R2～Cross模式下河道生態(tài)棲息地模擬

（貴州廣播電視大學(xué)，貴州貴陽(yáng)，550004）

R2～Cross模式下河道生態(tài)棲息地模擬

陳海燕

（貴州廣播電視大學(xué)，貴州貴陽(yáng)，550004）

本文用R2～Cross法研究大渡河干流上游下段金川水電站的生態(tài)需水量，并將魚(yú)類(lèi)三場(chǎng)模擬結(jié)果做了簡(jiǎn)單介紹。

R2～Cross模式；棲息地；魚(yú)類(lèi)三場(chǎng)模擬結(jié)果

1　國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

生態(tài)環(huán)境需水量的研究工作最早是在國(guó)外開(kāi)展的，國(guó)外對(duì)生態(tài)環(huán)境需水的研究主要集中在河流生態(tài)系統(tǒng)，一般使用最小流量或最佳流量術(shù)語(yǔ)。對(duì)其他生態(tài)系統(tǒng)的需水研究則較少。最小流量或最佳流量只是一個(gè)范圍，這一范圍考慮河流系統(tǒng)恢復(fù)和保護(hù)的需要，以維持河流生態(tài)系統(tǒng)的功能。美國(guó)早在1908年便對(duì)生態(tài)需水量進(jìn)行了研究，提出了流域管理的概念,認(rèn)為流域水環(huán)境是一個(gè)整體，并且先后提出了關(guān)于河道最小生態(tài)流量核算的多種方法,如7Q10 法，Tennant 法，濕周法，R2～Cross 法，河內(nèi)流量增加法等。

2　研究方法

在確定最小流量時(shí)需要了解不同下泄流量對(duì)于魚(yú)類(lèi)和水域生態(tài)環(huán)境的影響。魚(yú)類(lèi)作為河流生態(tài)中的頂極生物，魚(yú)類(lèi)對(duì)于水域生態(tài)環(huán)境的選擇可以作為確定水生生物棲息地的指標(biāo)。可以通過(guò)魚(yú)類(lèi)對(duì)流量，水深，流速選擇來(lái)確定維持天然河道生態(tài)平衡的最小流量。保護(hù)水生物棲息地生態(tài)流量的推薦值一般是基于這樣的一種假設(shè)，即保護(hù)水生生物指示種所需的水量是與保護(hù)整個(gè)生態(tài)環(huán)境所需的水量相同的。在計(jì)算最小下泄流量時(shí)，我門(mén)使用了R2～Cross法來(lái)計(jì)算不同下泄流量的水力學(xué)特性，R2～Cross方法認(rèn)為河流流量的主要生態(tài)功能是維持河流棲息地，尤其是淺灘棲息地,其采用河流寬度、平均水深、平均流速以及濕周率等指標(biāo)來(lái)評(píng)估河流棲息地的保護(hù)水平，從而確定河流目標(biāo)流量。R2～Cross 法是以曼寧方程為基礎(chǔ)，根據(jù)一個(gè)河流斷面的實(shí)測(cè)資料，確定相關(guān)參數(shù),并將其代表整條河流。該法比水文學(xué)方法相對(duì)復(fù)雜，而且用一個(gè)河道斷面水力參數(shù)代表整條河流，容易產(chǎn)生誤差。

它是利用R2～Cross計(jì)算水深、流速等水力參數(shù)，然后與生境適宜性標(biāo)準(zhǔn)相比較，然后與生境適宜性標(biāo)準(zhǔn)相比較，計(jì)算適于指定水生物種的生境面積，據(jù)此確定河流流量，目的是為水生生物提供一個(gè)適宜的物理生境。在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定最適合的流量。在不同的流量下，計(jì)算的水力學(xué)特性主要有水深，流速，濕周這些對(duì)于魚(yú)類(lèi)的的洄游通道，產(chǎn)卵場(chǎng)，索餌場(chǎng)，越冬場(chǎng)的不同要求。

3　水文情勢(shì)變化對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響

3.1評(píng)價(jià)生境斷面的選擇

淺灘及深潭是水生生物必不可少的生存環(huán)境。淺灘生境，光熱條件優(yōu)越，餌料豐富，適于魚(yú)類(lèi)和各類(lèi)軟體動(dòng)物棲息、索餌；深潭生境，適合魚(yú)類(lèi)越冬，避害。淺灘—深潭創(chuàng)造了不同底質(zhì)、不同流速、不同深淺的魚(yú)類(lèi)棲息地和產(chǎn)卵地,不僅較大的魚(yú)類(lèi)和軟體動(dòng)物可以在此生存,幼小的魚(yú)類(lèi)也可找到躲避捕食動(dòng)物和急流的地方。急流段和緩流段相間分布保持了河道流速的多樣性，急流適于喜急流水環(huán)境魚(yú)類(lèi)的生存;緩流適于喜緩流水環(huán)境魚(yú)類(lèi)的不同的魚(yú)類(lèi)對(duì)于產(chǎn)卵場(chǎng)的要求也不一樣，大致有較急流和較緩流河段、急流河段、急流礫石灘河段、緩流乃至靜水的區(qū)域等。

3.2研究河段水文情勢(shì)的變化分析

研究河段屬典型山區(qū)河流,斷面多呈V或U形，河道縱坡大，水流湍急，河心常形成許多深潭；河岸兩側(cè)形成淺灘。金川壩址處多年平均徑流量為521m3/s,枯水期2月多年平均月流量為125m3/s。本文使用R2～Cross對(duì)研究河段進(jìn)行了模擬，5個(gè)典型生境斷面的水文情勢(shì)的變化見(jiàn)圖1:

為了更清楚的表示日流量變化水文情勢(shì)的相對(duì)變化幅度，本文統(tǒng)計(jì)了5個(gè)典型生境斷面流量從26m3/s到521m3/s的水文情勢(shì)占多年平均來(lái)水量521m3/s正常條件下的水文情勢(shì)百分比，見(jiàn)圖2：

3.3模擬結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)研究河段不同流量下的水文情勢(shì)進(jìn)行模擬，可以得到日流量變化下5個(gè)典型生境斷面的平均水深，流速，濕周，水面寬變化曲線和變化幅度。

（1）不同生境斷面水文情勢(shì)隨日流量變化改變了研究河段的棲息地的原有生境（圖1）。研究河段日流量的變化對(duì)水深的影響在深潭處非常小，在其他地方較大，特別在緩流淺灘和急流淺灘變化明顯；對(duì)平均流速的影響在急流和急流淺灘處較小，其他地方較大；對(duì)水面寬及濕周的影響在緩流和緩流淺灘及深潭處較小，其他地方較大。換句話講，研究河段日流量的變化對(duì)緩流淺灘處的水深、流速影響較大，對(duì)急流淺灘處的水深、水面寬、濕周影響較大，對(duì)深潭處的流速影響較大，對(duì)緩流處的水深、流速影響較大，對(duì)急流處的水深、水面寬、濕周影響較大。

圖1：典型生境斷面平均水深，流速，濕周，水面寬隨流量變化圖

圖2：典型生境斷面平均水深，流速，濕周，水面寬變化幅度

（2）不同生境斷面的水文情勢(shì)占多年平均來(lái)水量521m3/s水文情勢(shì)的百分比，可以更清楚的說(shuō)明平均水深，流速，濕周，水面寬對(duì)日流量變化的敏感程度（圖2）。研究河段日流量變化時(shí)在深潭處水深變化幅度最小，其他斷面的平均水深變化幅度比較大，變化幅度最大的只占了正常平均水深的20%。流速在急流和急流淺灘處變化幅度最小，其他的變化幅度都比較大；特別是在深潭處，日流量最小時(shí)的流速占正常流速的5%。濕周和水面寬在緩流和緩流淺灘及深潭處變化幅度比較小，急流和急流淺灘的變化幅度比較大，日流量最小時(shí)的濕周和水面寬占正常濕周和水面寬20%。說(shuō)明緩流淺灘處的水深、流速；急流淺灘處的水深、水面寬、濕周；深潭處的流速；緩流處的水深、流速；，急流處的水深、水面寬、濕周對(duì)流量的變化比較敏感。

4　結(jié)論

日調(diào)節(jié)水電站水深、流速、濕周、水面寬等水文情勢(shì)在一日內(nèi)的變化對(duì)于研究河段魚(yú)類(lèi)的影響可以通過(guò)下泄最小生態(tài)流量得到緩解。其實(shí)任何水文情勢(shì)的變化都可能對(duì)魚(yú)類(lèi)造成影響，對(duì)于泥沙沖淤和水溫變化對(duì)于魚(yú)類(lèi)的影響還有待進(jìn)一步的研究。

[1] 李嘉、王玉蓉、李克鋒，計(jì)算河段最小生態(tài)需水的生態(tài)水力學(xué)法，《水利學(xué)報(bào)》，2006，10（10）：1169-1174．

[2] 王玉蓉，李嘉，李克鋒,芮建良.水電站減水河段魚(yú)類(lèi)生境需求的水力參數(shù)[J].水利學(xué)報(bào),2007 ,（1）:107 - 111

The R2～ Cross mode of ecological river habitat simulation

Chen Haiyan
(Guizhou Radio and TV University，Guizhou Guiyang，550004)

In the article, Dadu River upstream research on ecological water demand under section Jinchuan hydropower paper with R2 ~ Cross method, and three fish made a brief introduction to simulation results.

R2 ~ Cross mode；Habitat；Fish three field simulation results