闸坝对河流水文连续性的时空影响规律研究

Ecological regulation is the most feasible way to reduce the pressure of sluices & dams on river eco-environmental system,and it is an important measure to improve connectivity of river system network.Howerver,there is few scientific guide to ecological regulation practices in China,due to the shortage of basic research on ecological regulation.Based upon the river continuum theory,improving the river continuity is defined as the ecological target of hydraulic engineering ecological regulation in this research. Because hydrological continuity is the drive of river continuum, the spatio-temporal impact of sluice on river hydrological continuity will be studied in this research, and positive analysis will be carried out in Shayinghe river basin. The research includes 4 tasks: the first one is that quantitative model of sluice impact on river hydrological continuity will be developed based on river continuum theory and landscape connectivity theory; the second one is analyzing the impact of sluice construction on river hydrological continuity according to the real hydrological series; the third one is the spatio-temporal variation of river hydrological continuity under the influence of sluices regulation will be simulated by adopting hydrodynamic model;in the last,the law of sluice regulation impact on river hydrological continuity will be analyzed via statistical model. The quantitative relation model between river hydrological continuity and regulated stage/discharge will be developed; moreover, the quantitative relation model between the impact intensity of sluice regulation on hydrological continuity and regulated stage/discharge will also be expressed. The research results could provide quantitative scientific support for further investigation of sluice ecological regulation scheme, and it coule guide the Project of Interconnected River System Network theoretically to some extent.

生态调度是减轻闸坝等水利工程对河流生态环境胁迫最现实可行的途径，是改善河湖水系连通性的重要非工程措施；但我国在这一领域基础研究的不足，使得相关实践缺少定量的理论支撑。本项目从这一迫切需求出发，基于河流连续体理论，提出以改善河流连续性作为水利工程生态调度的生态学目标；围绕如何通过闸坝调度来改善河流连续性这一科学问题，从河流连续体的驱动性控制因子-水文连续性着手，基于河流连续体及景观连接度理论，研究适合我国多闸坝河流特点的闸坝对水文连续性时空影响的量化模型；选择沙颍河流域为实证研究区域，通过实测资料分析、水动力学数值模拟、统计建模等方法，研究多闸坝河流水文连续性的时空变化特征、以及闸坝建设与调度对河流水文连续性的时空影响规律，构建河流水文连续性、闸坝对水文连续性影响强度与闸坝调控水位/流量之间的定量关系模型。成果可为制定闸坝生态调度模式提供科学定量的依据，为河湖水系联通工程提供理论指导。

生态调度是减轻闸坝等水利工程对河流生态环境胁迫最现实可行的途径，是改善河湖水系连通性的重要非工程措施；但我国在这一领域基础研究的不足，使得相关实践缺少定量的理论支撑。本项目从这一迫切需求出发，基于河流连续体理论，从河流连续体的驱动性控制因子-水文连续性着手，研究适合我国多闸坝河流特点的闸坝对水文连续性时空影响的量化模型；选择沙颍河流域为实证研究区域，研究多闸坝河流水文连续性的时空变化特征、以及闸坝建设与调度对河流水文连续性的时空影响规律。本项目主要开展了以下4个方面的工作：（1）基于水文水动力集成的技术途径，构建了多闸坝河流水文要素时空变化模拟模型；并针对项目实证研究区-淮河流域沙颍河进行了模型的率定与验证，结果表明所建模型能很好反映闸坝调控下河流水文要素的时空变化。（2）在大量阅读国内外相关文献的基础上，针对多闸坝平原河网的特征，以空间梯度分析为核心，构建了闸控河流水文连续性的表征方法；在此基础上，提出以参数影响强度和影响距离来表征闸坝对河流水文连续性的影响。（3）以2009年5月20日建成运行的耿楼闸为研究对象，选择2007年7月1日~2008年6月30日、2010年7月1日~2011年6月30日分别作为闸坝建设前后的典型水文年，分析计算了闸坝建设前后水文连续性的时空变化，结果表明：闸坝对水位连续性的影响最为明显，其次是流速，对流量的连续性基本没有影响。闸坝建设运用前，水位、流速服从天然河段从上游到下游缓慢变小的自然规律；闸坝建设运用后，闸上下游水位出现跳跃式变化，水位梯度和流速变化规律发生反转，由建闸前的上大下小变为上小下大。（4）以阜阳闸为研究对象，选择2007年7月1日~2008年6月30日典型水文年，通过改变阜阳闸的调控水位，分析计算了5组闸坝调控情景下河流水文连续性的时空变化，结果表明：闸坝调度模式的变化主要对闸上河段的水文连续性产生影响；时间上，闸坝调度模式变化对水文连续性的影响，非汛期大于汛期。