位流速法;水库生态调度本研究得到了水利部公益性行业科研专项经费项目